Transcript DOŚWIADCZENIE: - Gimnazjum nr 3 w Nysie
DOŚWIADCZENIE:
„Co to jest indukcja elektrostatyczna – czyli dlaczego dioda świeci?”
Pracę wykonali: Patryk Babula Jakub Dumanowski uczniowie kl. II a Zespół nr 1 Gimnazjum nr 3 w Nysie
CO TO JEST INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA?
Zjawisko indukcji elektromagnetycznej pojawianiu polega na się w obwodzie siły elektromotorycznej SEM podczas przemieszczania się względem siebie obwodu i źródła pola magnetycznego.
Wyidukowana pojawienie siła elektromotoryczna powoduje się w obwodzie magnetycznego prądu indukcyjnego. Zjawisko to zostało odkryte w 1831 roku przez angielskiego fizyka Michała Faradaya
nr 1 nr 2
Potrzebne do doświadczenia: -cewka bezrdzeniowa (nr 1) rdzeń stalowy (nr 2) -izolowany drut miedziany żaróweczka 3V, 20 mA zasilacz prądu zmiennego (o napięciu ok. ≈12 V)
OPIS PRZEBIEGU DOŚWIADCZENIA
na rdzeń stalowy nawijamy izolowany drut miedziany (powstaje cewka z rdzeniem ferromagnetycznym nr 2) na końcach uzwojenia cewki nr 2 podłączamy żaróweczkę cewkę nr 1 (bezrdzeniową) podłączamy do zasilacza prądu zmiennego o napięciu ok. ≈12 V i do bezrdzeniowej cewki nr 1 powoli wkładamy i wyjmujemy cewkę nr 2 z rdzeniem stalowym podłączoną diodą
OBSERWACJA:
gdy wkładamy cewkę nr 2, zaczyna świecić żaróweczka podłączona do końców uzwojeń tej cewki , mimo tego, że żaróweczka nie jest zasilana z żadnego źródła, gdy wyjmujemy cewkę – żarówka zaczyna gasnąć.
WNIOSKI:
Bezrdzeniowa cewka nr 1, zasilana napięciem zmiennym ( ≈12 V ) wytwarza zmienne pole magnetyczne. Na skutek ruchu przewodnika nawiniętego na rdzeń (cewki nr 2), w zmiennym polu magnetycznym wytwarzanym przez cewkę nr 1, obserwujemy zjawisko indukcji elektromagnetycznej, czego skutkiem jest świecenie żarówki. W wyniku zmian strumienia indukcji magnetycznej w cewce nr 2 (zwojnicy) wzbudza się prąd elektryczny zwany prądem indukcyjnym.
Natężenie prądu dla cewki:
Dla cewki bez rdzenia, dla której długość jest dużo większa niż jej średnica, natężenie pola magnetycznego w środku geometrycznym cewki wynosi: gdzie:
H
– natężenie pola [A/m],
I N
– liczba zwojów cewki (wielkość bezwymiarowa), – natężenie prądu elektrycznego płynącego przez cewkę [A],
l
– długość cewki [m] (w tym przypadku równoznaczna z długością drogi magnetycznej).
INTERPRETACJA FIZYCZNA ZJAWISKA INDUKCJI ELEKTROMAGNETYCZNEJ
Rozważmy elektron poruszający się w polu magnetycznym z prędkością Ve w kierunku prostopadłym do linii magnetycznego o indukcji B.
pola
Prąd elektryczny uporządkowanym elektronów
.
polega na ruchu elektronów, a kierunek jego przyjęto przeciwny do ruchu
Ponieważ elektron poruszający wywołuje magnetyczne się się zjawisko przepływu prądu Ie, więc pole działa na elektron, poruszający prostopadłym do linii sił pola magnetycznego, kierunku
siłą elektrodynamiczną Fe
. Kierunek tej siły można wyznaczyć jako
przeciwny wyznaczonego dłoni
,
do
elektryczny ujemny.
regułą kierunku lewej
gdyż elektron ma ładunek
Na każdy elektron poruszany razem z przewodem, działa siła Fe występująca przewodu. Pod wzdłuż osi wpływem tej siły elektrony końcu B zostają przesunięte na koniec A przewodu i tam powstaje potencjał ujemny, na drugim zaś występuje potencjał wytworzony dodatni, niezrównoważone jony dodatnie nie mające możliwości poruszania się w obrębie przewodu. Ta różnica potencjałów na końcach przewodu AB wyznacza SEM do B.
przez (siłę elektromotoryczną) powstałą w tym przewodzie o kierunku od A elektromotoryczna, Otrzymana siła czasie jego ruchu występująca między końcami tego przewodu, w w polu magnetycznym, nazywa się
elektromotoryczną indukcji.
siłą
Prawo indukcji Faradaya
mówi, że siła elektromotoryczna w obwodzie jest SEM indukowana równa zmianie szybkości strumienia magnetycznego Φ przechodzącego przez ten obwód.
Zależność przedstawić w postaci równania: tą można
E = -d Φ/dt.
Znak minus elektromotorycznej.
dotyczy kierunku siły Kierunek
Lenza
.
prądu indukcyjnego określa
reguła
Mówi ona, że prąd indukcyjny (nazywany też prądem wtórnym) wzbudzony w przewodniku pod wpływem zmiennego pola magnetycznego, ma zawsze taki kierunek, że wytworzone przez niego wtórne pole magnetyczne przeciwdziała przyczynie (zmianie magnetycznego), pierwotnego która go wywołała.
pola W praktyce kierunek ten pomocą tzw.
można wyznaczyć za
reguły prawej dłoni
dłoń ustawimy tak, aby linie sił pola padały na dłoń, a duży palec (kciuk) wskazywał kierunek ruchu przewodu, to wskażą kierunek indukowanej w przewodzie siły elektromotorycznej.
: Jeżeli prawa pozostałe cztery palce