Fizica experimentează cu electromagnetismul

Câmp magnetic conductiv condus de curent

(Petra Horváth - clasa a VIII-a)

Cadru de ghidare, tablă de plexiglas, pilitură de fier, pliant, sursă de alimentare.

Descrierea experimentului:

O tensiune este aplicată cadrului conductor astfel încât curentul să curgă prin el. Cadrul conductiv este învelit într-o foaie de plexiglas cu două straturi, unde se găsesc piloți de fier între cele două straturi. Efectul magnetic al curentului este indicat de mișcarea piliturilor de fier. Câmpul magnetic generat este ilustrat prin pilituri de fier dispuse de-a lungul cercurilor concentrice.

Interacțiunea conductoarelor care transportă curent

(Petra Horváth - clasa a X-a)

Benzi din folie de aluminiu, suport Bunsen, fire, cleme pentru crocodil, sursă de alimentare

Agățați două benzi lungi de folie de aluminiu una lângă cealaltă pe suportul Bunsen, paralele una cu cealaltă. Aplicați tensiune pe benzile de folie de aluminiu. Dacă curenții sunt în aceeași direcție, benzile de folie de aluminiu se atrag reciproc, în cazul curenților în direcții opuse benzile „ies”, deci se resping reciproc.

Inducție electromagnetică de mișcare

(Petra Horváth - pregătirea absolvirii nivelului mediu)

Bobine multi-turn, voltmetru, magneți cu 2 bare, sârmă

Descrierea experimentului:

Conectați bobina la voltmetru. Aduceți magnetul tijei mai aproape de bobină. Ceea ce experimentăm?

Scoateți magnetul din bobină!

Efectuați experimentul cu doi magneți cu tijă!

Schimbați viteza de aproximare!

Repetați primul experiment cu o bobină cu un număr diferit de ture decât înainte!

(Petra Horváth - clasa a XII-a)

Magnet de neodim, tijă de cupru, bilă de fier

Descrierea experimentului:

Aruncați magnetul de neodim în tija de cupru. Repetați experimentul cu o bilă de fier cu același parametru geometric!

Legea lui Lenz cu pendul

(Zoltán Juhász - clasa a X-a)

Legea lui Lenz:

Schimbarea câmpului magnetic într-un conductor creează un curent de vortex, al cărui efect împiedică efectul acestuia.

magnet puternic (de ex. NdFeB) și fier de aceeași dimensiune
suport, sfoară, tablă de aluminiu

Descrierea experimentului:

Mai întâi, atașați bara de fier la suport ca un pendul, astfel încât să se poată balansa ca un pendul la o înălțime mică deasupra plăcii de aluminiu plasate sub el. Ieși din poziția ta de echilibru și lasă-l să se balanseze. Repetați experimentul și cu magnetul.

Ceea ce experimentăm?
Să explicăm fenomenul!

Pendulul de fier oscilează în mod obișnuit pentru o lungă perioadă de timp. În timp ce oscilația pendulului magnetic se amortizează rapid.
Deși magnetul nu atrage aluminiu, fluxul magnetic variabil creează un curent de vortex în el. Ca urmare, câmpul magnetic al curentului de pornire este exact opus câmpului magnetic care îl creează, astfel încât atunci când pendulul se apropie de foaia de aluminiu, acesta este respins de câmpul magnetic al curentului de foaie, atunci când se deplasează împotriva acestuia., atrage.

(Petra Horváth - clasa a VIII-a)

2 bobine cu viteze diferite, miez de fier, fire, sursă de alimentare, multimetru

Descrierea experimentului:

Așezați bobinele pe un miez de fier comun. În primul caz, aplicați tensiune alternativă bobinei cu un număr mai mic de spire Citiți magnitudinea tensiunii induse pe multimetrul conectat la cealaltă bobină. Repetați experimentul, modificând tensiunea.

În al doilea pas, tensiunea de curent alternativ se aplică bobinei cu viteză mai mare și valoarea tensiunii induse este citită din multimetrul conectat la bobina de viteză mai mică.

În primul caz am efectuat transformare în sus, în al doilea caz transformare în jos.

În ambele cazuri, se poate stabili o proporționalitate directă între viteze și tensiuni.

(Petra Horváth - clasa a XII-a)

2 becuri cu aceeași rezistență, 2 transformatoare, fire, sursă de alimentare

Descrierea experimentului:

Comutați tensiunea alternativă la unul dintre becuri, respectați luminozitatea maximă.

Conectați cele două becuri în serie și porniți alimentarea. Becurile strălucesc. Un bec modelează linia de transmisie și celălalt consumatorul.

Aplicați transformarea între sursa de alimentare și becul care reprezintă linia de transmisie și conversia descendentă între becul care modelează linia de transmisie și consumator. Becul liniei de transmisie nu este aprins, iar becul consumatorului este aprins cu o lumină mai puternică decât cea observată în conexiunea din seria anterioară.

(Zoltán Juhász - clasa a XII-a)

Instrumente:

Cablare solidă, bobină primară multi-filetată, miez de fier blocabil.
Unele bobine secundare filetate cu cleme pentru unghii.
Sârmă de tablă de lipit, fire oscilante, întrerupător, conexiune 230V AC.

Descrierea experimentului:

Asamblați transformatorul așa cum se arată. Vârfurile unghiilor legate de cercul secundar trebuie doar să se atingă. Conectați circuitul primar printr-un întrerupător de siguranță la sursa de alimentare de 230V AC. Porniți transformatorul din circuit pentru o perioadă scurtă de timp!

Fii extrem de precaut în timpul experimentului!
Acționați transformatorul pentru o perioadă scurtă de timp, având grijă să nu supraîncălziți!
Observați ce se întâmplă!
Să căutăm o explicație pentru fenomene!

Observațiile noastre și explicația fenomenelor:

În cazul unui transformator ideal încărcat, se poate scrie următoarea relație, cunoscând turațiile și tensiunea și curentul conectate la bobina primară:

În bobina cu filet scăzut se generează un curent mare. În timpul sudării, contactul celor două materiale nu este perfect, aici rezistența circuitului secundar este cea mai mare, adică aici metalul se încălzește cel mai bine, eliberarea de energie este cea mai mare aici, atât de mult încât metalul adecvat se topește.
Deoarece aceasta este o eliberare semnificativă de energie, consumul de energie al transformatorului este, de asemenea, ridicat!

(Zoltán Juhász - clasa a XII-a)

Instrumente:

Cablare solidă, bobină primară multi-filetată, miez de fier blocabil.
Jgheab de topire ceramică cu o singură trecere.
Sârmă de tablă de lipit, fire oscilante, întrerupător, conexiune 230V AC

Descrierea experimentului:

Asamblați transformatorul prin montarea jgheabului de topire a metalului pe miezul de fier blocabil de lângă bobina primară multi-turn. Aceasta corespunde apoi unei bobine secundare cu o singură trecere.

Așezați tablă de lipit în jgheabul ceramic, astfel încât să formeze o buclă metalică închisă.

Conectați circuitul primar printr-un întrerupător de siguranță la sursa de alimentare de 230V AC. Porniți transformatorul din circuit pentru o perioadă scurtă de timp!

Fii extrem de precaut în timpul experimentului.
Acționați transformatorul pentru o perioadă scurtă de timp, având grijă să nu supraîncălziți.
Observați ce se întâmplă în fiecare experiment.
Să căutăm o explicație pentru fenomene!

Observațiile noastre și explicația fenomenelor:

În cazul unui transformator ideal încărcat, se poate scrie următoarea relație, cunoscând turațiile și tensiunea și curentul conectate la bobina primară:

În bobina cu un singur pas se generează un curent foarte mare. Energia emanată de rezistorul metalic apare sub formă de căldură, metalul adecvat se topește.
Datorită producției semnificative de energie, consumul de energie al transformatorului este, de asemenea, ridicat!

(Zoltán Juhász - clasa a X-a)

bobine solenoidale (aproximativ 500 de fire), miez de fier cu suport sau bază, inele Lenz
fire oscilante, conexiune alternativă 230V comutabilă

Descrierea experimentului:

Așezați o bobină de aproximativ 500 de fire pe miezul de fier deschis cu baza sau suportul, apoi trageți inelul de aluminiu de pe miezul de fier așa cum se arată. Conectați bobina la rețeaua de curent alternativ de 230V, dar nu aplicați încă tensiune bobinei! Porniți bobina pentru un timp foarte scurt. În momentul în care alimentarea este pornită, bobina trage cercul sus.

Repetați experimentul cu inele de diferite greutăți și calități materiale.
Observați că, dacă puneți mai multe inele pe miezul de fier al bobinei, tunul va trage mult mai sus.
Dacă există o bobină adecvată, lăsați bobina pe miezul de fier, lăsând bobina pornită.

Schimbarea câmpului magnetic creează un câmp electric vortex, în urma căruia este generat un curent de vortex în conductor, al cărui efect magnetic împiedică efectul acestuia.

(Zoltán Juhász - clasa a XI-a)

Instrumente:

2 antene dipol (emițător și receptor)
sursa de curent alternativ (9-12V)
osciloscop, rețea metalică, fire

Descrierea experimentului:

Conectați antena de recepție la osciloscop. Alimentați transmițătorul cu tensiunea corespunzătoare și rotiți-l spre receptor, aprox. 30-50cm distanță. Porniți osciloscopul și reglați-l astfel încât semnalul vizibil al emițătorului să fie vizibil pe afișaj, în acest scop puteți, de asemenea, să mutați receptorul înainte și înapoi către emițător, dacă este necesar.

Rotiți emițătorul sau receptorul din poziția sa verticală în poziția orizontală, apoi înapoi.
Așezați grila metalică între cele două antene, mai întâi cu rețea orizontală și apoi cu rețea verticală.
Rotiți rețeaua continuu între cele două antene.
Ce experimentăm? Explicați fenomenele!

Datorită naturii sale, o antenă dipol emite radiații EM polarizate. Cumpărătorul percepe acest bine în aceeași poziție ca și transmițătorul, rotind unul va opri recepția.

Prin plasarea unei rețele metalice cu o rețea verticală între cele două antene, câmpul electric accelerează particulele purtătoare de încărcare din metal, acestea preluând energia câmpului EM, caz în care receptorul nu detectează un semnal. Rotind grila metalică într-o poziție orizontală, câmpul electric nu poate vibra corect electronii metalici. Unda electromagnetică pătrunde astfel în rețea.

(Zoltán Juhász - clasa a XI-a)

2 antene dipol (emițător și receptor), sursă de curent alternativ 10-12V
osciloscop, fire
placă metalică, prismă plastică, lentilă condensatoare din plastic, furtun metalic

Descrierea experimentului:

Conectați antena de recepție la osciloscop. Alimentați transmițătorul cu tensiunea corespunzătoare și rotiți-l spre receptor, aprox. 30-50cm distanță. Porniți osciloscopul și reglați-l astfel încât semnalul vizibil al transmițătorului să fie vizibil pe afișaj, în acest scop puteți, de asemenea, să mutați receptorul înainte și înapoi către transmițător, dacă este necesar.

Direcționați emițătorul astfel încât receptorul să nu detecteze un semnal, apoi poziționați placa metalică astfel încât razele emițătorului să fie reflectate de la oglindă către receptor.
Poziționați prisma și emițătorul astfel încât radiația emițătorului să fie detectată de receptor.
Îndreptați transmițătorul către receptor și așezați lentila de plastic între ele sau mutați-o puțin înainte și înapoi, dacă este necesar.
Controlați emițătorul astfel încât receptorul să nu detecteze un semnal, apoi folosiți furtunul pentru a transmite semnalul către receptor.
Notează comentariile noastre.

Undele electromagnetice se comportă exact la fel ca lumina vizibilă, adică toate relațiile care se aplică luminii vizibile pot fi interpretate pentru orice undă electromagnetică.

(Zoltán Juhász - pregătire avansată pentru absolvire)

2 antene dipol (emițător și receptor), sursă de alimentare CA (9-12V)
osciloscop, fire, placă metalică solidă, placă metalică perforată

Descrierea experimentului:

Apoi așezați cele două plăci metalice pentru aprox. La 50 cm distanță, introduceți transmițătorul în placa metalică perforată și așezați receptorul între plăcile metalice. Prin mutarea receptorului, putem vedea semnale bune sau mai puțin bune pe ecranul osciloscopului. Deplasați placa metalică solidă atât de departe încât să fie foarte bună sau nu vedeți semne pe afișaj. Apoi se formează o undă staționară electromagnetică cu puncte și noduri de umflare între cele două plăci metalice.

Marcați poziția receptorului la unul dintre punctele de umflare.
Deplasați receptorul către (sau îndepărtați-l) de transmițător prin 10 locații de umflare. Marcați-vă din nou poziția.
Măsurați distanța dintre cele două poziții și determinați lungimea de undă a radiației electromagnetice.

Deoarece fiecare al doilea loc de umflare este la o distanță de l, lungimea de undă a radiației emise de antena dipol este a 5-a din distanța măsurată.