• " onclick = "window.open (this.href، "win2"، "الحالة = لا، شريط الأدوات = لا، أشرطة التمرير = نعم، شريط العنوان = لا، القائمة = لا، يمكن تغيير الحجم = نعم، العرض = 640، الارتفاع = 480، الدلائل =no,location=no"); إرجاع خطأ؛"> طباعة
• بريد إلكتروني

العمل المختبري № 9

دراسة الظاهرة الحث الكهرومغناطيسي

الهدف من العمل: دراسة ظروف حدوث التيار التحريضي، القوة الدافعة الكهربية المستحثة.

معدات: لفائف، واثنين من المغناطيس الشريط، ملليمتر.

نظرية

تم تأسيس العلاقة المتبادلة بين المجالات الكهربائية والمغناطيسية على يد عالم الفيزياء الإنجليزي البارز م. فاراداي عام 1831. وهو الذي اكتشف الظاهرة الحث الكهرومغناطيسي.

تظهر العديد من تجارب فاراداي ذلك بمساعدة حقل مغناطيسييمكنك الحصول على تيار كهربائي في موصل.

ظاهرة الحث الكهرومغناطيسيهو ظهور التيار الكهربائيفي حلقة مغلقة عند التغيير الفيض المغناطيسيثقب الكفاف.

يسمى التيار الناشئ عن ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي تعريفي.

في دائرة كهربائية(الشكل 1) يحدث تيار مستحث إذا كانت هناك حركة للمغناطيس بالنسبة للملف، أو العكس. يعتمد اتجاه التيار التعريفي على اتجاه حركة المغناطيس وعلى موقع أقطابه. لا يوجد تيار مستحث إذا لم تكن هناك حركة نسبية للملف والمغناطيس.

الصورة 1.

بالمعنى الدقيق للكلمة، عندما تتحرك دائرة في مجال مغناطيسي، لا يتم توليد تيار معين، بل تيار كهربائي معين. د.س.

الشكل 2.

فاراداي أثبت ذلك تجريبيا عندما يتغير التدفق المغناطيسي في الدائرة الموصلة، يحدث جهد كهربي مستحث E، يساوي السرعةالتغيرات في التدفق المغناطيسي عبر سطح محدد بكفاف مأخوذ بعلامة الطرح:

تعبر هذه الصيغة قانون فاراداي :ه. د.س. الحث يساوي معدل تغير التدفق المغناطيسي عبر السطح الذي يحده الكفاف.

تعكس علامة الطرح في الصيغة حكم لينز.

في عام 1833، أثبت لينز تجريبيًا عبارة تسمى قاعدة لينز: يتم دائمًا توجيه التيار التحريضي المثار في حلقة مغلقة عندما يتغير التدفق المغناطيسي بطريقة تمنع المجال المغناطيسي الذي يخلقه التغيير في التدفق المغناطيسي الذي يسبب التيار المستحث.

مع زيادة التدفق المغناطيسيФ>0، و ε ind< 0, т.е. э. д. с. индукции вызывает ток такого направления, при котором его маг­нитное поле уменьшает магнитный поток через контур.

عندما ينخفض ​​التدفق المغناطيسي F<0, а ε инд >0، أي. يزيد المجال المغناطيسي للتيار المستحث من التدفق المغناطيسي المتناقص عبر الدائرة.

حكم لينزلديه عميق المعنى الجسدي – يعبر عن قانون حفظ الطاقة: إذا زاد المجال المغناطيسي عبر الدائرة، يتم توجيه التيار في الدائرة بحيث يتم توجيه مجالها المغناطيسي ضد المجال الخارجي، وإذا انخفض المجال المغناطيسي الخارجي عبر الدائرة، يتم توجيه التيار إلى بحيث يدعم مجاله المغناطيسي هذا المجال المغناطيسي المتناقص.

يعتمد emf المستحث على أسباب مختلفة. إذا قمت بدفع مغناطيس قوي داخل الملف مرة واحدة، ومغناطيسًا ضعيفًا مرة أخرى، فإن قراءات الجهاز في الحالة الأولى ستكون أعلى. كما أنها ستكون أعلى عندما يتحرك المغناطيس بسرعة. في كل تجربة من التجارب التي أجريت في هذا العمل، يتم تحديد اتجاه التيار التحريضي بواسطة قاعدة لينز. يظهر الإجراء الخاص بتحديد اتجاه التيار التعريفي في الشكل 2.

في الشكل، خطوط المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم وخطوط المجال المغناطيسي للتيار المستحث موضحة باللون الأزرق. يتم توجيه خطوط المجال المغناطيسي دائمًا من N إلى S - من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي للمغناطيس.

وفقًا لقاعدة لينز، يتم توجيه التيار الكهربائي المستحث في الموصل، والذي ينشأ عندما يتغير التدفق المغناطيسي، بطريقة تجعل مجاله المغناطيسي يقاوم التغير في التدفق المغناطيسي. وبالتالي فإن الاتجاه في الملف هو خطوط الكهرباءالمجال المغناطيسي معاكس لخطوط قوة المغناطيس الدائم، لأن المغناطيس يتحرك باتجاه الملف. نجد اتجاه التيار باستخدام قاعدة المثقاب: إذا تم ربط المثقاب (مع الخيط الأيمن) بحيث يكون التحرك إلى الأماميتزامن مع اتجاه خطوط الحث في الملف، فإن اتجاه دوران مقبض الثقب يتزامن مع اتجاه التيار التحريضي.

لذلك، يتدفق التيار عبر المليمتر من اليسار إلى اليمين، كما هو موضح في الشكل 1 بالسهم الأحمر. في حالة تحرك المغناطيس بعيدًا عن الملف، فإن خطوط المجال المغناطيسي للتيار المستحث ستتوافق في الاتجاه مع خطوط المجال للمغناطيس الدائم، وسيتدفق التيار من اليمين إلى اليسار.

تقدم.

قم بإعداد جدول للتقرير واملأه أثناء إجراء التجارب.

	الإجراءات مع المغناطيس والملف	دواعي الإستعمال ملي أمبير,	اتجاهات انحراف إبرة الملي أمبير متر (يميناً أو شمالاً أو لا ينحني)	اتجاه التيار التعريفي (حسب قاعدة لينز)
	أدخل المغناطيس بسرعة في الملف بالقطب الشمالي
	اترك المغناطيس في الملف بلا حراك بعد التجربة 1
	قم بإزالة المغناطيس من الملف بسرعة
	قم بتقريب الملف بسرعة من القطب الشمالي للمغناطيس
	اترك الملف بلا حراك بعد التجربة 4
	اسحب الملف بسرعة بعيدًا عن القطب الشمالي للمغناطيس
	أدخل المغناطيس ببطء في الملف بالقطب الشمالي

الهدف من العمل:دراسة تجريبية لظاهرة الحث المغناطيسي والتحقق من قاعدة لينز.
الجزء النظري: تتمثل ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي في حدوث تيار كهربائي في دائرة موصلة، والتي تكون إما في حالة سكون في مجال مغناطيسي متغير بمرور الوقت أو تتحرك في مجال مغناطيسي ثابت بحيث يقل عدد خطوط الحث المغناطيسي التي تخترق الدائرة تغييرات الدائرة. في حالتنا، سيكون من المعقول أكثر تغيير المجال المغناطيسي مع مرور الوقت، لأنه يتم إنشاؤه بواسطة مغناطيس متحرك (حر). وفقا لقاعدة لينز، فإن التيار المستحث الناشئ في حلقة مغلقة مع مجالها المغناطيسي يقاوم التغير في التدفق المغناطيسي الذي يسببه. في هذه الحالة، يمكننا ملاحظة ذلك من خلال انحراف إبرة المليمتر.
معدات:ملليمتر، مصدر الطاقة، ملفات ذات قلب، مغناطيس على شكل قوس، مفتاح ضغط، أسلاك توصيل، إبرة مغناطيسية (بوصلة)، مقاومة متغيرة.

أمر العمل

I. توضيح شروط حدوث التيار التعريفي.

1. قم بتوصيل الملف بمشابك المليمتر.
2. بمراقبة قراءات المليمتر، لاحظ ما إذا كان قد حدث تيار مستحث إذا:

* أدخل مغناطيسًا في ملف ثابت،
* إزالة المغناطيس من ملف ثابت .
* ضع المغناطيس داخل الملف واتركه بلا حراك.

3. اكتشف كيف تغير التدفق المغناطيسي F المار عبر الملف في كل حالة. استنتج الحالة التي ظهر فيها تيار مستحث في الملف.
ثانيا. دراسة اتجاه التيار الحثي.

1. يمكن الحكم على اتجاه التيار في الملف من خلال الاتجاه الذي تنحرف فيه إبرة الملليمتر عن القسمة الصفرية.
تحقق مما إذا كان اتجاه التيار المستحث هو نفسه إذا:
* إدخال وإزالة المغناطيس بالقطب الشمالي في الملف؛
* أدخل المغناطيس في ملف المغناطيس مع القطب الشمالي والقطب الجنوبي.
2. اكتشف ما الذي تغير في كل حالة. استنتج ما يعتمد عليه اتجاه التيار التعريفي. ثالثا. دراسة حجم التيار التعريفي.

1. اقترب من المغناطيس إلى الملف الثابت ببطء وبسرعة أكبر، مع ملاحظة عدد الأقسام (N 1، ن 2) انحراف إبرة الملليمتر.

2. قم بتقريب المغناطيس من الملف بقطبه الشمالي. لاحظ عدد الأقسام N 1 انحرفت إبرة المليمتر.

قم بتوصيل القطب الشمالي للمغناطيس الشريطي بالقطب الشمالي للمغناطيس على شكل قوس. معرفة عدد الأقسام N 2، تنحرف إبرة الملليمتر عندما يقترب مغناطيسين في وقت واحد.

3. اكتشف كيف تغير التدفق المغناطيسي في كل حالة. استنتج ما يعتمد عليه حجم التيار التعريفي.

الإجابة على الأسئلة:

1. يتم أولاً دفع المغناطيس بسرعة ثم دفعه ببطء داخل ملف من الأسلاك النحاسية. هل هو نفسه الشحنة الكهربائيةهل يتم نقله من خلال المقطع العرضي لسلك الملف؟
2. هل سيظهر تيار تحريضي في الحلقة المطاطية عند إدخال المغناطيس فيها؟

أسئلة التحكم

1. ما هي القدرة الكهربائية؟

2. تعريف المفاهيم التالية: التيار المتردد، السعة، التردد، التردد الدوري، الدورة، مرحلة التذبذب

مختبر 11

دراسة ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي

الهدف من العمل:دراسة ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي .

معدات:ملليمتر. خصلة بكرة مغناطيس على شكل قوس مزود الطاقة؛ ملف ذو قلب حديدي من مغناطيس كهربائي قابل للطي؛ مقاومة متغيرة. مفتاح؛ توصيل الأسلاك مولد تيار كهربائي نموذج (واحد).

تقدم

1. قم بتوصيل الملف بمشابك المليمتر.

2. بمراقبة قراءات المليمتر، قم بإحضار أحد أقطاب المغناطيس إلى الملف، ثم أوقف المغناطيس لبضع ثوان، ثم قم بتقريبه من الملف مرة أخرى، وادفعه داخله (الشكل). سجل ما إذا كان هناك تيار مستحث قد نشأ في الملف أثناء تحرك المغناطيس بالنسبة للملف؛ بينما يتم إيقافه.

3. اكتب ما إذا كان التدفق المغناطيسي F الذي يمر عبر الملف قد تغير أثناء حركة المغناطيس؛ بينما يتم إيقافه.

4. بناءً على إجاباتك على السؤال السابق، ارسم واكتب استنتاجًا حول الحالة التي ظهر فيها تيار مستحث في الملف.

5. لماذا يتغير التدفق المغناطيسي المار عبر هذا الملف عندما يقترب المغناطيس من الملف؟ (للإجابة على هذا السؤال، تذكر، أولاً، على الكميات التي يعتمد عليها التدفق المغناطيسي F، وثانيًا، ما إذا كان حجم ناقل الحث B للمجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم هو نفسه بالقرب من هذا المغناطيس وبعيدًا عنه.)

6. يمكن الحكم على اتجاه التيار في الملف من خلال الاتجاه الذي تنحرف فيه إبرة الملليمتر عن القسمة الصفرية.
تحقق مما إذا كان اتجاه التيار التحريضي في الملف سيكون هو نفسه أو مختلفًا عندما يقترب منه نفس قطب المغناطيس ويبتعد عنه.

7. اقترب من قطب المغناطيس بالملف بسرعة بحيث لا تنحرف إبرة الملليمتر بما لا يزيد عن نصف القيمة الحدية لمقياسها.

كرر نفس التجربة ولكن بسرعة المغناطيس أعلى من الحالة الأولى.

عند سرعة حركة المغناطيس الأعلى أو الأقل بالنسبة للملف، هل تغير التدفق المغناطيسي F الذي يمر عبر هذا الملف بشكل أسرع؟

مع التغير السريع أو البطيء في التدفق المغناطيسي عبر الملف، هل نشأ تيار أكبر فيه؟

بناءً على إجابتك على السؤال الأخير، ارسم واكتب استنتاجًا حول كيفية اعتماد معامل قوة التيار التعريفي الناشئ في الملف على معدل تغير التدفق المغناطيسي F الذي يمر عبر هذا الملف.

8. قم بتجميع الإعداد للتجربة وفقًا للرسم.

9. تحقق مما إذا كان هناك تيار مستحث يحدث في الملف 1 في الحالات التالية:

أ. عند إغلاق وفتح الدائرة التي يتصل بها الملف 2؛

ب. عندما يتدفق التيار المباشر من خلال الملف 2؛

ج. عند زيادة أو تقليل التيار المتدفق خلال الملف 2 عن طريق تحريك شريط التمرير المتغير إلى الجانب المناسب.

10. في أي من الحالات المذكورة في الفقرة 9 يتغير التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر الملف؟ لماذا يتغير؟

11. لاحظ حدوث تيار كهربائي في نموذج المولد (الشكل). اشرح سبب ظهور تيار مستحث في إطار يدور في مجال مغناطيسي.

أسئلة التحكم

1. صياغة قانون الحث الكهرومغناطيسي.

2. من ومتى تمت صياغة قانون الحث الكهرومغناطيسي؟

المختبر 12

قياس محاثة الملف

الهدف من العمل:دراسة القوانين الأساسية للدوائر الكهربائية ذات التيار المتردد والإلمام بأبسط طرق قياس الحث والسعة.

نظرية مختصرة

تحت تأثير القوة الدافعة الكهربائية المتناوبة (EMF) في الدائرة الكهربائية، ينشأ تيار متناوب فيها.

التيار المتردد هو تيار يتغير في الاتجاه والحجم. في هذا العمل، يتم أخذ هذا التيار المتردد بعين الاعتبار فقط، والذي تتغير قيمته بشكل دوري وفقًا للقانون الجيبي.

يرجع النظر في التيار الجيبي إلى حقيقة أن جميع محطات الطاقة الكبيرة تنتج تيارات متناوبة قريبة جدًا من التيارات الجيبية.

التيار المتناوب في المعادن هو حركة الإلكترونات الحرة في اتجاه واحد أو في الاتجاه المعاكس. مع التيار الجيبي تتزامن طبيعة هذه الحركة الاهتزازات التوافقية. وبالتالي، فإن التيار المتردد الجيبي له فترة ت- زمن التذبذب والتردد الكامل الخامس- عدد الاهتزازات الكاملة لكل وحدة زمنية. وهناك علاقة بين هذه الكميات

تسمح دائرة التيار المتردد، على عكس دائرة التيار المستمر، بإدراج مكثف.

https://pandia.ru/text/80/343/images/image073.gif" alt="http://web-local.rudn.ru/web-local/uem/ido/8/Image443 .gif" width="89" height="24">,!}

مُسَمًّى معاوقةأو معاوقةالسلاسل. ولذلك فإن التعبير (8) يسمى قانون أوم للتيار المتردد.

في هذا العمل، المقاومة النشطة ريتم تحديد الملف باستخدام قانون أوم لقسم من دائرة التيار المستمر.

دعونا نفكر في حالتين خاصتين.

1. لا يوجد مكثف في الدائرة. وهذا يعني أنه تم إيقاف تشغيل المكثف وبدلاً من ذلك يتم إغلاق الدائرة بواسطة موصل، حيث يكون انخفاض الجهد عبره صفرًا عمليًا، أي القيمة شفي المعادلة (2) تساوي صفر..gif" alt="http://web-local.rudn.ru/web-local/uem/ido/8/Image474.gif" width="54" height="18">.!}

2. لا يوجد ملف في الدائرة: لذلك .

عندما يكون لدينا من الصيغ (6)، (7) و (14)، على التوالي

كان مايكل فاراداي أول من درس ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي بشكل جدي. وبتعبير أدق، قام بتأسيس هذه الظاهرة ودراستها بحثًا عن طرق لتحويل المغناطيسية إلى كهرباء.

لقد استغرق حل هذه المشكلة عشر سنوات، لكننا الآن نستخدم ثمار عمله في كل مكان، ولا يمكننا أن نتخيل ذلك حياة عصريةدون استخدام الحث الكهرومغناطيسي. في الصف الثامن، نظرنا بالفعل في هذا الموضوع؛ في الصف التاسع، تم النظر في هذه الظاهرة بمزيد من التفصيل، ولكن اشتقاق الصيغ يتعلق بدورة الصف العاشر. يمكنك اتباع هذا الرابط للتعرف على جميع جوانب هذه المشكلة.

ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي: خذ بعين الاعتبار التجربة

سننظر في ما هي ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي. يمكنك إجراء تجربة ستحتاج فيها إلى جلفانومتر ومغناطيس دائم وملف. ومن خلال توصيل الجلفانومتر بالملف، ندفع مغناطيسًا دائمًا داخل الملف. في هذه الحالة، سيُظهر الجلفانومتر التغير في التيار في الدائرة.

وبما أنه ليس لدينا أي مصدر للتيار في الدائرة، فمن المنطقي أن نفترض أن التيار ينشأ نتيجة لظهور مجال مغناطيسي داخل الملف. عندما نسحب المغناطيس مرة أخرى خارج الملف، سنرى أن قراءات الجلفانومتر ستتغير مرة أخرى، لكن إبرته ستنحرف في الاتجاه المعاكس. سنتلقى تيارًا مرة أخرى، لكن هذه المرة موجه في الاتجاه الآخر.

الآن دعونا نقوم بتجربة مماثلة مع نفس العناصر، فقط في هذه الحالة سنقوم بتثبيت المغناطيس بلا حراك، وسنضع الآن الملف نفسه متصلاً بالجلفانومتر داخل وخارج المغناطيس. سوف نحصل على نفس النتائج وسوف تظهر لنا إبرة الجلفانومتر مظهر التيار في الدائرة. وفي الوقت نفسه، عندما يكون المغناطيس ثابتًا، لا يوجد تيار في الدائرة، ويكون السهم عند الصفر.

يمكنك إجراء نسخة معدلة من نفس التجربة، فقط استبدل المغناطيس الدائم بمغناطيس كهربائي يمكن تشغيله وإيقافه. سوف نحصل على نتائج مشابهة للتجربة الأولى عندما يتحرك المغناطيس داخل الملف. ولكن، بالإضافة إلى ذلك، عند تشغيل وإيقاف مغناطيس كهربائي ثابت، سيؤدي ذلك إلى ظهور تيار قصير المدى في دائرة الملف.

يمكن استبدال الملف بدائرة موصلة ويمكن إجراء تجارب على تحريك وتدوير الدائرة نفسها في مجال مغناطيسي ثابت، أو مغناطيس داخل دائرة ثابتة. ستكون النتائج هي نفس مظهر التيار في الدائرة عندما يتحرك المغناطيس أو الدائرة.

يؤدي التغير في المجال المغناطيسي إلى ظهور تيار

ويترتب على كل هذا أن التغير في المجال المغناطيسي يؤدي إلى ظهور تيار كهربائي في الموصل. وهذا التيار لا يختلف عن التيار الذي يمكن أن نحصل عليه من البطاريات مثلاً. ولكن للإشارة إلى سبب حدوثه، تم استدعاء مثل هذا التيار الحث.

في جميع الحالات، تغير مجالنا المغناطيسي، أو بالأحرى، التدفق المغناطيسي عبر الموصل، ونتيجة لذلك نشأ التيار. ومن ثم يمكن استخلاص التعريف التالي:

مع أي تغيير في التدفق المغناطيسي الذي يخترق دائرة موصل مغلق، ينشأ تيار كهربائي في هذا الموصل، والذي يوجد طوال عملية تغيير التدفق المغناطيسي بأكملها.

مدرس فيزياء، المدرسة الثانوية رقم 58، سيفاستوبول، سافرونينكو إن.

موضوع الدرس: تجارب فاراداي. الحث الكهرومغناطيسي.

العمل المخبري “دراسة ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي”

أهداف الدرس : معرفة/فهم: تعريف ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي. تكون قادرة على وصف وشرح الحث الكهرومغناطيسي،تكون قادرة على تقديم الملاحظات ظاهرة طبيعية، استخدم بسيطًا أدوات القياسلدراسة الظواهر الفيزيائية.

- النامية: تطوير التفكير المنطقي، الفائدة المعرفية، ملاحظة.

- التعليمية: لتكوين الثقة في إمكانية معرفة الطبيعة،ضروريالاستخدام الحكيم للإنجازات العلمية مزيد من التطويرالمجتمع البشري، واحترام مبدعي العلوم والتكنولوجيا.

معدات: الحث الكهرومغناطيسي: ملف به جلفانومتر، مغناطيس، ملف ذو قلب، مصدر تيار، مقاومة متغيرة، ملف ذو قلب يتدفق من خلاله التيار المتردد، مادة صلبة وحلقة ذات فتحة، ملف ذو ضوء مصباح. فيلم عن م. فاراداي.

نوع الدرس: درس مشترك

طريقة الدرس: بحث جزئي وتوضيحي وإيضاحي

العمل في المنزل:

§21(ص90-93)، الإجابة على الأسئلة شفويا ص90، اختبار 11 ص108

العمل المختبري

دراسة ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي

الهدف من العمل: لمعرفة

1) تحت أي ظروف يظهر التيار المستحث في دائرة مغلقة (ملف) ؛

2) ما الذي يحدد اتجاه التيار التعريفي؟

3) على ماذا تعتمد قوة التيار التحريضي؟

معدات : ملليمتر، لفائف، مغناطيس

خلال الفصول الدراسية.

قم بتوصيل طرفي الملف بأطراف الملليمتر.

1. اكتشف ماذا يحدث تيار كهربائي (تحريضي) في الملف عندما يتغير المجال المغناطيسي داخل الملف. يمكن أن تحدث التغيرات في المجال المغناطيسي داخل الملف عن طريق تحريك المغناطيس داخل الملف أو خارجه.

أ) أدخل المغناطيس بالقطب الجنوبي في الملف ثم قم بإزالته.

ب) أدخل المغناطيس بالقطب الشمالي في الملف ثم قم بإزالته.

عندما يتحرك المغناطيس، هل يظهر تيار (تحريضي) في الملف؟ (عندما يتغير المجال المغناطيسي، هل يظهر تيار مستحث داخل الملف؟)

2. اكتشف ماذا يعتمد اتجاه التيار التعريفي على اتجاه حركة المغناطيس بالنسبة للملف (يتم إضافة المغناطيس أو إزالته) وعلى أي قطب يتم إدخال المغناطيس أو إزالته.

أ) أدخل المغناطيس بالقطب الجنوبي في الملف ثم قم بإزالته. لاحظ ما يحدث لإبرة الملليمتر في كلتا الحالتين.

ب) أدخل المغناطيس بالقطب الشمالي في الملف ثم قم بإزالته. لاحظ ما يحدث لإبرة الملليمتر في كلتا الحالتين. ارسم اتجاه انحراف إبرة الملليمتر:

أقطاب المغناطيس

لبكرة

من البكرة

القطب الجنوبي

القطب الشمالي

3. اكتشف ماذا تعتمد قوة التيار التحريضي على سرعة المغناطيس (معدل تغير المجال المغناطيسي في الملف).

أدخل المغناطيس ببطء في الملف. مراقبة قراءة الملليمتر.

أدخل المغناطيس بسرعة في الملف. مراقبة قراءة الملليمتر.

خاتمة.

خلال الفصول الدراسية

الطريق إلى المعرفة؟ من السهل أن نفهم. يمكنك ببساطة الإجابة: "أنت ترتكب الأخطاء وترتكب الأخطاء مرة أخرى، ولكن بشكل أقل وأقل في كل مرة. آمل أن يكون درس اليوم أقل من درس واحد على طريق المعرفة هذا. درسنا مخصص لظاهرة الحث الكهرومغناطيسي، التي اكتشفها الفيزيائي الإنجليزي مايكل فاراداي في 29 أغسطس 1831. إنها حالة نادرة عندما يُعرف تاريخ اكتشاف رائع جديد بدقة شديدة!

ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي هي ظاهرة حدوث تيار كهربائي في موصل مغلق (ملف) عندما يتغير المجال المغناطيسي الخارجي داخل الملف. التيار يسمى الحث. الحث - التوجيه، الاستلام.

الغرض من الدرس: دراسة ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي، أي. تحت أي ظروف يظهر التيار التعريفي في دائرة مغلقة (الملف)؛ اكتشف ما الذي يحدد اتجاه وحجم التيار التعريفي.

في نفس الوقت الذي تدرس فيه المادة، سوف تقوم بعمل مختبري.

في بداية القرن التاسع عشر (1820)، وبعد تجارب العالم الدنماركي أورستد، أصبح من الواضح أن التيار الكهربائي يخلق مجالًا مغناطيسيًا حول نفسه. دعونا نتذكر هذه التجربة مرة أخرى. (أحد الطلاب يحكي تجربة أورستد ). بعد ذلك، نشأ السؤال حول ما إذا كان من الممكن الحصول على التيار باستخدام المجال المغناطيسي، أي. تنفيذ الإجراء العكسي. في النصف الأول من القرن التاسع عشر، تحول العلماء إلى مثل هذه التجارب: بدأوا في البحث عن إمكانية إنشاء تيار كهربائي بسبب المجال المغناطيسي. كتب م. فاراداي في مذكراته: "تحويل المغناطيسية إلى كهرباء". وسرت نحو هدفي لما يقرب من عشر سنوات. لقد تعامل مع المهمة ببراعة. وللتذكير بما يجب أن يفكر فيه دائمًا، كان يحمل مغناطيسًا في جيبه. بهذا الدرس سنشيد بالعالم العظيم.

دعونا نتذكر مايكل فاراداي. من هو؟ (طالب يتحدث عن م. فاراداي ).

ابن حداد، وعامل توصيل الصحف، ومجلد كتب، وشخص علم نفسه بنفسه درس الفيزياء والكيمياء بشكل مستقل من الكتب، ومساعد مختبر للكيميائي المتميز ديفي، وأخيراً عالم، قام بالكثير من العمل، وأظهر براعته والمثابرة والمثابرة حتى حصل على تيار كهربائي باستخدام المجال المغناطيسي.

لنقم برحلة إلى تلك الأوقات البعيدة ونعيد إنتاج تجارب فاراداي. يعتبر فاراداي أكبر عالم تجريبي في تاريخ الفيزياء.

ن س

1) 2)

سن

تم إدخال المغناطيس في الملف. عندما تحرك المغناطيس في الملف، تم تسجيل تيار (تحريضي). كان المخطط الأول بسيطًا جدًا. أولا، استخدم السيد فاراداي ملفا مع عدد كبيرالمنعطفات. تم توصيل الملف بجهاز الملليمتر. يجب أن أقول أنه في تلك الأوقات البعيدة لم يكن هناك ما يكفي من الأدوات الجيدة لقياس التيار الكهربائي. لذلك، استخدموا حلاً تقنيًا غير عادي: أخذوا إبرة مغناطيسية، ووضعوا موصلًا بجانبها يتدفق من خلاله التيار، ومن خلال انحراف الإبرة المغناطيسية حكموا على تدفق التيار. سنحكم على التيار بناءً على قراءات الملليمتر.

يقوم الطلاب بإعادة إنتاج التجربة وتنفيذ الخطوة الأولى في العمل المختبري. وقد لاحظنا أن إبرة الملليمتر تنحرف عن قيمتها الصفرية، أي. يوضح ظهور تيار في الدائرة عندما يتحرك المغناطيس. وبمجرد توقف المغناطيس، يعود السهم إلى وضع الصفر، أي لا يوجد تيار كهربائي في الدائرة. يظهر التيار عندما يتغير المجال المغناطيسي داخل الملف.

وصلنا إلى ما تحدثنا عنه في بداية الدرس: لقد تلقينا تيارًا كهربائيًا باستخدام مجال مغناطيسي متغير. هذه هي الميزة الأولى للسيد فاراداي.

الميزة الثانية لـ M. Faraday هي أنه حدد ما يعتمد عليه اتجاه التيار التعريفي. سوف نقوم بتثبيت هذا أيضا.يؤدي الطلاب الخطوة 2 في العمل المختبري. دعنا ننتقل إلى النقطة 3 من العمل المختبري. لنكتشف أن قوة التيار التحريضي تعتمد على سرعة حركة المغناطيس (معدل تغير المجال المغناطيسي في الملف).

ما هي الاستنتاجات التي توصل إليها السيد فاراداي؟

يظهر التيار الكهربائي في دائرة مغلقة عندما يتغير المجال المغناطيسي (إذا كان المجال المغناطيسي موجودًا لكنه لم يتغير، فلا يوجد تيار).

يعتمد اتجاه التيار التحريضي على اتجاه حركة المغناطيس وأقطابه.

تتناسب قوة التيار التحريضي مع معدل تغير المجال المغناطيسي.

تجربة م. فاراداي الثانية:

أخذت بكرتين جوهر مشترك. لقد قمت بتوصيل أحدهما بالملليمتر، والثاني باستخدام مفتاح لمصدر حالي. بمجرد إغلاق الدائرة، أظهر الملليمتر التيار المستحث. عندما فتحه، أظهر التيار أيضًا. بينما الدائرة مغلقة، أي. هناك تيار يتدفق في الدائرة، ولم يظهر الملليمتر أي تيار. المجال المغناطيسي موجود لكنه لا يتغير.

دعونا نفكر النسخة الحديثةتجارب م. فاراداي. نقوم بإدخال وإزالة مغناطيس كهربائي ونواة في ملف متصل بالجلفانومتر، وتشغيل التيار وإيقافه، واستخدام مقاومة متغيرة لتغيير قوة التيار. يتم وضع ملف به مصباح كهربائي في قلب الملف الذي يتدفق من خلاله التيار المتردد.

اكتشفت شروط حدوث تيار تحريضي في دائرة مغلقة (ملف). و ماهوسبب حدوثه؟ دعونا نتذكر شروط وجود التيار الكهربائي. وهي: الجسيمات المشحونة والمجال الكهربائي. والحقيقة هي أن المجال المغناطيسي المتغير يولد مجالًا كهربائيًا (دوامة) في الفضاء، والذي يعمل على الإلكترونات الحرة في الملف ويضعها في حركة اتجاهية، وبالتالي إنشاء تيار تحريضي.

يتغير المجال المغناطيسي، ويتغير عدد خطوط المجال المغناطيسي خلال دائرة مغلقة. إذا قمت بتدوير الإطار في مجال مغناطيسي، فسوف يظهر فيه تيار مستحث.عرض نموذج المولد.

وكان اكتشاف ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي قيمة عظيمةلتطوير التكنولوجيا، لإنشاء المولدات التي يتم من خلالها توليد الطاقة الكهربائية، والتي تعتمد على الطاقة المؤسسات الصناعية(محطات الطاقة).يُعرض فيلم عن السيد فاراداي "من الكهرباء إلى مولدات الطاقة" مدته 12.02 دقيقة.

تعمل المحولات على ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي، حيث تقوم بنقل الكهرباء دون خسارة.يتم عرض خط الكهرباء.

تُستخدم ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي في تشغيل كاشف الخلل، حيث يتم من خلالها فحص العوارض والقضبان الفولاذية (عدم التجانس في الشعاع يشوه المجال المغناطيسي ويظهر تيار تحريضي في ملف كاشف الخلل).

أود أن أتذكر كلمات هيلمهولتز: "طالما يتمتع الناس بفوائد الكهرباء، فسوف يتذكرون اسم فاراداي".

"ليكون أولئك الذين، بحماسة إبداعية، يستكشفون العالم كله، يكتشفون القوانين فيه."

أعتقد أن هناك عددًا أقل من الأخطاء في طريق معرفتنا.

ما الجديد الذي تعلمته؟ (يمكن الحصول على هذا التيار باستخدام مجال مغناطيسي متغير. لقد اكتشفنا ما يعتمد عليه اتجاه وحجم التيار التحريضي).

ماذا تعلمت؟ (تلقي التيار المستحث باستخدام مجال مغناطيسي متغير).

أسئلة:

يتم دفع مغناطيس إلى الحلقة المعدنية خلال أول ثانيتين، وخلال الثانيتين التاليتين يظل ثابتًا داخل الحلقة، وخلال الثانيتين التاليتين يتم إزالته. في أي فترات زمنية يتدفق التيار في الملف؟ (من 1-2ث؛ 5-6ث).

يتم وضع حلقة مع أو بدون فتحة على المغناطيس. أين يحدث التيار المستحث؟ (في حلقة مغلقة)

يوجد في قلب الملف المتصل بمصدر تيار متردد حلقة. يتم تشغيل التيار وتقفز الحلقة. لماذا؟

تصميم اللوحة:

"تحويل المغناطيسية إلى كهرباء"

م. فاراداي

صورة م. فاراداي

رسومات تجارب م. فاراداي.

الحث الكهرومغناطيسي هو ظاهرة حدوث تيار كهربائي في موصل مغلق (ملف) عندما يتغير المجال المغناطيسي الخارجي داخل الملف.

ويسمى هذا التيار بالتيار التعريفي.