Elektromágneses indukció kísérleti vizsgálata

Elektromágneses indukció kísérleti vizsgálata összeállította: Szabó László lektorálta: Dr. Hevesi Imre

A kísérlet célkitűzései: Kísérleti úton tapasztalja meg a diák, hogy mi a különbség a mozgási és a nyugalmi indukció között, ill. milyen tényezőktől függ az indukált feszültség nagysága. Eszközszükséglet:       

50, 400 és 1600 menetes tekercsek demonstrációs A-V mérő különböző erősségű mágnesek tanulói tápegység vezetékek Bunsen állvány alumínium karikák (zárt és átvágott)

Eszközismertető A demonstrációs A-V mérő működése nagyon hasonlít a tanulói A-V mérőhöz. Ez egy középállású műszer, tehát a mutató mindkét irányba ki tud térni. Az áramkörbe való bekötése is hasonló. Ha feszültséget akarunk vele mérni, akkor a műszer középső piros színű kivezetését kell csatlakoztatni a fogyasztó egyik kivezetéséhez, a másik kivezetést pedig a kapcsolótábla bal oldalán található méréshatárok közül választhatjuk ki. 1. ábra Demonstrációs A-V mérő

1. feladat Csatlakoztasd az 1600 menetes tekercset a műszer legkisebb 0,5 voltos méréshatárához! Told be, majd húzd ki a nagyobb mágnest a tekercs belsejéből! Mit tapasztalsz? ..................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................

A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 1. oldal


Azt a jelenséget, amikor a mágneses mezőben mozgatott zárt vezetékben elektromos áram keletkezik, mozgási elektromágneses indukciónak, a keletkezett áramot pedig indukált áramnak nevezzük.

2. feladat Végezd el az előző kísérletet úgy, hogy most a mágnest lassan mozgasd a tekercs belsejében! Mit tapasztalsz? ........................................................................................................................................ .............................................................................................................................................................

3. feladat Fogj össze két mágnest úgy, hogy azok megegyező pólusai essenek egymás mellé! Ismételd meg az előző kísérletet! Mit tapasztalsz? ..................................................................................................... ............................................................................................................................................................. Most fordítsd meg az egyik mágnest, így az ellenkező pólusok lesznek egymás mellett. Ekkor a két mágnes lerontja egymás hatását. Mozgasd ezeket a tekercs belsejében! Mit tapasztalsz? ........ ............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................

4. feladat Cseréld ki az 1600 menetes tekercset először 400, majd 50 menetesre. A nagyobb mágnessel kísérletezz, de figyelj oda, hogy körülbelül ugyanakkora sebességgel mozgasd azt a tekercsekben! Mit mondhatunk most az indukált feszültség nagyságáról?........................................................... ............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................

5. feladat Most helyezz az 50 menetes tekercsbe vasmagot, majd közelítsd hozzá a mágnest! Hogyan változott az indukált feszültség nagysága? ......................................................................................................



............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. A kísérleteinknél azt tapasztaltuk, hogy az indukált áram feszültsége függ: 1. a mozgatás ........................................................ 2. a mágnes ........................................................... 3. a tekercs ............................................................ 4. a tekercsbe helyezett .......................................

6. feladat Helyezz egymás mellé két tekercset! A 400 menetes tekercset csatlakoztasd a tanulói tápegység egyenáramú kivezetéséhez, az 1600 menetes tekercset pedig a mérőműszerhez (2. ábra)! Állítsd be a tápegységet először 4 V-ra, majd kapcsold be! Néhány másodperc

elteltével kapcsold ki a tápegységet! Mit figyeltél meg? ...................... 2. ábra Nyugalmi indukció

...................................................................................................................

Az áramforrásra kapcsolt tekercset primer tekercsnek, azt amelyikben az áram indukálódott, szekunder tekercsnek nevezzük. Ez a jelenség eltér az előzőektől, mert itt nem mozgott a vezető a mágneshez képest. Ezért ezt a jelenséget nyugalmi indukciónak nevezzük.

7. feladat Végezd el az előző kísérletet úgy, hogy most a tápegységet 10 voltra állítod be! Milyen változást figyeltél meg az előző kísérlethez képest? ....................................................................................... .............................................................................................................................................................

8. feladat Ismételd meg az előző kísérletet úgy, hogy a tekercsek belsejébe közös vasmagot csúsztatsz (a tápegység 4 voltra legyen állítva)!



Mekkora most a mutató kitérése az előző kísérlethez képest? .................................................... ............................................................................................................................................................. Tapasztalataink szerint akkor indukálódik a szekunder tekercsben feszültség, ha a primer tekercsben az áramerősség ............................................ Ha a primer körben nincs áramerősség változás – bármilyen erős áram is folyjék benne-, a szekunder körben nem folyik áram. Ez az áramerősség változás változó mágneses mezőt fog létrehozni a primer tekercsben, ami a vasmagon keresztül megjelenik a szekunder tekercsben is. A nyugalmi indukció lényege tehát a változó mágneses mezővel kapcsolatos.

9. feladat Kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy a műszerünk mutatója mindkét irányba kitérhet. Ennek az a magyarázata, hogy az indukált áram iránya függ a kísérleti elrendezéstől. Végezd el az első kísérletet úgy, hogy első esetben a mágnes északi (kék), második esetben a déli (piros) pólusával közelítesz a tekercshez! Mit tapasztalsz? ......................................................................................... .............................................................................................................................................................

10. feladat Akaszd fel a két alumíniumból készült gyűrűt a Bunsen állványra. Közelítsd először a nyitott gyűrűhöz a mágnest.

Mit tapasztalsz? ............................................................................................

....................................................................................................................... Most közelítsd, majd távolítsd a mágnest a zárt gyűrűhöz.

Mit tapasztalsz? ............................................................................................

.......................................................................................................................

3. ábra Lenz törvényének igazolása



A kísérlet magyarázata az, hogy a zárt gyűrűben a mágnes mozgatásakor áram indukálódik. Ennek az áramnak a mágneses mezeje fog kölcsön hatni az állandó mágnes mezejével. Az indukált áram iránya attól függ, hogy a tekercs belsejében melyik pólus körüli mágneses mező változott és az erősödött-e vagy gyengült. Az indukált áram irányát Lenz törvénye alapján határozhatjuk meg: Az indukált áram iránya olyan, hogy mágneses hatásával akadályozza az indukciót létrehozó mozgást, változást. Az ismeretek ellenőrzése: 1. 2. 3. 4. 5.

Mit jelent az, hogy egy műszer középállású? Mit jelent az, hogy a műszerünk méréshatára 5 V? Hol találkozunk a mindennapi életben a mozgási indukció jelenségével? Milyen tényezőktől függ az indukált feszültség nagysága mozgási indukció esetén? Mit mond ki Lenz törvénye?

Felhasznált szakirodalom: Fizika 8., Mozaik kiadó, 2012 Szeged


Elektromágneses indukció kísérleti vizsgálata

Recommend Documents