Электромагнитная индукция
Конспект по физике для 9 класса «Электромагнитная индукция». Что такое электромагнитная индукция. От каких факторов зависит возникновение электромагнитной индукции.
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
Электромагнитная индукция
Первая половина XIX столетия ознаменовалась двумя выдающимися открытиями. В 1820 г. Г. Эрстед обнаружил совершенно новое электрическое явление, заключавшееся в том, что при прохождении тока через проводник вокруг него образуется магнитное поле. А примерно через десятилетие М. Фарадей открыл ещё одно важное свойство магнетизма, позволившее глубже понять взаимосвязь электрических и магнитных явлений.
Опыты фарадея
М. Фарадей ясно осознавал значение открытия Г. Эрстеда: обнаружен факт порождения электрическим полем поля магнитного. Но у каждого из полей один и тот же источник — электрические заряды. Поэтому М. Фарадей был глубоко уверен в единой природе электрических и магнитных явлений. «Превратить магнетизм в электричество» — такой девиз записал в 1822 г. М. Фарадей в своём рабочем дневнике.
Проделаем опыт, который повторяет один из первых опытов Фарадея, выполненных им в 1831 г. Соберём электрическую цепь, состоящую из источника тока, чувствительного гальванометра, реостата, двух катушек и ключа. Подключим одну из катушек к источнику тока, а вторую катушку расположим так, чтобы часть её входила внутрь первой катушки. Соединив выводы второй катушки с гальванометром, замкнём ключ.
Опыт показывает, что в момент замыкания ключа стрелка гальванометра отклоняется на несколько делений, а затем возвращается в исходное положение. Это говорит о том, что в течение короткого времени по виткам второй катушки протекал электрический ток. Аналогичное явление наблюдается и при размыкании ключа, только в этом случае стрелка гальванометра отклоняется в противоположную сторону, что свидетельствует об изменении направления тока в катушке.
Проделаем другой опыт Фарадея, используя то же самое оборудование. Только на этот раз ключ оставим в замкнутом положении, а катушку, соединённую с гальванометром, будем перемещать относительно первой катушки, подключённой к источнику.
В процессе перемещения катушки в её цепи протекает ток. Как установил учёный, неважно, какая из катушек перемещается: можно перемещать катушку, соединённую с источником, оставляя вторую катушку неподвижной.
Результат будет тот же самый — в цепи катушки, соединённой с гальванометром, появляется ток.
Фарадей первый в 1830-х годах ввёл понятие поля, в 1845 г. употребил термин «магнитное поле», а в 1852 г. сформулировал свою концепцию поля.
Все основные работы по электричеству и магнетизму Фарадей представлял Королевскому обществу в виде серий докладов на протяжении 24 лет под названием «Экспериментальные исследования по электричеству».
Он писал: «надежда получить электричество при помощи обыкновенного магнетизма в разные времена побуждала меня экспериментально изучить индуктивное действие электрических токов».
Явление электромагнитной индукции. 9 класс. Физика. — Объяснение нового материала
Вы уже знаете, что вокруг электрического тока всегда существует магнитное поле. Электрический ток и магнитное поле неотделимы друг от друга.
Но если электрический ток, как говорят, «создаёт» магнитное поле, то не существует ли обратного явления? Нельзя ли с помощью магнитного поля «создать» электрический ток?
Такую задачу в начале XIX в. пытались решить многие учёные. Поставил её перед собой и английский учёный Майкл Фарадей. «Превратить магнетизм в электричество» — так записал в своём дневнике эту задачу Фарадей в 1821 г. Почти 10 лет упорной работы потребовалось учёному для её решения.
Майкл Фарадей (1791—1867)
Английский физик. Открыл явление электромагнитной индукции, экстратоки при замыкании и размыкании
Чтобы понять, как Фарадею удалось «превратить магнетизм в электричество», выполним некоторые опыты Фарадея, используя современные приборы.
На рисунке а показано, что если в катушку, замкнутую на гальванометр, вдвигается магнит, то стрелка гальванометра при этом отклоняется, указывая на появление индукционного (наведённого) тока в цепи катушки. Индукционный ток в проводнике представляет собой такое же упорядоченное движение электронов, как и ток, полученный от гальванического элемента или аккумулятора. Название «индукционный» указывает только на причину его возникновения.
Рис. Возникновение индукционного тока при движении магнита и катушки относительно друг друга
При извлечении магнита из катушки снова наблюдается отклонение стрелки гальванометра, но в противоположную сторону, что указывает на возникновение в катушке тока противоположного направления.
Как только движение магнита относительно катушки прекращается, прекращается и ток. Следовательно, ток в цепи катушки существует только во время движения магнита относительно катушки.
Опыт можно изменить. На неподвижный магнит будем надевать катушку и снимать её (рис. б). И опять можно обнаружить, что во время движения катушки относительно магнита в цепи снова появляется ток.
На рисунке изображена катушка А, включённая в цепь источника тока. Эта катушка вставлена в другую катушку С, подключённую к гальванометру. При замыкании и размыкании цепи катушки А в катушке С возникает индукционный ток.
Рис. Возникновение индукционного тока при замыкании и размыкании электрической цепи
Можно вызвать появление индукционного тока в катушке С и путём изменения силы тока в катушке А или движением этих катушек относительно друг друга.
Проделаем ещё один опыт. Поместим в магнитное поле плоский контур из проводника, концы которого соединим с гальванометром (рис. а). При повороте контура гальванометр отмечает появление в нём индукционного тока. Ток будет появляться и в том случае, если рядом с контуром или внутри него вращать магнит (рис б).
Рис. При вращении контура в магнитном поле(магнита относительно контура) изменение магнитного потока приводит к возникновению индукционного тока
Во всех рассмотренных опытах индукционный ток возникал при изменении магнитного потока, пронизывающего охваченную проводником площадь.
В случаях, изображённых на рисунках, магнитный поток менялся за счёт изменения индукции магнитного поля. Действительно, при движении магнита и катушки относительно друг друга катушка попадала в области поля с большей или меньшей магнитной индукцией (так как поле магнита неоднородное). При замыкании и размыкании цепи катушки А индукция создаваемого этой катушкой магнитного поля менялась за счёт изменения силы тока в ней.
При вращении проволочного контура в магнитном поле или магнита относительно контура магнитный поток менялся за счёт изменения ориентации этого контура по отношению к линиям магнитной индукции.
Таким образом,
- при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего площадь, ограниченную замкнутым проводником, в этом проводнике возникает электрический ток, существующий в течение всего процесса изменения магнитного потока
В этом и заключается явление электромагнитной индукции.
Открытие электромагнитной индукции принадлежит к числу самых замечательных научных достижений первой половины XIX в. Оно вызвало появление и бурное развитие электротехники и радиотехники.
На основании явления электромагнитной индукции были созданы мощные генераторы электрической энергии, в разработке которых принимали участие учёные и техники разных стран. Среди них были и наши соотечественники: Эмилий Христианович Ленц, Борис Семёнович Якоби, Михаил Иосифович Доливо-Добровольский и другие, внёсшие большой вклад в развитие электротехники.
Домашняя работа.
Задание 1. Ответь на вопросы.
- С какой целью ставились опыты по Фарадею? Как они проводились?
- В чём заключается явление электромагнитной индукции?
- В чём важность открытия явления электромагнитной индукции?
Задание 2. Реши ребус.
К занятию прикреплен файл «!». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.
Использованные источники:
http://www.tepka.ru/fizika_9/39.html
Источник: https://www.kursoteka.ru/course/2331/lesson
Тест по физике Электромагнитная индукция для 9 класса
04.02.2020ФизикаТесты9 класс
Тест по физике Электромагнитная индукция для 9 класса с ответами. Тест включает два варианта, в каждом по 7 заданий.
Вариант 1
A1. Магнитный поток, пронизывающий контур в однородном магнитном поле, зависит
1) только от индукции магнитного поля2) только от площади контура3) только от длины контура
4) от индукции магнитного поля, площади контура и от расположения контура
А2. Магнитный поток, пронизывающий контур, минимален, если плоскость контура
1) параллельна вектору магнитной индукции2) перпендикулярна вектору магнитной индукции3) составляет угол 45° с вектором магнитной индукции
4) составляет угол 60° с вектором магнитной индукции
А3. Закрепленная катушка замкнута на гальванометр и находится вблизи подвижного постоянного магнита. Стрелка гальванометра
1) отклонится только если магнит вдвигать в катушку2) отклонится только если магнит выдвигать из катушки3) отклонится при любом движении магнита относительно катушки
4) не отклонится ни при каком движении магнита
А4. Индукционный ток в контуре возникает
1) под действием источника тока2) при изменении магнитного потока через контур3) при нагревании контура
4) в результате химических реакций
А5. На рисунке изображено алюминиевое кольцо и магнит. При удалении магнита от кольца кольцо
1) не приобретает магнитных свойств2) приобретает свойства магнита, расположенного горизонтально северным полюсом влево3) приобретает свойства магнита, расположенного горизонтально северным полюсом вправо
4) приобретает свойства магнита, расположенного вертикально северным полюсом вниз
А6. Явление электромагнитной индукции лежит в основе действия
1) генератора переменного тока2) электродвигателя3) аккумулятора
4) гальванометра
B1. Замкнутый контур, помещенный в однородное магнитное поле с индукцией В, поворачивают из положения 1 в положение 2 (см. рисунок).
Как изменятся в результате поворота магнитный поток, пронизывающий контур, и индукция магнитного поля? Для каждой величины подберите характер ее изменения:
1) не изменилась2) уменьшилась
3) увеличилась
| Магнитный поток | Индукция магнитного поля |
Вариант 2
A1. Магнитный поток, пронизывающий контур в однородном магнитном поле, изменяется в случае изменения
1) только индукции магнитного поля2) только площади контура3) площади контура и вращения контура
4) индукции магнитного поля, площади контура и вращения контура
А2. Магнитный поток, пронизывающий контур, максимален, если плоскость контура
1) параллельна вектору магнитной индукции2) перпендикулярна вектору магнитной индукции3) составляет угол 45° с вектором магнитной индукции
4) составляет угол 60° с вектором магнитной индукции
А3. Подвижная катушка замкнута на гальванометр и находится вблизи закреплённого постоянного магнита. Стрелка гальванометра
1) отклонится только если катушку надевать на магнит2) отклонится только если катушку снимать с магнита3) отклонится при любом движении катушки относительно магнита
4) не отклонится ни при каком движении катушки
А4. Явление электромагнитной индукции состоит
1) в возникновении магнитного поля около проводников с током2) в возникновении тока в проводнике под действием источника тока3) в возникновении электрического тока в замкнутом проводнике при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур
4) в исчезновении магнитного поля около замкнутого проводника
А5. На рисунке изображено алюминиевое кольцо и магнит. При приближении магнита к кольцу кольцо
1) не приобретает магнитных свойств2) приобретает свойства магнита, расположенного горизонтально северным полюсом влево3) приобретает свойства магнита, расположенного горизонтально северным полюсом вправо
4) приобретает свойства магнита, расположенного вертикально северным полюсом вниз
А6. Явление электромагнитной индукции лежит в основе действия
1) электродвигателя2) аккумулятора3) гальванометра
4) трансформатора
B1. Замкнутый контур, помещённый в однородное магнитное поле с индукцией В, поворачивают из положения 1 в положение 2 (см. рисунок).
Как изменятся в результате поворота магнитный поток, пронизывающий контур, и индукция магнитного поля? Для каждой величины подберите характер ее изменения:
1) не изменилась2) уменьшилась
3) увеличилась
| Магнитный поток | Индукция магнитного поля |
Ответы на тест по физике Электромагнитная индукция для 9 класса
Вариант 1А1-4А2-1А3-3А4-2А5-2А6-1В1. 2 1
Вариант 2
А1-4А2-2А3-3А4-3А5-3А6-4
В1. 3 1
PDF версия для печатиТест Электромагнитная индукция для 9 класса
(107 Кб)
Источник: https://fizikaedu.ru/2020/02/04/test-po-fizike-elektromagnitnaya-indukcziya-dlya-9-klassa/
Явление электромагнитной индукции
Изучением явления электромагнитной индукции занялся вплотную первым Майкл Фарадей. Точнее сказать, он установил и исследовал это явление в поисках способов превратить магнетизм в электричество.
У него на решение такой задачи ушло десять лет, мы же сейчас пользуемся плодами его труда повсеместно, и не представляем себе современную жизнь без применения электромагнитной индукции. В 8 классе, мы уже рассматривали эту тему, в 9 классе это явление рассматривается уже более детально, но вывод формул относится к курсу 10 класса. По этой ссылке вы можете перейти для ознакомления со всеми аспектами данного вопроса.
Явление электромагнитной индукции: рассмотрим опыт
Мы рассмотрим, что представляет собой явление электромагнитной индукции. Можно провести опыт, для которого понадобится гальванометр, постоянный магнит и катушка. Соединив гальванометр с катушкой, мы вдвигаем внутрь катушки постоянный магнит. При этом гальванометр покажет изменение тока в цепи.
Так как никакого источника тока у нас в цепи нет, то логично предположить, что ток возникает вследствие появления магнитного поля внутри катушки. Когда мы будем вытаскивать магнит обратно из катушки, мы увидим, что снова изменятся показания гальванометра, но его стрелка при этом отклонится в противоположную сторону. Мы опять получим ток, но уже направленный в другую сторону.
Теперь проделаем похожий опыт с теми же элементами, только при этом мы зафиксируем магнит неподвижно, а надевать на магнит и снимать с него мы теперь будем саму катушку, подсоединенную к гальванометру. Мы получим те же результаты стрелка гальванометра будет показывать нам появление тока в цепи. При этом, когда магнит неподвижен, тока в цепи нет стрелка стоит на ноле.
Можно провести измененный вариант такого же опыта, только постоянный магнит заменить электрическим, который можно включать и выключать. Мы получим схожие с первым опытом результаты при движении магнита внутри катушки. Но, кроме того, при выключении и выключении неподвижного электромагнита, он будет вызывать кратковременное появление тока в цепи катушки.
Катушку можно заменить проводящим контуром и проделать опыты по перемещению и вращению самого контура в постоянном магнитном поле, либо же магнита внутри неподвижного контура. Результаты будут те же появление тока в цепи при движении магнита или контура.
Изменение магнитного поля вызывает появление тока
Из всего этого следует вывод, что изменение магнитного поля вызывает появление электрического тока в проводнике. Ток этот ничем не отличается от тока, который мы можем получить от батареек, например. Но чтобы указать причину его возникновения, такой ток назвали индукционным.
Во всех случаях у нас менялось магнитное поле, а точнее, магнитный поток через проводник, вследствие чего и возникал ток. Таким образом, можно вывести следующее определение:
При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в этом проводнике возникает электрический ток, существующий в течение всего процесса изменения магнитного потока.
Вот это и есть явление электромагнитной индукции, на основе которой созданы самые различные генераторы электроэнергии.
Нужна помощь в учебе?
Предыдущая тема: Магнитный поток: определение, направление и количество + пример
Следующая тема: Получение переменного электрического тока: что это и как получить
Источник: http://www.nado5.ru/e-book/yavlenie-ehlektromagnitnoi-indukcii
