Лабораторна робота № 1. СКЛАДАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТУ ТА ВИПРОБОВУВАННЯ ЙОГО ДІЇ

• Назад до змісту

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

4. На мал. 7.11 зображено котушку зі струмом. Визначте полюси джерела струму.

Оскільки мал. 7.11 у наданих матеріалах відсутній, для визначення полюсів необхідно скористатися “правилом правої руки”: якщо охопити котушку долонею правої руки так, щоб чотири пальці вказували напрямок струму в обмотці, то відігнутий на 90° великий палець вкаже напрямок на північний полюс (N) котушки. Знаючи полюси котушки, можна визначити напрямок струму в колі, а отже — і полюси джерела струму (струм тече від позитивного полюса до негативного).

1. Накресліть схему електричного кола, що складається з послідовно з’єднаних джерела постійного струму, реостата, ключа й котушки.

Схема являє собою замкнений контур, у якому послідовно з’єднані:

1. Джерело постійного струму (позначення: дві паралельні риски різної довжини).
2. Ключ (позначення: розрив у колі, який може замикатися).
3. Реостат (позначення: прямокутник зі стрілкою, що вказує на його обмотку).
4. Котушка (позначення: ряд півкілець або прямокутник з хвилястою лінією всередині).

2. За схемою складіть електричне коло.

Для складання кола необхідно з’єднати клеми джерела струму з виводами реостата, ключа та котушки за допомогою з’єднувальних проводів згідно з послідовною схемою, розробленою в попередньому завданні.

3. Замкніть коло й за допомогою компаса (магнітної стрілки) визначте магнітні полюси котушки.

При замиканні кола через котушку починає текти електричний струм, що створює магнітне поле. Магнітна стрілка компаса повернеться так, що її північний полюс вкаже на південний полюс електромагніту, а південний полюс стрілки — на північний полюс електромагніту.

4. Відсуньте компас уздовж осі котушки на таку відстань, на якій дія магнітного поля котушки на стрілку компаса (магнітну стрілку) незначна.

При віддаленні компаса від котушки напруженість магнітного поля зменшується, внаслідок чого орієнтація магнітної стрілки під дією поля котушки стає менш вираженою і стрілка повертається у положення, зумовлене лише магнітним полем Землі.

ХІД РОБОТИ

5. Вставте осердя з феромагнітного матеріалу в котушку і спостерігайте за дією електромагніту на стрілку компаса (магнітну стрілку). Зробіть висновок.

При введенні феромагнітного осердя в котушку зі струмом спостерігається значне посилення відхилення магнітної стрілки компаса порівняно з відхиленням, яке було лише при використанні котушки без осердя. Висновок: феромагнітне осердя значно підсилює магнітне поле котушки зі струмом.

6. За допомогою реостата змінюйте силу струму в колі та спостерігайте за дією електромагніту на стрілку компаса (магнітну стрілку). Зробіть висновок.

При збільшенні сили струму в колі за допомогою реостата спостерігається збільшення кута відхилення магнітної стрілки, а при зменшенні сили струму — його зменшення. Висновок: магнітна дія електромагніту прямо залежить від сили струму в обмотці — зі збільшенням сили струму магнітне поле електромагніту стає сильнішим.

Проаналізуйте результати експерименту. Зробіть висновок (що саме досліджували під час виконання лабораторної роботи; у який спосіб можна підсилити магнітне поле котушки зі струмом; де здобуті знання можна використати на практиці).

Під час лабораторної роботи досліджували магнітну дію електромагніту та фактори, що на неї впливають. Підсилити магнітне поле котушки зі струмом можна двома основними способами: збільшити силу струму в котушці або ввести всередину котушки феромагнітне осердя. Здобуті знання використовуються на практиці для створення електромагнітних підйомних кранів, електричних дзвінків, реле, двигунів та інших електротехнічних пристроїв.

Чому обмотку котушки електромагніту виготовляють переважно з мідного ізольованого дроту?

Мідь має низький питомий електричний опір, що дозволяє отримати велику силу струму при відносно невеликій напрузі, а ізоляція дроту необхідна для того, щоб струм проходив крізь усі витки котушки, а не замикався між сусідніми витками (запобігання короткому замиканню).

Запропонуйте спосіб підсилення магнітної дії електромагніту, що використовують на підприємствах для піднімання та перенесення важких металевих предметів.

Для підсилення магнітної дії промислових електромагнітів необхідно збільшити силу струму в обмотці або збільшити кількість витків у котушці. Також важливо використовувати масивне осердя з м’якої сталі, яке має високу магнітну проникність. Чи всі металеві предмети можна підняти за допомогою електромагніту? Ні, електромагніт притягує лише феромагнетики (наприклад, залізо, нікель, кобальт та їх сплави); кольорові метали (алюміній, мідь) або предмети з неметалевих матеріалів він не притягує.

ДОДАТКОВЕ ЗАВДАННЯ

Чи всі металеві предмети можна підняти за допомогою електромагніту?

Ні, не всі металеві предмети можна підняти за допомогою електромагніту. Електромагніт притягує лише феромагнітні матеріали (наприклад, залізо, сталь, нікель, кобальт). Предмети з кольорових металів та їх сплавів, таких як алюміній, мідь, золото, срібло або латунь, не є феромагнітними, тому електромагніт на них не діє.