Віртуальна лабораторна робота № 7. Дослідження принципу дії електрогенератора (Засєкіна 9 клас)

• Назад до змісту довідника
• Перейти до параграфа § 19. Досліджуємо електрогенератори

Тема: Дослідження принципу дії електрогенератора.

Мета: з’ясувати фізичний принцип вироблення електричного струму генератором під час обертання магніту в котушці, дослідити залежність виробленої напруги від частоти обертання та індукції магніту.

Обладнання: віртуальна лабораторія PhET (вкладка «Генератор» із водяним колесом, магнітом, котушкою і лампою/вольтметром).

Віртуальна симуляція

🔗 Відкрити симуляцію генератора (PhET)

Хід роботи

1. Завдання 1. Виникнення струму: відкрийте кран із водою, що обертає магніт. Поки магніт обертається, стрілка вольтметра коливається в обидва боки від нуля, лампа періодично спалахує — генерується змінний струм. Якщо магніт зупинити, струм миттєво зникає.
2. Завдання 2. Вплив швидкості обертання:
   • При збільшенні потоку води (обертів за секунду) частота коливань напруги та її амплітуда зростають; лампа світить яскравіше й безперервніше.
3. Завдання 3. Сила магнітного поля:
   • Зменшення повзунка «Сила магніту» (індукції $B$) призводить до зниження амплітуди генерованої напруги та тьмянішого світіння лампи.

Відповіді на контрольні запитання

1. Як зміна магнітного поля впливає на роботу генератора?
   Під час обертання магніту магнітний потік крізь витки котушки періодично змінюється від максимуму до мінімуму та змінює напрямок, що збуджує змінну ЕРС індукції.
2. За яких умов електрогенератор виробляє струм?
   Струм виробляється лише за умови безперервного відносного руху магніту й котушки (наявності механічного обертання ротора) та замкненого електричного кола.
3. Які чинники впливають на величину індукційного струму?
   Швидкість обертання (частота), магнітна індукція магніту, кількість витків у котушці та площа перерізу котушки.
4. Яке перетворення енергії відбувається в електрогенераторі?
   Механічна енергія обертання перетворюється на електричну енергію змінного струму.

Висновки

Електрогенератор працює на основі явища електромагнітної індукції. При обертанні постійного магніту біля нерухомої котушки магнітний потік безперервно змінюється, індукуючи в котушці змінний електричний струм. Амплітуда напруги прямо пропорційна швидкості обертання та потужності магнітного поля.