Виртуальная лабораторная работа на тему 'Исследование индукции магнитного поля' (11 класс)

Лабораторная работа

Исследование индукции магнитного поля

Цель работы: Исследовать зависимость индукции переменного магнитного поля соленоида от силы тока и расположения катушки.:

Приборы и принадлежности: соленоид, измерительная катушка, генератор низкой частоты, вольтметр или осциллограф, соединительные провода, рабочая панель, компьютер и компьютерная программа «Открытая физика», миллиметровка размером А4.

В данном методе предлагается провести лабораторную работу с помощью компьютера.

Краткое теоретическое обоснование эксперимента:

Магнитным потоком Ф_B через поверхность площадью S называется сумма всех элементарных потоков через все элементы этой поверхности (интеграл по поверхности):

.

Электромагнитной индукцией (ЭМИ) называется явление возникновения электрического поля при изменении магнитного потока. Если в таком магнитном поле находится проводящий замкнутый контур, то в контуре индуцируется электрический ток, электродвижущая сила (э.д.с.), которого определяется законом Фарадея-Ленца: .

Обозначая э.д.с. индукции символом e_инд и используя закон Ома для полной цепи, получим выражение для тока индукции , где R - сопротивление контура.

Методика и порядок измерений.

В данной лабораторной работе используется компьютерная модель, в которой изменяющийся магнитный поток возникает в результате движения проводящей перемычки по параллельным проводникам, замкнутым с одной стороны (программа «Открытая физика», раздел «Электродинамика», модель «Электромагнитная индукция»).(рис.4.1)

Проводящая перемычка длиной ℓ движется со скоростью V по параллельным проводам, замкнутым с одной стороны. Система проводников расположена в однородном магнитном поле, индукция которого равна В и направлена перпендикулярно плоскости, в которой расположены проводники. Выражение для силы тока I в перемычке, если ее сопротивление R, а сопротивлением проводников можно пренебречь имеет вид:

. (4.1)

Рис. 4.1

Измерение и обработка результатов:

1. Зафиксируйте задаваемые преподавателем значения ℓ, R, B₁ , и установив указанное в табл.4.1 значение скорости движения перемычки, занесите соответствующие значения силы тока I в таблицу 4.1.

2. Повторите измерения для двух других значений индукции магнитного поля В₂ и В₃, заданные преподавателем, и занесите их в табл. 4.1.

Таблица 4.1.

V(м/с)

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

B₁= Тл I=….мА

B₂= Тл I=….мА

B₃= Тл I=….мА

3. Постройте на одном листе графики зависимости тока индукции от скорости движения перемычки при трех значениях индукции магнитного поля.

4. Для каждой прямой определите тангенс угла наклона по формуле .

5. Вычислите теоретическое значение тангенса для каждой прямой по формуле . Результаты измерений занесите в таблицу 4.2 и сравнивая с предыдущими значениями tg(φ)_эксп, сделать выводы.

Таблица 4.2.

№

tg(j)_ЭКСП (Ac/м)

tg(j)_ТЕОР (Ac/м)

1

2

3

Выводы

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________