13408

Методика і техніка шкільного демонстраційного експерименту із розділу «Електромагнітне поле» (10 кл.)

Лабораторная работа

Физика

ТЕМА: Методика і техніка шкільного демонстраційного експерименту із розділу Електромагнітне поле 10 кл. Демонстрація спектрів магнітного поля. Обладнання: прилади для проекціювання спектрів магнітного поля; коробочкасито із залізними ошурками; проекцій

Украинкский

2013-05-11

2.12 MB

7 чел.

ТЕМА: Методика і техніка шкільного демонстраційного експерименту із розділу «Електромагнітне поле» (10 кл.)

  1.  Демонстрація спектрів магнітного поля.

Обладнання: прилади для проекціювання спектрів магнітного поля; коробочка-сито із залізними ошурками; проекційний апарат; батарея акумуляторів ЗНКН-10; провідники зєднання; аркуш паперу.

Починаючи в старших класах до поглибленого вивчення магнітного поля струму, слід нагадати учням про розміщення ліній індукції магнітного поля струму в залежності від форми провідника.

Для цього найбільш підходящим являється метод проектування, який забезпечує швидкість підготовки досліду і найкращу видимість. Тут можна користуватися приладами, які представляють собою квадратні панелі із органічного скла з дротяними контурами для отримання магнітного поля навколо прямого провідника, в дротяному витку та соленоїді. (рис. 1).

Рис. 1. Моделі для демонстрації спектрів магнітного поля.

Для виготовлення кожного із контурів служить дротяний моток з 16 витків емальованого дроту діаметром 0.5 мм. Із цього мотка згорнути контури у вигляді кільця, соленоїда або прямого провідника, розміщеного перпендикулярно до поверхні панелі, а кінці мотка приєднані до встановлених на панелі зажимах. Кожен такий прилад потребує джерела постійного струму з ЕРС приблизно 4 В. При цьому сила струму в провіднику досягає двох ампер, що при 16 витках по магнітній дії еквівалентно - 32 А. Це забезпечує отримання виразного зображення магнітного спектра.

Один з таких приладів встановлюють на оправу конденсора проекційного апарату, налаштованого для горизонтального проектування, та рівномірно посипають невеликою кількістю металевих залізних ошурок. Потім дзеркалом або призмою направляють зображення приладу на екран і пересуванням об’єктиву отримують необхідну чіткість зображення ошурок.

Рис. 2.

Приєднавши до затискачів приладу дроти від джерела, вмикають струм. Під дією магнітного поля частина ошурок, долаючи тертя, розміщується вздовж ліній магнітної індукції та утворює наочне зображення поля. Якщо при цьому злегка постукати по панелі кінцем олівця, то ошурки Спектр магнітного струшуються і зображення стає більш виразним. Не слід стукати занадто сильно і довго: це приведе до сповзання ошурок і спотворення зображення. Отримане на екрані зображення, показано на рис. 2.

Після закінчення демонстрації прилад знімають і ошурки зсипають спочатку на аркуш паперу, а потім в коробочку.

Можна в описаному вище досліді скористатися і більш простими приладами з контурами із товстого одинарного дроту (діаметром близько 3 мм.). Для такого приладу буде потрібне джерело, здатне дати струм близько 30 А. Таким джерелом струму може служити акумулятор достатньо великої ємності, або універсальний трансформатор з котушкою для електрозварки. В останньому випадку таке ж чітке зображення буде отримане за допомогою змінного струму.

  1.  Модель доменної структури феромагнетиків

Обладнання: модель будови феромагнетиків, магніт постійний прямий, проекційний апарат.

Для пояснення доменної структури феромагнетика користуються невеликим приладом (рис.3). Він складається з рамки із дном з органічного скла і встановленими на ньому двадцятьма вістрями.

Рис. 3. а – область намагнічування , б – стан насичення.

Домени розташовані в чотири ряди на відстані приблизно 15 мм один від одного. На кожне вістря насаджена магнітна стрілка або сталевий намагнічений циліндрик з одним закругленим торцем. Зверху рамка закрита склом, яке захищає циліндрики від зіскакування з вістря.

За допомогою пристосування для горизонтальної діапроекції прилад проектують на екран. Звертають увагу учнів на випадкову мимовільну орієнтацію магнітиків в приладі. Спостерігається картина аналогічна уявній картині розташування частинок у феромагнетику.

На рисунку показаний один з випадків можливого розташування циліндрів. На ньому можна помітити групи магнітиків з однаковою орієнтацією. Це цілком відповідає наявності областей мимовільного намагнічування (доменів) у феромагнетику.

Підводячи з двох протилежних сторін моделі різнойменні полюси прямих магнітів, змушують циліндрики повернутися закругленими кінцями в один бік. В цьому випадку на екрані буде спостерігатися картина, що зображає магнітне насичення (рис. 4).

Рис. 4. Спосіб підвішування намагніченого циліндрика.

Якщо рухати над приладом полюс магніту і цим способом привести магнітики в швидке обертання, то вони знову утворюють по - різному орієнтовані групи. Подібно цьому відбувається розмагнічування зразка в змінному магнітному полі при ударах та при нагріванні.

При виготовленні саморобної моделі головну увагу треба звернути на виготовлення магнітиків. Їх нарізають довжиною по 12 мм із сталевого дроту діаметром 5 мм. В середині заготовленого циліндрика свердлять глухий отвір діаметром 2 мм, не доходячи до кінця на 1 - 1,5 мм . Щоб вершина отвору для голки була більш вузькою, корисно зробити невеликий додатковий отвір тонким свердлом (0,5 - 0,8 мм) .

Виготовлені циліндрики врівноважують в горизонтальному положенні, підпилюючи важчий кінець зверху чи знизу (утворені площини на проекції не буде видно). Після цього всі циліндрики гартують і намагнічують за допомогою електромагніту, який складають з деталей універсального трансформатора.

  1.  Точка Кюрі.

Обладнання: магніт постійний, шуруп або цвях залізний на ніхромовій дротині, штатив універсальний, пальник газовий, освітлювач для тіньової проекції.

На універсальному штативі закріплюють сильний магніт і на тонкому ніхромовому дроті підвішують невеликий залізний шуруп або цвях, як показано на рис.

Рис. 5. Демонстрація точки Кюрі.

Шуруп повинен притягатися смугою магніту і утримуватися на відстані 2 - 3 см від нього, а дротина з підвішеним шурупом - утворювати кут 30˚ з вертикаллю. Потім підставляють газовий пальник так, щоб шуруп потрапив у найбільш гарячу частину полум'я і міг нагрітися до яскраво - червоного розжарювання. Коли температура шурупа досягне точки Кюрі (753˚ С), він втратить свої феромагнітні властивості, перестане притягуватися і відпаде від магніту.

Зазвичай шуруп, або цвях погано видно учням. Тому вдаються до тіньової проекції. Прилади треба розміщувати так, щоб вся установка в цілому була видна учням безпосередньо, а дрібні деталі в збільшеному вигляді проектувати на екран.

Довжина шурупа або цвяха, підібраного для досліду, не повинна перевищувати 10-12 мм, інакше важко буде домогтися одночасно сильного розжарювання його по всій довжині.

Дріт для підвішування треба брати товщиною не більше 0,5 мм, краще ніхромовий (від нагрівальної спіралі), так як сталева або мідна швидко перегорає в полум'ї газового паяльника (при відсутності газу можна скористатися паяльною лампою).

  1.  Магнітне поле котушки з струмом

Обладнання: котушка 220 В, джерело постійного струму 4-5 В, магнітна стрілка.

Під’єднати котушку 220 В до джерела постійного струму 4-5 В. через перехідну колодку (рис.6), встановити магнітну стрілку поблизу котушки, розмістивши котушку так, щоб магнітна вісь її була перпендикулярна до напрямку магнітного меридіана.

Рис. 6.

При ввімкненні струму магнітна стрілка повертається в напрямку осі котушки.

  1.  Вплив залізного осердя на магнітну дію котушки

Обладнання: котушка 220 В, джерело постійного струму 10-20 В, залізна пластинка, феромагнітне осердя

Під’єднати котушку 220 В. до джерела постійного струму 10-20 В, внести в котушку осердя 3 (рис. 7).

При цьому спостерігають посилення магнітного дії котушки, так як підвішена залізна пластинка притягується до котушки з більшої відстані.

Рис. 7.

Під’єднати котушку 220 В до джерела струму, і встановити магнітну стрілку на такій відстані від котушки, на якій стрілка майже не відхиляється від свого нормального положення при пропусканні струму через котушку. Потім вводять в котушку осердя 3 (рис.6) і спостерігають значне відхилення стрілки.

Рис. 8.

  1.  Намагнічування

Обладнання: котушка 220 В, джерело постійного струму 10-20 В, залізні ошурки, цвяхи феромагнітне осердя

В котушку 220 В. вставляють осердя і під’єднують котушку до джерела постійного струму 10-20 В через реостат. Замкнувши вимикач, насипають зверху на осердя залізні ошурки і отримують картину, зображену на рисунку 9.

Рис. 9.

Дослід повторюють, кидаючи на осердя дрібні цвяхи. При вимкнені струму дрібні цвяхи опадають.

  1.  Явище електромагнітної індукції.

Обладнання: гальванометр від демонстраційного вольтметра; амперметр демонстраційний; магніт дугоподібний; магніт прямий; трансформатор універсальний; реостат на 50 Ом.; вимикач демонстраційний; штатив універсальний; батарея акумуляторів; з’єднювальні провідники; ящик-підставка.

Перед початком проведення демонстрацій, необхідно провести деяку підготовку. Спочатку потрібно показати в якому напрямку відхилиться стрілка гальванометра, якщо його лівий кінець зажиму приєднати до «мінуса» джерела струму, а правий – до «плюса». Для цього можна приєднати  провідником «мінус» акумулятора до лівого зажиму гальванометра,

Рис. 10.

і взявшись одною рукою за позитивний зажим акумулятора, доторкнутись пальцем другої руки правого зажиму гальванометра.

До зажимів демонстраційного гальванометра з малим опором приєднують довгий відрізок гнучкого ізольованого провідника і рухають ним вверх і вниз між гілками дугоподібного магніту (рис. 11).

Провідник згортають у петлю, і то надіваючи петлю на полюс магніту, то піднімаючи її, помічають, що стрілка гальванометра відхиляється сильніше. Дослід повторюють, постійно збільшуючи кількість витків.

Рис.11.                                     Рис. 12.

До гальванометра приєднують котушку на 220 В. від універсального трансформатора і збуджують в ній індукційний струм рухом прямого магніту (рис.12). Показують, що при повільному рухові магніту, відхилення стрілки не значні, а при швидкому стрілка відхиляється сильніше. Складають разом однойменними полюсами два магніти і отримують при швидкості їх руху більший індукційний струм. Визначають напрямок магнітного поля індукційного струму в котушці, і порівнюють його з напрямком поля магніту, коли останній вводять і забирають із котушки. Результат приводить до встановлення правила Ленца.

Складають установку згідно з рис. 13.

Котушки на 220 і 120 В. ставлять поруч і за допомогою реостата приєднують струм до правої котушки приблизно до 2 А. Включаючи і виключаючи струм, спостерігають виникнення в лівій котушці слабкий тимчасовий індукційний струм.

Рис. 13. Прилади для демонстрації індукції магнітного поля.

Вимикають струм. Збільшують опір реостата до 50 Ом., насаджують котушку на сердечник і замикають його осердям. При ввімкненні і вимкненні струму стрілка гальванометра відхилиться майже на всю шкалу.

Вмикають струм. Повільно і по можливості рівномірно збільшують його до 2 А. Протягом цього часу гальванометр показує наявність більш або менш постійного індукційного струму. Потім так само зменшують струм до мінімуму і спостерігають індукційний струм протилежного напрямку.

  1.  Явище самоіндукції при замиканні та розмиканні електричного кола.

Установку складають за рисунком 14, а схему – за рисунком 15, де L – дросельна котушка, Vдемонстраційний вольтметр з додатковим опором (15).

Рис. 14.                                           Рис. 15.

Спостерігають як при замиканні ключа, лампа засвічується із запізненням. Переконатися в тому, що при вимкненні струму спостерігається значне відхилення стрілки вольтметра.

Висновки:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

49912. Определение вероятности получить работу с помощью нейросетевых технологий 372 KB
  Методы искусственного интеллекта позволили создать эффективные компьютерные программы в самых разнообразных, ранее считавшихся недоступными для формализации и алгоритмизации, сферах человеческой деятельности, таких как медицина, биология, социология, культурология, политология, экономика, бизнес, криминалистика и т.п. идеи обучения...
49913. Создание нейронной сети в среде Нейросимулятор v 1.0 789 KB
  Нейронные сети на финансовом рынке Обзор основных нейропакетов. Архитектура сети. Обучение сети Тестирование. Но по сей день нейросети воспринимаются как перспективный но экзотический слабо изученный на российском рынке инструмент.
49914. Методы фокус-групп для сбора социологической информации 177 KB
  Место фокус-групп в системе социологических и маркетинговых методов Понятие метода фокус-групп Соотношение фокус-групп с групповыми методами и интервью Соотношение фокус-групп и наблюдения
49915. Овариоэктомия кошки 425 KB
  Оба длинных тонких рога матки cornu uteri имеют одинаковую толщину и трубчатую форму но не всегда одинаковую длину. Диаметр рога матки у небеременной кошки составляет 34 мм длина рогов матки колеблется между 90 и 100 мм. Каждый рог матки описывает выгнутую вентрально дугу; в каудальной части оба рога матки соединяются. Затем они сливаются полностью образуя тело матки corpus uteri.
49916. Разработка элементов систем искусственного интеллекта с использованием логической модели представления знаний 283.52 KB
  Используя предикаты parent(symbol,symbol), man(symbol), woman(symbol), married(symbol,symbol), записать факты, описывающие Вашу семью. Записать 8 правил вывода для любых родственных отношений в Вашей (или вымышленной)семье (например: мать, отец, сестра, брат, племянница, племянник, тетя, дядя, внучка, внук, бабушка, дедушка, двоюродная сестра, двоюродный брат и т.д.).
49917. Разработка элементов систем искусственного интеллекта с использованием логической модели представления знаний 320.9 KB
  По заданию было построено дерево родственных отношений, составлено 19 фактов и 13 правил, которые описывают родственные связи в моей семье. Используя язык логического программирования Prolog, написана программа, в которой отображаются все родственные отношения с помощью заданных правил и фактов. Использовались такие предикаты, как parent(string, string), man(string), woman(string), married(string ,string).
49918. Правоведение. Курс лекций 810 KB
  В конспекте лекций по курсу Правоведение в 1 части рассмотрены основы теории права без знания которых невозможна полноценная правовая подготовка современных специалистов и изучение конкретных отраслей права системы права России. Во 2 части рассмотрены основы важнейших отраслей системы права России конституционного государственного права гражданского права семейного права трудового права экологического права административного права.ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРАВА Лекция...
49919. Разработка инструментальной среды для проектирования и выполнения нейропроектов 509 KB
  В течение последних 10 лет искусственные нейронные сети получили широкое распространение в качестве инструмента для решения различных задач анализа данных и распознавания образов. Разработать универсальный инструментарий при помощи которого можно создавать различные нейропроекты приложения использующие нейронные сети как универсальные так и специализированные. Модули для работы сетями включают в себя модуль для работы со структурой сети модули реализующие различные алгоритмы обучения а также модули содержащие...
49920. Кинематическое исследование грейферного механизма 4.76 MB
  В левом верхнем углу чертежного листа в масштабе 10:1 вычерчена кинематическая схема грейферного механизма в 12-ти положениях. Для этого один полный оборот ведущего звена 1 разбит на 12 частей по , где за нулевое положение принята точка, совпадающая с осью Y. Направление вращения ведущего звена выбрали так, чтобы перемещение пленки зубом грейфера обеспечивалось сверху вниз.