Экспериментальное исследование явления электромагнитной индукции и практическое его применение (стр. 2 из 3)

Таблица № 1

В (Тл)	0,0004	0,0008	0,0015	0,0031	0,0063	0,0125	0,025	0,1
Ф=ВSh (Вб)	0,014	0,027	0.054	0,11	0,22	0,44	0,88	1,75

График зависимости магнитного потока от магнитной индукции.

Исследование зависимости ЭДС электромагнитной индукции от магнитного потока. Во время эксперимента перемещаем постоянный магнит с постоянной скоростью. Данные опыта занести в таблицу №2.

Таблица № 2. V-const.

Ф=ВSh (Вб)	0,014	0,027	0.054	0,11	0,22	0,44	0,88	1,75
DФ/dt	0,0068	0,014	0,027	0,055	0,11	0,22	0,44	0.88
ЭДС (В)	0,0023	0,0046	0,009	0,018	0,036	0,073	0,15	0,29

График зависимости ЭДС индукции от магнитного потока.

Вывод:

Исследований дает полную картину зависимости ЭДС электромагнитной индукции от магнитного потока. С помощью программы

МSExcelи точных расчетов и измерений построены графики:

зависимости магнитного потока от магнитной индукции постоянного магнита;

Метод исследования способствует:

углублению и расширению знаний студента;

формированию интереса к познавательной деятельности;

овладению приема процесса познания;

развитию познавательных способностей.

2.2 Исследование зависимости ЭДС электромагнитной индукции от скорости движения постоянного магнита проводилось таким образом

Вначале вводили постоянный магнит с малой скоростью и фиксировали значение ЭДС по показаниям вольтметра, затем скорость увеличивали через равные промежутки времени и данные записывали в таблицу №1.

По данным таблицы построили график зависимости ЭДС от скорости движения постоянного магнита.

Таблица № 1. Во=0.2 Тл.

Магнитная индукция В (Тл)	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
Скорость движения магнита (м/С)	0	1,5	2.5	3.5	4.5
ЭД.С. индукции (В)	0.02	0.05	0.1	0.15	0.2

График зависимости ЭДС от скорости движения магнита.

Вывод: При перемещении постоянного магнита, его силовые линии пересекают витки катушки, при этом возникает индукционный ток, поэтому стрелка гальванометра отклоняется. Показания прибора зависят от скорости перемещения магнита и от числа витков катушки.

2.3 Исследовать причину возникновения ЭДС при включении и отключении рубильника по схеме № 2

Схема№2

При проведении опыта по схеме №2 было зафиксировано, в момент включения рубильника стрелка прибора отклонялась и показывала значение ЭДС затем стрелка возвращалась в первоначальное положение. При отключении рубильника стрелка опять отклонялась, но в другую сторону и показывала значение ЭДС, затем возвращалась в первоначальное положение. В момент включения рубильника величина тока увеличивается, но возникает какая то сила, которая мешает увеличению тока. Эта сила сама себя индуцирует, поэтому её назвали ЭДС самоиндукции. В момент отключения происходит то же самое, только направление ЭДС изменилось, поэтому стрелка прибора отклонилась в противоположную сторону.

Этот опыт показывает, что ЭДС электромагнитной индукции возникает при изменении величины и направлении тока. Это доказывает, что ЭДС индукции, которая сама себя создает - есть скорость изменения тока.

2.4 Исследовать причину возникновения ЭДС по схеме № 2

В этом эксперименте перемещаем катушки относительно друг друга замкнув при этом рубильник, наблюдая за показаниями прибора.

Вывод. В этом опыте мы пропускаем через первую катушку ток, который создает магнитный поток и при движении второй катушки внутри первой, происходит пересечение магнитных линий, поэтому возникает индукционный ток При проведении эксперимента исследования явления электромагнитной индукции выявлено, что этот эксперимент помогает студентам понять:

причины возникновения ЭДС.

зависимость величины ЭДС от скорости перемещения магнита

зависимость направления ЭДС от направления движения магнита

Недостатком данного эксперимента является не точность измерений

В процессе исследования закона электромагнитной индукции на основе опытов Фарадея в виртуальном режиме были сделаны следующие выводы:

виртуальный режим помог понять:

причины возникновения индукционного тока;

от чего зависит направление и величина индукционного тока;

независимо, что перемещаем магнит или катушку возникает индукционный ток;

перемещение катушки, подключенной к источнику питания, внутри другой катушки, то же возникает индукционный ток;

Проведя исследования опытов Фарадея можно подвести итоги этой работы. Эти исследования дают возможность всем студентам, не зависимо от степени подготовки, понять причину возникновения индукционного тока и провести необходимые расчеты; более точно провести замеры и расчеты, используя знания по дисциплине "Информатика" построены графики.

3. Практическое применение явления электромагнитной индукции

3.1 Радиовещание

После того как было открыто электричество, его использовали в качестве "почтальона", предающего информацию с молниеносной быстротой.

Но ведь телефонные и телеграфные провода не протянешь за кораблём или за самолётом, за поездом или автомобилем. Перекинуть мост через пространство людям помогло радио. В переводе с латинского "радио" означает "излучать".

Первый кирпич в фундамент радиотехники, как мы уже знаем, заложил датский профессор Ганс Христиан Эрстед, который показал, что вокруг проводника с током возникает магнитное поле. Его соотечественник и последователь Джеймс Максвелл пришёл к выводу, что переменное магнитное поле, возбуждаемое изменяющимся током, создаёт в окружающем пространстве электрическое поле, которое в свою очередь возбуждает магнитное поле, и т.д. Взаимно порождая друг друга, эти поля образуют единое переменное электромагнитное поле - электромагнитную волну. Возникнув в том месте, где есть провод с током, электромагнитное поле распространяется в пространстве со скоростью света -300000 км/с. Максвелл утверждал, что волны света имеют ту же природу. Они отличаются только длиной. Видимый свет - это короткие волны, а электромагнитные волны- это волны большей длины. В 1888 г. их впервые смог получить и исследовать немецкий физик Рудольф Герц. Однако путей практического применения своего Генрих открытия он не нашел. Эти пути увидел Александр Степанович Попов. Опираясь на результаты опытов Герца, он создал прибор для обнаружения и регистрирования электрических "колебаний" - радиоприёмник.7 мая 1895 г. А.С. Попов сделал доклад на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге и продемонстрировал в действии свои приборы связи. Это был день рождения радио. Первый радиоприёмник Попова имел очень простое устройство: батарея, электрический звонок, электромагнитное реле и стеклянная трубка с металлическими опилками внутри - когерер (от латинского слова "когеренция" - "сцепление".

Передатчиком служил искровой разрядник, возбуждавший электромагнитные колебания в антенне, которую Попов впервые в мире использовал для беспроводной связи. Под действием радиоволн, принятых антенной, металлические опилки в когерере сцеплялись, и он начинал пропускать электрический ток от батареи. Срабатывало реле, включался звонок, а когерер получал "лёгкую встряску", сцепление между металлическими опилками ослабевало, и они были готовы принять следующий сигнал.

Продолжая опыты и совершенствуя приборы, А.С. Попов медленно, но уверенно увеличивал дальность действия радиосвязи.

Через 5 лет после создания первого приёмника начала действовать регулярная линия беспроволочной связи на расстояние 40км.

Благодаря радиограмме, переданной по этой линии зимой 1900 года, ледокол "Ермак" снял со льдины рыбаков, которых шторм унёс в море.

Радио, начавшее свою практическую историю спасением людей, стало новым прогрессивным видом связи 20 века.

3.2 Магнитотерапия

В спектре частот разные места занимают радиоволны, свет, рентгеновское излучение и другие электромагнитные излучения. Их обычно характеризуют непрерывно связанными между собой электрическими и магнитными полями.

Однако при определенных условиях электрическая и магнитная составляющие становятся практически независимыми, и их можно рассматривать отдельно.

"Магнитотерапия" (лечение магнитным полем) и "магнитобиология" (биологическое воздействие магнитным полем) - термины, относящиеся к низкочастотному диапозону. Для лечения с помощью электромедицинских аппаратов используют постоянное магнитное поле (франклинизация), магнитное поле 10-40 мГц (индуктотерапия), электрическое поле 25-50 мГц (УВЧ - терапия). Отмечено, что при воздействии магнитным полем происходит изменение окислительно-восстановительных процессов и перекисного окисления липидов, перестройка в звеньях эндокринной системы. Противовоспалительный эффект действия магнитного поля связывают с изменением в свертывающей и противосвертывающей системах крови, улучшением микроциркуляции, а также выбросом гормонов. Магнитотерапия применяется в имплантологии и травматологии, т.к. ускоряет процессы регенерации тканей.