Дослід Ерстеда з магнітною стрілкою

Мета: переконатися у тому, що навколо провідника зі струмом існує магнітне поле.

Обладнання та матеріали
Джерело струму
Магнітна стрілка (компас)
Реостат
З’єднувальні провідники
( 2 з яких iз контактами типу “крокодил” )

Детальна інформація про набір ➔

Дослід здійснено за допомогою набору для проведення лабораторних та демонстраційних робіт з курсу електрики та магнетизму EdPro AMPERIA

ПІДГОТОВКА ДО ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ

1

Підготувати необхідне для виконання експериментів обладнання та переконатися у його справності.
Інформацію про комплектацію набору EdPro Amperia та інструкцію з його використання можна знайти за посиланням https://amperia.edpro.ua/instruction.

Гальванометр

З’єднувальні провідники

Джерело струму

Магнітна стрілка
(компас)

2

Роздрукуйте роздаткові матеріали для учнів відповідно до кількості робочих груп. Набір EdPro Amperia призначений для роботи групи з 4-х учнів.
Роздаткові матеріали з лабораторної роботи можна завантажити, натиснувши на кнопку "МАТЕРІАЛИ ДЛЯ УЧНІВ".

МАТЕРІАЛИ ДЛЯ УЧНІВ

3

Перед початком практичної роботи нагадайте учням основні поняття та закони до цієї теми, а також ознайомте їх з технікою безпеки.

ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ

У випадку неправильного під’єднання провідників у колі може відбутися коротке замикання. Хоча джерело струму EdPro Amperia має програмний захист від короткого замикання, все ж варто уникати такої ситуації.

Повний текст рекомендацій з техніки безпеки під час роботи з набором EdPro Amperia доступний за посиланням https://amperia.edpro.ua/safety.

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ТА ЗАКОНИ

Провідник зі струмом утворює магнітне поле

Провідник зі струмом створює магнітне поле, індукцію якого можна розрахувати із закону Біо-Савара-Лапласа або із теореми про циркуляцію вектора магнітної індукції

В - індукція магнітного поля
I - струм через провідник
r - віддаль до нього

μ0 - магнітна стала

Індукцію магнітного поля можна також розрахувати з використанням теореми про циркуляцію

B ~ I

Принцип роботи магнітної стрілки

Земля є великим магнітом та має власне магнітне поле. Воно захищає її поверхню від космічного випромінювання та дозволяє орієнтуватися на її поверхні.

Магнітна стрілка, що є головною частиною магнітного компасу — це маленький постійний магніт, закріплений так, щоб він міг легко обертатися навкого своєї осі.

Лінії магнітного поля входять в магніт через південний полюс (S) а виходять через північний (N).

Зверніть увагу!
Магнітна стрілка дуже легко “перемагнічується” будь-яким потужним магнітом.
Тобто під час експериментів можлива ситуація, коли синій “північний” полюс насправді буде орієнтований на південь і навпаки.

Магнітні та географічні полюси Землі

Стрілка компаса повертається північним полюсом до північного магнітного полюсу Землі, біля якого знаходиться північний географічний полюс Землі.

З фізичної точки зору, північний магнітний полюс Землі є південним полюсом земного магніта і навпаки. Такі назви закріпилися історично — північний полюс стрілки компаса приблизно вказує на північ.

Синя стрілка компасу (N) показує приблизно в напрямку географічної півночі. Відхилення напрямку на магнітний полюс від напрямку на географічний називають магнітним схиленням. Воно різне для різних місць на поверхні Землі.
Причиною такого явища є те, що магнітна вісь Землі знаходиться під кутом 10 градусів до геометричної осі. Також на рух магнітної стрілки можуть впливати інші джерела магнітного поля — деякі руди, металеві предмети, провідники зі струмом тощо.

Правило правої руки для магнітної індукції

Напрям ліній магнітного поля визначається за правилом правого гвинта або правилом правої руки.
Якщо обхопити правою рукою провідник таким чином, щоб великий палець вказував напрям струму в ньому, то решта пальців вказуватимe напрям ліній магнітного поля.

Момент сили, який повертає стрілку

Момент сили, який повертає стрілку із магнітним моментом P у полі з індукцією B ~ I:

Тобто ця сила пропорційна величині струму та обернено пропорційна до віддалі стрілки від провідника.
При цьому сила спрямована так, щоб повернути стрілку перпендикулярно до провідника — так, щоб стрілка розташовувалася уздовж ліній магнітного поля.

ХІД РОБОТИ З НАБОРОМ AMPERIA

1

Щоб досягнути величини струму в 1 А, треба вибрати напругу ~5 В та посунути бігунок реостата у позицію, у якій його опір є найменшим.

2

Зверніть увагу!
Під час проведення експерименту компас потрібно рухати дуже обережно, інакше стрілка почне коливатися.
Після кожного переміщення стрілці потрібно дати можливість “заспокоїтися”.

3

4

5

6

Зверніть увагу!
Перш ніж приступити до експерименту, розмістіть магнітну стрілку на столі та визначіть її орієнтацію. Потрібно переконатися, що поруч із стрілкою немає сильних магнітів чи увімкнутих електропристроїв. Для цього перевіряємо, чи стрілка не змінює свій напрямок (назвемо його “нормальним”), коли ми рухаємо пристроєм по поверхні стола в будь-якому напрямку.

Для проведення досліду потрібно використовувати якомога довші провідники.

Найпростіше електричне коло

Провідники та діелектрики

Гальванічний елемент

Послідовне з'єднання провідників

Паралельне з’єднання провідників

Електромагнітна індукція

Явище самоіндукції

Принцип дії трансформатора

Взаємодія електромагніту з постійним магнітом

Вимірювання ЕРС і внутрішнього опору джерела струму

Дослід Ерстеда з магнітною стрілкою

Вольт-амперна характеристика напівпровідникового діода

Вимірювання опору провідника за допомогою вольтметра та амперметра

Залежність сили струму від напруги на ділянці кола та від опору цієї ділянки. Закон Ома для ділянки кола постійного струму

Конденсатор. Збереження електричної енергії, заряджання та розряджання конденсатора

Інші досліди