Взаємодія електромагніту з постійним магнітом

Мета: дослідити властивості електромагніта за допомогою постійного магніту та з’ясувати, як змінюється орієнтація полюсів залежно від напрямку струму в котушці.

Illustration

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

ПІДГОТОВКА ДО ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ

1.

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

Illustration

штабовий магніт

Illustration

електромагніт

Illustration

контейнер з магнітними ошурками

Illustration

джерело струму

Illustration

з’єднувальні провідники

2.

Підготувати додаткові матеріали, що не входять в набір Amperia: штатив та нитки (щоб підвісити штабовий магніт).

3.

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".

4.

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

Постійні магніти

Постійні магніти виготовляють з феромагнетика із залишковою намагніченістю.Кожен магніт має південний (S) та північний (N) полюси, що притягуються до відповідних магнітних полюсів Землі.

Illustration

При взаємодії двох магнітів

Однакові полюси двох магнітів відштовхуються, а різні — притягуються:

Illustration
Illustration

Електромагніт

Складається з феромагнітного осердя та обмотки й має властивості магніту, лише коли у його обмотці є струм.У поточній роботі буде використовуватися підковоподібний електромагніт.

Illustration

Силові лінії магнітного поля підковоподібного електромагніту

Полюси електромагніту

Залежать від напрямку струму в обмотці. Орієнтацію полюсів електромагніту можна знайти із правила правої руки.

Illustration
Illustration

Правило правої руки

ХІД РОБОТИ З НАБОРОМ AMPERIA

1.

Illustration

Опір нашого електромагніту приблизно 10 Ом, максимальний струм, який здатен віддати блок живлення ≈ 1 А, для цього необхідно вибрати напругу ≈ 5 В.

Illustration

2.

ВАЖЛИВОЗавдяки феромагнітному осердю електромагніт без струму завжди буде притягуватися до постійного магніту. Тому, зустрівшись із такою “дивною” поведінкою, перевірте, чи справді через електромагніт протікає струм — його величину можна побачити на екрані блоку живлення:

Illustration

Зверніть увагу!Приклади зібраних електричних кіл з використанням компонентів EdPro Amperia та показники на приладах у цьому розділі надані лише в якості ілюстрації, а не як критерій правильності виконання експерименту. Може бути декілька правильних способів зібрати електричне коло за схемою (з перестановками елементів кола, різними варіантами підключення магнітних з'єднань провідників тощо).Рекомендуємо давати учням лише формальну постановку задачі та можливість знайти власний варіант її практичного розв'язку.

Illustration

Найпростіше електричне коло

Illustration

Провідники та діелектрики

Illustration

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

Illustration

Вимірювання опору провідника за допомогою вольтметра та амперметра

Illustration

Гальванічний елемент

Illustration

Послідовне з’єднання провідників

Illustration

Паралельне з'єднання провідників

Illustration

Залежність опору від матеріалу, довжини та площі перерізу провідника

Illustration

Взаємодія електромагніту з постійним магнітом

Illustration

Електромагнітна індукція

Illustration

Явище самоіндукції

Illustration

Вимірювання ЕРС і внутрішнього опору джерела струму

Illustration

Дослід Ерстеда з магнітною стрілкою

Illustration

Принцип дії трансформатора

Illustration

Вольт-амперна характеристика напівпровідникового діода

Illustration

Конденсатор. Збереження електричної енергії, заряджання та розряджання конденсатора