Лабораторна робота №l2 Вивчення явищ електромагнітної індукції та самоіндукції.

Мета роботи. Експериментально вивчити явища електромагнітної індукції та самоіндукції. -

Потрібне приладдя. 1) дві котушки з осердями; 2) два дугоподібні магніти(можна штабові); 3) лабораторний міліамперметр; 4) джерело постійного струму на 5-6 в; 5) реостат на ЗО ом; 6) вимикач; 7) дві однакові електролампочки; 8) реос-тат на 10 ом; 9) котушка з великим числом витків і замкнутим осердям; 10) з'єднувальні проводи.

Теоретичні відомості

Коли змінюється потік магнітної індукції через площу, обмежену провідним контуром, то в ньому виникає електрорушійна сила, під дією якої в замкненому контурі виникає струм. Напрям індукційного струму визначають за правилом Ленца. Значення індукційного струму залежить від опору контуру, електрорушійної сили і визначається за законом Ома. Електрорушійна сила індукції дорівнює швидкості зміни потоку магнітної індукції через площу, обмежену цим контуром.

Опис приладів

У роботі використовується лабораторний міліамперметр з нульовою міткою посередині шкали. Стрілка цього міліамперметра завжди відхиляється вправо, якщо до правої клеми приладу (вона має позначку, „+") приєднано позитивний полюс джерела струму. Для виконання роботи використовують дві котушки, які можуть входити одна в одну, або які можна одіти на одне залізне осердя.

Виконання роботи

1. Приєднати котушку з великою кількістю витків до міліамперметра. Швидко ввести магніт у котушку спостерігати за показами приладу. Залишити магніт у котушці й зафіксувати покази приладу.

Швидко вийняти магніт із котушки і спостерігати за показами при­ладу. Повторити попередні досліди, тримаючи магніт у руці неру­хомо і переміщаючи котушку. Пояснити, у яких випадках інду­кується струм.

2. Повільно ввести в котушку, замкнену на гальванометр, або вийняти з неї спочатку один, а потім два магніти, складені одноймен­- ними полюсами. Дослід повторити, збільшивши швидкість руху маг­- нітів. З'ясувати, у яких випадках сила індукційного струму більша.

3. Послідовно до міліамперметра приєднати ще реостат і при­ близно з однаковою швидкістю вводити в котушку (або виймати з неї) два магніти: спочатку, коли реостат виведений з кола (R = 0), а потім коли він уведений у коло (R = ЗОом). Зафіксувати пока­зи приладу. Зробити висновки.

4. Швидко ввести магніт у котушку, ввімкнену в те саме елек­- тричне коло, що використовувалося в п. З, і зафіксувати напрям відхилення стрілки міліамперметра. За відхиленням стрілки ви­ значити напрям індукційного струму і силових ліній магнітного поля індукційного струму.

Провести дослідження магнітного поля індукційного струму під час виймання магнітів. Упевнитися в обох випадках, що під­тверджується правило Ленца.

5. З електричного кола, що використовувалося в п. 4 вимкнути реостат, тобто котушку з великою кількістю витків приєднати ли­- ше до міліамперметра. Другу котушку приєднати послідовно з ре­- остатом, вимикачем і джерелом струму. Одну котушку вставити в другу і ввести в них залізне осердя або надіти обидві котушки на спільне осердя. Реостат повністю вивести. Ключем замкнути коло \ при цьому спостерігати за показами приладу. Потім швидко збільшити опір кола,, зменшити його і вимкнути коло. Весь час спостерігати за показами приладу. Пояснити, у яких випадках індукується струм.

6. Використовуючи те саме електричне коло, що і в п. 5, повніс­- тю вивести реостат, замкнути коло, швидко реостатом збільшити і зменшити опір кола; повільно збільшити і зменшити опір кола. Записати максимальне відхилення стрілки міліамперметра при за­ миканні кола, швидкому зменшенні опору кола, повільному змен­- шенні опору кола. Зробити висновок про значення є. р. с. індукції в проведених дослідах.

7. Використовуючи те саме електричне коло, що і в п. 5 і б, зам-­ кнути і розімкнути його, фіксувати напрям відхилення стрілки міліамперметра. За напрямом відхилення стрілки міліамперметра визначити напрям індукційного струму, напрям силових ліній маг­- нітного поля цього струму, аза полярністю джерела струму — на­- прям струму в первинній котушці і напрям силових лінійного .поля.

Пояснити, який напрям індукційного струму порівняно з інду­куючим під час замикання й розмикання індукуючого струму.

під час збільшення та зменшення його. Перевірити на проведених дослідах виконання правил Ленца.

8. Скласти електричне коло, схему якого подано на мал. 67. спостерігати світіння електричних лампочок після замикання електричного кола. Пояснити явище, яке спостерігається. 9. Скласти електричне коло, схему якого подано на мал.. 68. спостерігати за показами міліамперметра при розмиканні електричного кола. Пояснити явище, яке спостерігається.

Примітка. Зарисовуючи схему дослідів, позначати полюси магнітунапрям

струму на витках котушки. Ближчу до спостерігача частину витків котушки накреслити товстими лініями, а дальшу - тонкими.

Контрольні запитання

1. Який струм називають індукційним?

2. Як за правилами Ленца визначити напрям індукційного струму?

3. Що таке потік магнітної індукції?

4. Від чого залежить є. р. с. Індукції? Чому не виникає в котушці є. р.с. індукції, якщо магніт нерухомий відносно котушки або по первинній котушці проходить незмінний струм?

5. Чому в дослідах 5 — 7 в котушку вводять залізне осердя?

6. У котушку двічі з однаковою швидкістю вводять магніт: коли котушка розімкнена і коли замкнена. Коли потрібно розвивати більшу потужність і чому?

Експериментальна задача Вдома взяти два трансляційних гучномовці (свій і позичити у сусіда), поставити регулятор гучності їх на максимум. З'єднати гучномовці двома проводами і розмістити їх у різних кімнатах. Зачинити двері між кімнатами. Попросити, щоб в один гучномовець голосно говорили, а в другому слухати. Пояснити спостережуване явище.

Лабораторна робота №13 Вимірювання прискорення вільного падіння тіла за допомогою маятника.

Мета роботи. Виміряти прискорення вільного падіння тіла за допомогою математичного маятника.

Потрібне приладдя: 1) маятник; 2) стрічка з ціною поділки 0,5см/год; 3) штатив з муфтою і кільцем , у якому просвердлено отвір; 4) механічний секундомір.

Теоретичні відомості

Період коливань математичного маятника визначають за формулою

де- період коливань,- довжина маятника,- прискорення вільного падіння. З цієї формули можнавизначити прискорення вільного падіння:

Коли виміряно часпевної кількості коливань, то

Опис приладів

Маятником у роботі є підвішена на нитці сталева кулька. Нитка кріпиться в отворі, який просвердлено в кільці, за допомогою загостреного сірника. Кільце кріпиться в штативі, який ставлять на краю стола, щоб мати довший маятник. Довжина маятникау цьому разі складається з довжини нитки й радіуса кульки. Оскільки маса нитки менше за масу сталевої кульки, розміри кульки малі порівняно з довжиною нитки і деформації нитки незначна при коливанні маятника, то такий маятник можна вважати математичним.

Виконання роботи Визначити і записати характеристики засобів вимірювання, використовуються у роботі.

Виміряти стрічкою довжину нитки маятника. Вимірювання виконати три-чотири рази. Результати вимірювання записати. Обережно відхилити маятник на невеликий кут.( на 5-8 см від положення рівноваги ), відпустити його. Якщо коливання відбуваються водній площині, то, пропустивши кілька коливань, пустити в хід секундомір, причому саме тоді, коли маятник проходить положення рівноваги. Відлічивши 50 коливань, зупинити секундомір і зняти його покази. Вимірювання часу 50 коливань провести три-чотири рази. При цьому наступні відліки коливань проводити, не зупиняючи маятника після попередніх відліків. Записати результати вимірювань.

Обчислити прискорення вільного падіння. Результати вимірювань обробити із строгим обліком похибок.

Контрольні запитання

1. Що називають математичним маятником ?

2. Чи змінився б період колисань маятника, коли б сталеву кулю з таким самим радіусом, але з іншого матеріалу ?

3. Як зміниться хід стінного годинника в Москві, якщо він у Києві йшов правильно ? Як зміниться частота коливань маятника, якщо з ним спуститися в глибоку шахту ? Якщо підняти на високу гору ?

4. Яку величину у роботі потрібно вимірювати найточніше ?

5. Чи можна на установці, що використовуються у роботі, встановити залежність прискорення вільного падіння від географічної широти ?

Експериментальні задачі

1 .Виміряти швидкість руху кульки маятника, коли вона проходить через положення рівноваги.

2. Виміряти максимальне прискорення кульки маятника під час його коливань.