Информационные технологии на уроках физики «Использование явления электромагнитной индукции»
МОУ Ростошинская СОШ
Подготовила учитель физики: Стебунова Ольга Анатольевна
Тема: Использование явления электромагнитной индукции.
Цель: Рассмотреть применение закона электромагнитной индукции к различным техническим устройствам и приборам.
Задачи:
1. Повышать интерес и «любовь» к изучению физики.
2. Развивать творческие способности школьников, умение анализировать, моделировать, прогнозировать, творчески мыслить.
3. Формировать понятие о явлении электромагнитной индукции, его проявлении в различных устройствах и приборах.
4. Воспитывать чувства ответственности и взаимопомощи.
Оборудование: магнитоэлектрическая машина, демонстрационный гальванометр, полосовой магнит, катушка, компьютер, мультимедиапроектор, экран, лампа на подставке, трансформатор универсальный, трансформаторы различного вида.
Пояснения к проведению хода урока
При построении урока возможно применение электронных учебников: «Открытая физика» часть 1, версия 2.5, часть 2, версия 2.5, «Физика 7-11 класс».
Класс заранее (на предыдущем уроке) делится на три группы. Учителем предлагается учащимся изучить самостоятельно три вопроса (по группам):
1. «Использование электромагнитной индукции в трансформаторах».
2. «Использование явления электромагнитной индукции в современной технике».
3. «Генератор переменного тока».
Каждая группа готовит заранее материал о своём вопросе в виде сообщений, сопровождая их презентациями, опытами, решениями задач.
При подготовке к своим сообщениям учащиеся пользуются: учебником, энциклопедиями, справочниками, электронными учебниками, Интернетом.
План урока
I. Организационный момент.
II. Изучение нового материала.
III. Закрепление.
IV. Итоги урока.
Ход урока
I. Организационный момент
Учитель: Приветствие, объяснение хода урока.
II. Изучение нового материала
Учитель: Рассмотрим, как явление электромагнитной индукции применяется в технических устройствах, приборах (Презентация 1, слайд 1). К уроку были подготовлены сообщения. Их готовили три группы. У каждой группы было своё задание. Учащиеся из каждой группы раскрывают свою тему с использованием сообщений, приготовленных заранее.
Тема, над которой работала первая группа: «Использование явления электромагнитной индукции в трансформаторах». Прошу предоставить результаты вашей работы (с помощью компьютера и проектора учащиеся показывают компьютерные презентации и рассказывают о применении электромагнитной индукции в трансформаторах).
После каждого сообщения учащегося ему задают вопросы из других рабочих групп.
Сообщение учащегося по теме: «Из истории создания трансформаторов, устройство трансформатора»
Трансформатор изобретен в 1878 году русским электротехником Павлом Николаевичем Яблочковым. Впервые был применен для питания электрических свечей.
Трансформатор – устройство, применямое для повышения или понижения переменного тока. В простом варианте трансформатор состоит из стального сердечника, на который надеты две катушки с проволочными обмотками. Первичная катушка подключается к источнику переменного напряжения, вторичная — к нагрузке. (Презентация 1, слайд 2)
Учитель: Вопросы учащемуся из других групп.
Сообщение учащегося по теме: «Принцип действия трансформатора»
В основе действия трансформатора лежит явление электромагнитной индукции. Переменный токi1, протекающий в первичной катушке, создает в сердечнике переменное магнитное поле . Замкнутые линии индукции этого поля концентрируются внутри сердечника, поэтому магнитный поток Ф во вторичной обмотке оказывается таким же, как и в первичной. (Презентация 1, слайд 3)
В каждом витке этих обмоток возникает ЭДС индукции: .
Результирующие ЭДС индукции в первичной и во вторичной обмотках пропорциональны числу витков в них (так как ЭДС отдельных витков направлены согласованно и складываются):
, .
Отношение ЭДС индукции в обмотках: .
Если сопротивлением обмоток можно пренебречь, то ЭДС индукции в них равны напряжению на их зажимах: ; .
Изменение напряжения трансформатором характеризует коэффициент трансформации.
Коэффициент трансформации — величина, равная отношению напряжений в первичной и вторичной обмотках трасформатора: .
Коэффициент трансформации также определяется отношением числа витков в первичной N1 и вторичной N2 обмотках.
Повышающий трансформатор — трансформатор, увеличивающий напряжение (U2>U1). У повышающего трансформатора число витков N2 во вторичной обмотке должно быть больше числа витковN1 в первичной обмотке, т. е. k
Понижающий трансформатор — трансформатор, уменьшающий напряжение (U21).
У понижающего трансформатора число витков N2 во вторичной обмотке должно быть меньше числа витков N1 в первичной обмотке, т.е. k>1.
Учитель: Вопросы учащемуся из других групп.
Сообщение учащегося по теме: «Токи Фуко и мощность трансформатора»
Переменный ток в обмотках трансформатора вызывает индукционные токи (вихревые) в стальном сердечнике трансформатора. Вихревые токи в массивных проводниках были открыты в 1855 году французским ученым Фуко.
Токи Фуко — замкнутые индукционные токи, возникающие в массивных проводящих телах.
Как и любые другие токи, вихревые токи оказывают на проводник тепловое действие: тела в которых возникают токи, нагреваются. Для уменьшения потерь энергии, вызванных вихревыми токами, сердечник ламинируют, т.е. изготавливают из тонких, изолированных друг от друга, пластин. (Презентация 1, слайд 4) Изолирующее покрытие пластин ограничивает индукционные токи в пределах каждого слоя, что заметно снижает силу индукционных токов.
В небольших трансформаторах в качестве материала сердечника иногда используют ферриты — ферромагнетики, имеющие значительное сопротивление по сравнению с сопротивлением железа. Потери мощности в трансформаторах составляют 2 — 3 % от мощности источника в первичной обмотке. Поэтому мощность тока во вторичной обмотке можно считать равной мощности тока в первичной обмотке: .
Cледовательно,
При повышении напряжения с помощью трансформатора (U2 > U1) во столько же раз уменьшается сила тока (I2 1) и наоборот.
Учитель: Вопросы учащемуся из других групп.
На доске ученик решает задачу на нахождение коэффициента трансформации.
Сколько витков должна иметь вторичная обмотка трансформатора для повышения напряжения от 220 В до 1100 В, если в первичной обмотке 20 витков? Каков коэффициент трансформации? Ответ: N2 = 100, k = 0,2. (Презентация 2, слайд 2)
Учитель: Вопросы учащемуся из других групп.
Учитель: Тема, над которой работала вторая группа: «Использование явления электромагнитной индукции в современной технике». Прошу предоставить результаты вашей работы. (С помощью компьютера и проектора учащиеся показывают компьютерные презентации и рассказывают о применении электромагнитной индукции всовременной технике.)
После каждого сообщения учащегося ему задают вопросы из других рабочих групп.
Сообщение учащегося по теме: «Детектор металла»
Для обнаружения металлических предметов применяются специальные детекторы. (Презентация 1, слайд 5) Например, в аэропортах детектор металла фиксирует поля индукционных токов в металлических предметах. Магнитное поле , создаваемое током передающей катушки, индуцирует в металлических предметах токи, препятствующие (по правилу Ленца) изменению магнитного потока. В свою очередь, магнитное поле этих токов индуцирует в катушке-приемнике ток , запускающий сигнал тревоги.
Учитель: Вопросы учащемуся из других групп.
Сообщение учащегося по теме: «Поезд на магнитной подушке»
В поезде на магнитной подушке сверхпроводящие катушки с током, размещенные на дне вагона, индуцируют ток в алюминиевых катушках на полотне дороги. (Презентация 1, слайд 6) Отталкивание сверхпроводящих катушек и катушек на полотне дороги приподнимает вагон над землей. Движение поезда вызывается взаимодействием сверхпроводящих катушек, расположенных вдоль стенок вагонов, и катушек внутри ограничительных бортиков полотна дороги.
Учитель: Вопросы учащемуся из других групп.
Сообщение учащегося по теме: «Печь СВЧ»
Индукционные токи, возникающие в проводниках (токи Фуко), используются для их нагревания. На этом принципе основано устройство электропечей для для плавки металлов. Тот же эффект используется в бытовых микроволновых СВЧ-печах. (Презентация 1, слайды 7, 8)
Учитель: Вопросы учащемуся из других групп.
Сообщение учащегося по теме: «Запись и воспроизведение информации с помощью магнитной ленты»
Явление электромагнитной индукции позволяет считывать видеоинформацию и аудиоинформацию с магнитных лент. (Презентация 1, слайды 9, 10) Магнитная лента – тонкая пластмассовая лента, покрытая слоем ферромагнитного порошка. При записи информации на магнитную ленту сигнал подается на записывающую головку (ферромагнетик С-образной формы с зазором). Магнитное поле, возникающее в зазоре, ориентирует беспорядочно расположенные домены на движущейся магнитной ленте. При воспроизведении записи остаточная индукция доменов, движущихся вместе с лентой, создает магнитное поле в зазоре головки воспроизведения.
Это поле в результате электромагнитной индукции вызывает ЭДС индукции в выходной обмотке головки.
Учитель: Вопросы учащемуся из других групп.
Учитель: Тема, над которой работала третья группа: «Генератор переменного тока». Прошу предоставить результаты вашей работы. (С помощью компьютера и проектора учащиеся показывают компьютерные презентации и рассказывают о генраторе переменного тока.)
После каждого сообщения учащегося ему задают вопросы из других рабочих групп.
Сообщение учащегося по теме: «История вопроса»
На основании явления электромагнитной индукции были созданы мощные генераторы электрической энергии, в разработке которых принимали участие ученые и техники разных стран. Среди них были и наши отечественные ученые: Эмилей Христианович Ленц, Борис Семенович Якоби, Доливо-Добровольский и другие, внесшие большой вклад в развитие электротехники. (Презентация 1, слайд 11)
Учащийся кратко рассказывает вклад этих учёных.
Учитель: Вопросы учащемуся из других групп.
Сообщение учащегося по теме «Устройство и принцип действия индукционного генератора»
В настоящее время для получения переменного тока используют в основном электромеханические индукционные генераторы, т.е. устройства, в которых механическая энергия преобразуется в электрическую. Индукционными они называются потому, что их действие основано на явлении электромагнитной индукции.
Неподвижная часть генератора, аналогичная контуру, называется статором, а вращающаяся, т.е. магнит, ротором. В мощных промышленных генераторах вместо постоянного магнита используется электромагнит.
На рисунке а (Презентация 1, слайд 12, рисунок a) показано, как устроен статор промышленного генератора. Статор представляет собой стальную станину цилиндрической формы (станина — это основная несущая часть машины, на которой монтируются различные рабочие узлы, механизмы и пр.). Во внутренней его части прорезаются пазы, в которые укладывается толстый медный провод. На рисунке показан только один виток провода, на самом деле таких витков в статоре много. Именно в них и индуцируется переменный электрический ток при изменении пронизывающего их магнитного потока.
Магнитное поле создается ротором (Презентация 1, слайд 12, рисунок б). Он представляет собой электромагнит: на стальной сердечник сложной формы надета обмотка, по которой протекает постоянный электрический ток. Ток к этой обмотке подводится через щетки и кольца от постороннего источника постоянного тока.
На рисунке (Презентация 1, слайд 12) вы видите полную схему генератора переменного тока. Пунктиром показано примерное расположение линий индукции магнитного поля ротора. При вращении ротора какой-либо внешней механической силой, создаваемое им магнитное поле тоже вращается. При этом магнитный поток, пронизывающий витки об мотки статора, периодически меняется, в результате чего в них индуцируется переменный ток.
Учитель: Вопросы учащемуся из других групп.
Сообщение учащегося по теме: «Гидрогенератор»
На тепловых электростанциях ротор генератора вращается с помощью паровой турбины, на гидроэлектростанциях — внешний вид мощного гидрогенератора, а на слайде 14 (Презентация 1, слайд 14) схематично показано его устройство, где цифрой 1 обозначен статор, цифрой 2- ротор, а цифрой 3 — водяная турбина.
Мы видим, что ротор гидрогенератора имеет не одну, а несколько пар магнитных полюсов. Чем больше пар полюсов, тем больше частота переменного электрического тока, вырабатываемого генератором при данной скорости вращения ротора. Поскольку скорость вращения водяных турбин обычно невелика, то для создания тока стандартной частоты используют многополюсные роторы.
Стандартная частота переменного тока, применяемого в промышленности и осветительной сети в России и многих других странах, равна 50 Гц. Это означает, что на протяжении 1 с ток 50 раз течет в одну сторону и 50 раз в другую. В некоторых странах (например, США) стандартная частота переменного тока равна 60 Гц.
Учитель: Вопросы учащемуся из других групп.
Учащийся проводит опыт «Демонстрация генерирования тока»
Получение переменного тока (вращение ротора магнитоэлектрической машины, щетки которой замкнуты на лампочку). После проведения опытов с магнитоэлектрической машиной ученик анализирует и делает выводы о генерировании тока (Презентация 1, слайды 15-17)
Учитель: Вопросы учащемуся из других групп.
Вывод формулы зависимости ЭДС от времени (вывод формулы на доске и анализ графика сопровождается пояснениями ученика) (Презентация 1, слайд 18)
,
,
.
Учитель: Вопросы учащемуся из других групп.
Учащийся проводит опыт с компьютерной моделью генератора переменного тока (поясняет работу компьютерной модели генератора, проводит компьютерные эксперименты, делает выводы) (Презентация 1, слайд 19) (электронный учебник по физике: «Открытая физика» часть 1, версия 2.5, часть 2, версия 2.5.)
Если плоская рамка площади S равномерно вращается с частотой f оборотов в секунду в однородном магнитном поле с индукцией , то магнитный поток Φ, пронизывающий рамку, периодически изменяется во времени:
Φ(t) = B · S cos (2πft).
В соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея, на концах рамки появится переменное напряжение:
инд = 2πfBS sin (2πft).
Амплитуда этого напряжения пропорциональна скорости вращения рамки. Такая рамка, вращающаяся в магнитном поле, является моделью генератора переменного тока.
В компьютерной модели можно изменять индукцию магнитного поля B, частоту вращения рамки f и ее площадь S. На экране дисплея можно наблюдать периодические изменения магнитного потока Φ и ЭДС индукции инд(t). Обратите внимание, что изменение ЭДС индукции отстает от изменения магнитного потока по фазе на угол π / 2.
Учитель: Вопросы учащемуся из других групп.
III. Закрепление
Учитель: Решение задач в группах по теме «Генератор переменного тока». Каждая группа решает свою задачу. Учащиеся показывают решения задач на доске и объясняют ход решения задачи. (Решения показывают те учащиеся, которые не были задействованы при раскрытии тем.)
Задача 1. Виток провода площадью 2,5·10-3 м2 вращается с частотой 50 Гц в магнитном поле с индукцией 1,1 Тл. Определить амплитуду колебаний ЭДС индукции в витке. Ответ: 0,86 В. (Презентация 2, слайд 3)
Задача 2. С какой частотой должен вращаться виток провода в однородном магнитном поле с индукцией 1,2 Тл для того, чтобы амплитуда колебаний ЭДС индукции в нем была 1 В? Площадь витка 2,5·10-3 м2 . Ответ: 53 Гц. (Презентация 2, слайд 4)
Задача 3. Какова площадь проволочного витка, вращающегося в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл и с частотой 60 Гц? Максимальная ЭДС индукции в витке 1,8 В. Ответ: 2,4·10-3 м2. (Презентация 2, слайд 5)
IV. Итоги урока
Учитель: Подводит итоги урока, выставляет оценки, сообщает домашнее задание.
Домашнее задание: §35, 36, задачи 1 — 3 ст. 133.
Литература
- Касьянов В.А. Физика 11-й класс. – М.: Дрофа, 2011год.
2. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. – М.: Просвещение, 2009год.
3. Марон А.Е., Марон Е.А. Физика 11-й класс: Дидактические материалы – М.: Дрофа, 2011 год.
4. Томилин А.Н. Мир электричества – М.: Дрофа, 2009 год.
5. Энциклопедия для детей. Физика. – Аванта+, 2011. - Материалы, входящие в компьютерные программы: Открытая физика 2.6», «1С: Школа. Физика. Библиотека наглядных пособий», «Новая школа. Экспресс — подготовка к экзамену».
Электромагнитная индукция | white-santa.ru
Электромагнитная индукция – это словосочетание сразу же наводит мысль на что-то космическое и невесомое, можно даже сказать неощутимое и невесомое, и ваш разум практически прав.
Конечно же электромагнитная индукция никак не связана с космосом или невесомостью, но веже какая-то магия в этой области присутствует. Все электрические машины, работа которых основывается на явлении электромагнитной индукции на первый взгляд просто не мыслимы. К примеру трансформатор – преобразует электрическую энергию одной величины в другую, при том, что его обмотки не связаны друг с другом, фактически по воздуху.
А асинхронные двигатели, работа которых так же объясняется явлением электромагнитной индукции. С кокой силой вращается его ротор, какие механизмы он способен вращать, а ведь этот ротор так же ни с чем не связан, он свободно вращается вокруг своей оси.
Но от куда берется эта сила? Давайте копнем глубже, а рассмотрим детально электромагнитную индукцию.
Для более глубокого понимания явления электромагнитной индукции давайте рассмотрим следующий опыт:
Между двух полюсов постоянного магнита расположим некий проводник, к концам которого будет подключен гальванометр (чувствительный измерительный прибор).
Обратим внимание, что стрелка прибора находится в среднем положении, когда проводник между полюсов магнита находится в состоянии покоя, стоит только переместить проводник, как стрелка тут же отклонится, при прекращении движения проводника стрелка проводника возвратится в среднее положение. Если проводник переместить в обратном направлении, то стрелка прибора так же отклонится на время движения проводника, но уже направление отклонения стрелки гальванометра будит противоположным.
Изменение положения стрелки гальванометра, в момент движения проводника в магнитном поле указывает на то, что в этом проводнике наводится некая электродвижущая сила сокращенно э.д.с.
Появление этой силы, можно объяснить тем, что под действием магнитного поля, свободные электроны, находящиеся в проводнике, начинают упорядоченно двигаться по проводнику.
Так как к нашему проводнику подключен измерительный прибор, то эта система из перемещаемого проводника и гальванометра с соединительными проводами представляет собой замкнутую цепь, а в этом случаи по цепи протекает электрический ток, на что и указывает стрелка гальванометра.
Обратите внимание, что электрический ток, а ему предшествует наведение электродвижущей силы возникает лишь в момент движения проводника в магнитном поле постоянного магнита. А величина наведенной электродвижущей силы зависит от скорости перемещения проводника.
Закон электромагнитной индукции Фарадея
И так, мы знаем, что наведенная электродвижущая сила в проводнике, движущемся в некотором магнитном поле, с определенной скоростью, а её величина зависит от скорости передвижения проводника. Но это еще не все, электродвижущая сила так же зависит от длины проводника, важна именно длина, которая находится под действием магнитного поля магнита, а еще зависит от индукции магнитного поля и от направления передвижения самого проводника.
М.
Фарадей сформулировал закон электромагнитной индукции следующим образом:
«Индуцируемая электродвижущая сила прямо пропорциональна индукции магнитного поля B, длине проводника l и скорости его перемещения v в направлении, перпендикулярном силовым линиям поля.»
Этот закон можно выразить формулой, где электродвижущая сила обозначается буквой e:
Когда проводник движется не под прямым углом по отношению к магнитному полю, то формула имеет следующий вид:
Где:
e – электродвижущая сила; B – индукция магнитного поля; l – длина проводника; v – скорость перемещения проводника в магнитном поле;
Sin ϕ – синус угла под которым производится перемещение относительно магнитного поля.
Индуцирование электродвижущей силы в проводнике происходит лишь тогда, когда он перемещается в магнитном поле, то есть пересечение магнитными силовыми линиями не должно быть постоянным, а всегда изменятся.
Электродвижущая сила в этом проводнике будит индуцироваться не зависимо от того, замкнута цепь проводника или нет.
Как для протекания электрического тока, основным условием является наличие замкнутой цепи, так и для электродвижущей силы, главное условие ее наведения – это изменение силовых магнитных линий, пересекающих проводник.
Заметьте, что движение проводника в магнитном поле не является основополагающим фактором индуцирования электродвижущая сила. Допускается и то, что проводник неподвижен, а перемещаться будит лишь магнитное поле, в котором находится этот проводник.
Правило правой руки
Вы, наверное, обратили внимание, что при изменении направления перемещения проводника в магнитном поле изменяется и направление отклонения стрелочки гальванометра, следовательно, и индуцируемая электродвижущая сила изменила свое направление.
Существует правило, благодаря которому можно определить направление индуцируемой электродвижущей силы, это правило называется «Правило правой руки».
Правило правой руки звучит следующим образом:
«Если ладонь правой руки держать так, чтобы в нее входили магнитные силовые линии поля, а отогнутый большой палец совместить с направлением движения проводника, то вытянутые четыре пальца укажут направление индуцированной электродвижущей силы»
Применение электромагнитной индукции
Электромагнитная индукция это — серьёзное основание (база), понимание и овладение которым, открывает большинство дверей в мире электрических машин.
Работа всех электрических машин переменного тока основывается на явлении электромагнитной индукции.
К таким машинам относят всем давно известные трансформаторы, различные типы двигателей, в основном это асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, а также с фазным ротором, различные типы и виды генераторов: асинхронные, синхронные.
Многие, наверное, слышали о индукционных печах, индукционный способ плавки, а индукционные счетчики электрической энергии уже устаревшие.
Принцип работы многих электрических аппаратов основывается на явлении магнитной индукции, это такие как магнитные пускатели, контакторы, различные типы реле и современные датчики положения.
В современной технике данное явление применяется в беспроводных зарядках для телефонов, в микроволновых печах и так далее.
Но существует и обратная сторона медали. Из-за явления электромагнитной индукции в электроэнергетике существуют колоссальные потери на всем известные вихревые токи, которые наводятся практически везде. Хотя с этим видом потерь активно борются и находят те или иные способы уменьшения таких потерь, но все же они вещественны и ощутимы.
обобщение знаний «Применение явления электромагнитной индукции»
Инфоурок
›
Физика
›Презентации›Урок — обобщение знаний «Применение явления электромагнитной индукции»
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
Тема: «Применение явления электромагнитной индукции в современной технике» Цель: Обобщить знания о явлении электромагнитной индукции, познакомиться со способами применения этого явления в современной технике Чижова В.А. учитель МБОУ СОШ п. Красное, НАО, Архангельской области Презентация подготовлена по докладам учащихся 11 класса
2 слайд
Описание слайда:
План 1.Суть явления электромагнитной индукции (Вахрушева К) 2.Обсуждение вопросов 3.Применение явления в технике: Генератор переменного тока (Таратин И.) Трансформатор (Вокуева К.) Детектор металлических предметов, поезд на магнитной подушке (Сахаватова А) Индукционная печь (Вахрушева К) Электродинамический микрофон (Малышева К)
3 слайд
Описание слайда:
Открытие электромагнитной индукции. Представление об этом явлении Ученица 11 класса Вахрушева К.
4 слайд
Описание слайда:
Открытие электромагнитной индукции Еще в 1821 г. М. Фарадей записал в своем дневнике: «Превратить магнетизм в электричество».Через 10 лет эта задача была им решена.
5 слайд
Описание слайда:
Доказательство явления. Оно было открыто 29 августа 1831 г. В проводящем замкнутом контуре возникает электрический ток, если контур находится в переменном магнитном поле или движется в постоянном во времени поле так, что число линий магнитной индукции, пронизывающий контур, меняется.
6 слайд
Описание слайда:
7 слайд
Описание слайда:
Электромагнитная индукция Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном поле, либо движется в постоянном магнитом поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется. Переход на план
8 слайд
Описание слайда:
1.Почему колебания стрелки компаса быстрее затухают, если корпус прибора латунный, и медленнее, если корпус прибора пластмассовый?
9 слайд
Описание слайда:
2.Три одинаковых полосовых магнита падают в вертикальном направлении одновременно с одной высоты. Первый падает свободно, второй во время падения проходит сквозь незамкнутый соленоид, третий – сквозь замкнутый соленоид. Сравнить время падения магнитов.
10 слайд
Описание слайда:
3. Будет ли магнитное поле Земли индуцировать ток в искусственном спутнике Земли , движущемся в плоскости экватора? В плоскости , проходящей через полюса? Как эти токи будут влиять на движение спутника?
11 слайд
Описание слайда:
Генераторы переменного тока Ученик 11 класса Таратин И.
12 слайд
Описание слайда:
Как мы уже знаем, электрический ток бывает постоянным и переменным. Но широко применяется только переменный ток. Это обусловлено тем, что напряжение и силу переменного тока можно преобразовывать практически без потерь энергии. Переменный ток получают при помощи генераторов переменного тока с использованием явлений электромагнитной индукции.
13 слайд
Описание слайда:
Принцип действия установки прост. Проволочная рамка вращается в однородном магнитном поле с постоянной скоростью. Своими концами рамка закреплена на кольцах, вращающихся вместе с ней. К кольцам плотно прилегают пружины, выполняющие роль контактов.
14 слайд
Описание слайда:
Через поверхность рамки непрерывно будет протекать изменяющийся магнитный поток, но поток, создаваемый электромагнитом, останется постоянным. В связи с этим в рамке возникнет ЭДС индукции. Для того чтобы определить, изменяется ли магнитный поток, проходящий по поверхности рамки, нужно всего лишь сравнить положение рамки в определенные периоды времени.
15 слайд
Описание слайда:
Если плоскость рамки перпендикулярна магнитным линиям, то магнитный поток будет иметь максимальное значение. Тогда, когда рамка встанет параллельно магнитным линиям, пройдет четверть периода. Магнитный поток при этом станет равным нулю, потому что ни одна магнитная линия не проходит через поверхность рамки.
16 слайд
Описание слайда:
Чтобы определить ЭДС индукции, нужно знать не величину потока, а скорость его изменения. Можно увидеть, что ЭДС индукции меняет и значение, и знак. Таким образом, она является переменной.
17 слайд
Описание слайда:
Генераторы переменного тока преобразовывают механическую энергию в электрическую. Вращающийся ротор генератора расположен в магнитном поле, на его поверхности выполнена обмотка, в которой индуцируется ЭДС. Если к концам обмотки присоединить резистор, то в нем возникнет ток. Это описание принципа действия простейшего генератора переменного тока.
18 слайд
Описание слайда:
Принцип работы генератора переменного тока: Переход на план
19 слайд
Описание слайда:
Трансформаторы Ученица 11 класса Вокуева К.
20 слайд
Описание слайда:
Преобразование переменного тока, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности, осуществляется с помощью трансформаторов Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции
21 слайд
Описание слайда:
Впервые трансформаторы были использованы в 1878 году русским учёным П.Н. Яблочковым для питания изобретённых им «электрических свечей» – нового в то время источника света
22 слайд
Описание слайда:
При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке
23 слайд
Описание слайда:
Применение Наиболее часто трансформаторы применяются в электросетях и в источниках питания различных приборов Переход на план
24 слайд
Описание слайда:
Электромагнитная индукция в современной технике Ученица 11 класса Сахаватова А.
25 слайд
Описание слайда:
Для обнаружения металлических предметов применяются специальные детекторы. Например,в аэропортах детектор металла фиксирует поля индукционных токов в металлических предметах.
26 слайд
Описание слайда:
Магнитное поле , создаваемое током передающей катушки, индуцирует в металлических предметах токи, препятствующие(по правилу Ленца) изменению магнитного потока. В свою очередь, магнитное поле этих токов индуцирует в катушке-приемнике ток , запускающий сигнал тревоги.
27 слайд
Описание слайда:
Поезд на магнитной подушке. В поезде на магнитной подушке сверхпроводящие катушки с током, размещенные на дне вагона, индуцируют ток в алюминиевых катушках на полотне дороги.
28 слайд
Описание слайда:
Отталкивание сверхпроводящих катушек и катушек на полотне дороги приподнимает вагон над землей. Движение поезда вызывается взаимодействием сверхпроводящих катушек, расположенных вдоль стенок вагонов, и катушек внутри ограничительных бортиков полотна дороги.
29 слайд
Описание слайда:
В обоих этих примерах изменяющиеся во времени магнитное поле порождало индукционный ток в замкнутых проводниках, то есть в этих случаях работает явление электромагнитной индукции. Переход на план
30 слайд
Описание слайда:
Индукционная печь Ученица 11 класса Вахрушева К.
31 слайд
Описание слайда:
Индукционная тигельная печь состоит из индуктора, представляющего собой соленоид, выполненный из медной водоохлаждаемой трубки, и тигля, обычно цилиндрической формы, изготовленного из огнеупорного материала и помещенный в полость индуктора, подключенного к источнику переменного тока. Металлическая шихта загружается в тигель, и, поглощая электромагнитную энергию, плавится.
32 слайд
Описание слайда:
Индукционная печь предназначена для расплавления и перегрева стали , чугуна. Индукционная печь применяется в литейных цехах металлургических заводов, а также в цехах точного литья ,ремонтных цехах, машиностроительных заводов для получения стальных отливок высокого качества. Возможна плавка цветных металлов (бронзы, латуни, алюминия) их сплавов в графитовом тигле . Переход на план
33 слайд
Описание слайда:
Электродинамический микрофон Ученица 11 класса Малышева К.
34 слайд
Описание слайда:
Микрофоны широко применяются в радиовещании, телевидении, системах усиления звука и звукозаписи, для телефонной связи.
35 слайд
Описание слайда:
Действие одного из самых распространённых микрофонов — электродинамического — основано на электромагнитной индукции. Этот микрофон устроен следующим образом.
36 слайд
Описание слайда:
Диафрагма 2 из тонкой полистирольной плёнки или алюминиевой фольги жёстко связана со звуковой катушкой 1 из тонкой проволоки. Катушка помещается в кольцевом зазоре сильного постоянного магнита 3. Линии магнитной индукции перпендикулярны к плоскости витков катушки.
37 слайд
Описание слайда:
Звуковая волна вызывает колебания диафрагмы и связанной с ней катушки. Витки катушки движутся в магнитном поле, и в них возникает переменная ЭДС индукции. В результате на зажимах катушки появляется переменное напряжение, вызывающее колебания электрического тока в цепи микрофона. Эти колебания после усиления могут быть поданы на громкоговоритель, записаны на магнитной ленте и т.д.
38 слайд
Описание слайда:
Электродинамические микрофоны просты по конструкции, имеют небольшие габариты и надёжны в эксплуатации. Искажения преобразуемых колебаний в интервале частот от 50 до 10000 Гц невелики.
39 слайд
Описание слайда:
Сегодня динамические микрофоны получили доминирующее распространение в технике звукоусиления, особенно как портативные микрофоны для солистов, благодаря: • прочной конструкции; • пониженной чувствительности к перегрузкам • пониженной чувствительности к влажности; • простому подключению; • сравнительно низкой стоимости. Переход на план
40 слайд
Описание слайда:
Выводы по уроку: Повторили и обсудили явление электромагнитной индукции Рассмотрели примеры практического применения этого явления Оценили значение явления электромагнитной индукции для развития техники
41 слайд
Описание слайда:
Человечество развивается, появляются совершенные машины, устройства – все это происходит благодаря открытиям ученых – физиков.
42 слайд
Описание слайда:
Изучение физики помогает понимать явления, происходящие в природе, нашей жизни, помогает нам правильно оценивать пути и способы применения этих явлений для создания новых технических устройств, которые делают нашу жизнь более комфортной.
43 слайд
Описание слайда:
Хочется отметить ребята вашу самостоятельную работу по подготовке материала к уроку: 1.Работа с учебником 2.Поиск материала в Интернете 3.Работа с компьютером для оформления материала 4.Постановка опыта и запись его на видеокамеру.
44 слайд
Описание слайда:
Желаю дальнейших успехов в изучении физики!!!
Курс повышения квалификации
Курс профессиональной переподготовки
Учитель физики
Курс повышения квалификации
Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
Выберите категорию:
Все категорииАлгебраАнглийский языкАстрономияБиологияВнеурочная деятельностьВсеобщая историяГеографияГеометрияДиректору, завучуДоп. образованиеДошкольное образованиеЕстествознаниеИЗО, МХКИностранные языкиИнформатикаИстория РоссииКлассному руководителюКоррекционное обучениеЛитератураЛитературное чтениеЛогопедия, ДефектологияМатематикаМузыкаНачальные классыНемецкий языкОБЖОбществознаниеОкружающий мирПриродоведениеРелигиоведениеРодная литератураРодной языкРусский языкСоциальному педагогуТехнологияУкраинский языкФизикаФизическая культураФилософияФранцузский языкХимияЧерчениеШкольному психологуЭкологияДругое
Выберите класс:
Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс
Выберите учебник:
Все учебники
Выберите тему:
Все темы
также Вы можете выбрать тип материала:
Краткое описание документа:
Урок «Применение явления электромагнитной индукции» является уроком обобщения знаний учащихся по теме «Явление электромагнитной индукции». При подготовке к уроку учащимся было предложено подобрать материал по теме и представить его в презентации.Учащиеся могли использовать Интернет ресурсы, энциклопедии и другую литературу. До прослушивания докладов учащимся предлагалось ответить на ряд вопросов. После ответов на вопросы каждый докладчик демонстрировал свой материал с помощью мультимедийного проектора на экран, делал пояснения. Урок прошел очень продуктивно.Все выступления по теме позволили глубже понять само явление электромагнитной индукции.
Общая информация
Номер материала:
186080
Похожие материалы
Оставьте свой комментарий
Информационные технологии на уроках физики «Использование явления электромагнитной индукции»
Тема: Использование явления электромагнитной индукции.
Цель: Рассмотреть применение закона электромагнитной индукции к различным техническим устройствам и приборам.
Задачи:
1. Повышать интерес к изучению физики.
2. Развивать творческие способности школьников, умение анализировать, моделировать, прогнозировать, творчески мыслить.
3. Формировать понятие о явлении электромагнитной индукции, его проявлении в различных устройствах и приборах.
4. Воспитывать чувства ответственности и взаимопомощи.
Оборудование: магнитоэлектрическая машина, демонстрационный гальванометр, полосовой магнит, катушка, компьютер, мультимедиапроектор, экран, лампа на подставке, трансформатор универсальный, трансформаторы различного вида.
Пояснения к проведению хода урока
При построении урока возможно применение электронных учебников: «Открытая физика» часть 1, версия 2.5, часть 2, версия 2.5, «Физика 7-11 класс».
Класс заранее (на предыдыщем уроке) делится на три группы. Учителем предлагается учащимся изучить самостоятельно три вопроса (по группам):
1. «Использование электромагнитной индукции в трансформаторах».
2. «Использование явления электромагнитной индукции в современной технике».
3. «Генератор переменного тока».
Каждая группа готовит зарание материал о своём вопросе в виде сообщений, сопровождая их презентациями, опытами, решениями задач.
При подготовке к своим сообщениям учащиеся пользуются: учебником, энциклопедиями, справочниками, электронными учебниками, Интернетом.
План урока
I. Организационный момент.
II. Изучение нового материала.
III. Закрепление.
IV. Итоги урока.
Ход урока
I. Организационный момент
Учитель: Приветствие, проверка присутствующих, объяснение хода урока.
II. Изучение нового материала
Учитель: Рассмотрим, как явление электромагнитной индукции применяется в технических устройствах, приборах (Презентация 1, слайд 1). К уроку были подготовлены сообщения. Их готовили три группы. У каждой группы было своё задание. Учащиеся из каждой группы раскрывают свою тему с использованием сообщений, приготовленных заранее.
Тема, над которой работала первая группа: «Использование явления электромагнитной индукции в трансформаторах». Прошу предоставить результаты вашей работы (с помощью компьютера и проектора учащиеся показывают компьютерные презентации и рассказывают о применении электромагнитной индукции в трансформаторах).
После каждого сообщения учащегося ему задают вопросы из других рабочих групп.
Сообщение учащегося по теме: «Из истории создания трансформаторов, устройство трансформатора»
Трансформатор изобретен в 1878 году русским электротехником Павлом Николаевичем Яблочковым. Впервые был применен для питания электрических свечей.
Трансформатор – устройство, применямое для повышения или понижения переменного тока. В простом варианте трансформатор состоит из стального сердечника, на который надеты две катушки с проволочными обмотками. Первичная катушка подключается к источнику переменного напряжения, вторичная — к нагрузке. (Презентация 1, слайд 2)
Учитель: Вопросы учащемуся из других групп.
Сообщение учащегося по теме: «Принцип действия трансформатора»
В основе действия трансформатора лежит явление электромагнитной индукции. Переменный токi1, протекающий в первичной катушке, создает в сердечнике переменное магнитное поле . Замкнутые линии индукции этого поля концентрируются внутри сердечника, поэтому магнитный поток Ф во вторичной обмотке оказывается таким же, как и в первичной. (Презентация 1, слайд 3)
В каждом витке этих обмоток возникает ЭДС индукции: .
Результирующие ЭДС индукции в первичной и
применений электромагнитной индукции | Электромагнитная индукция и цепи переменного тока
Применение электромагнитной индукции
Существует множество применений закона индукции Фарадея, которые мы исследуем в этом и других руководствах. В этот момент позвольте нам упомянуть несколько, которые имеют отношение к хранению данных и магнитным полям. Очень важное приложение связано с аудио и видео записывающими лентами . Пластиковая лента, покрытая оксидом железа, проходит мимо записывающей головки.Эта записывающая головка представляет собой круглое железное кольцо, на которое намотана катушка с проволокой — электромагнит (этот рисунок). Сигнал в виде переменного входного тока от микрофона или камеры поступает на записывающую головку. Эти сигналы (которые являются функцией амплитуды и частоты сигнала) создают переменные магнитные поля на записывающей головке. Когда лента движется мимо записывающей головки, ориентация магнитного поля молекул оксида железа на ленте изменяется, таким образом записывая сигнал.В режиме воспроизведения намагниченная лента проходит мимо другой головки, аналогичной по конструкции записывающей головке. Различная ориентация магнитного поля молекул оксида железа на ленте индуцирует ЭДС в проволочной катушке в воспроизводящей головке. Затем этот сигнал отправляется на громкоговоритель или видеоплеер.
Головки записи и воспроизведения, используемые с аудио- и видеомагнитными лентами. (предоставлено Стивом Джурветсоном)
Аналогичные принципы применимы к жестким дискам компьютеров, но с гораздо большей скоростью.Здесь записи находятся на вращающемся диске с покрытием. Считывающие головки исторически создавались для работы по принципу индукции. Однако входная информация передается в цифровой, а не аналоговой форме — на вращающемся жестком диске записывается серия нулей или единиц. Сегодня большинство устройств считывания с жестких дисков не работают по принципу индукции, а используют технологию, известную как гигантское магнитосопротивление . (Открытие того, что слабые изменения магнитного поля в тонкой пленке из железа и хрома могут вызывать гораздо большие изменения электрического сопротивления, было одним из первых крупных успехов нанотехнологии.Еще одно применение индукции можно найти на магнитной полосе на обратной стороне вашей личной кредитной карты, которая используется в продуктовом магазине или банкомате. Это работает по тому же принципу, что и аудио- или видеокассета, упомянутая в последнем абзаце, в которой голова считывает личную информацию с вашей карты.
Другое применение электромагнитной индукции — это когда электрические сигналы должны передаваться через барьер. Рассмотрим кохлеарный имплант , показанный ниже. Звук улавливается микрофоном на внешней стороне черепа и используется для создания переменного магнитного поля.Ток индуцируется в приемнике, закрепленном в кости под кожей, и передается на электроды во внутреннем ухе. Электромагнитная индукция может использоваться и в других случаях, когда электрические сигналы должны передаваться через различные среды.
Электромагнитная индукция, используемая при передаче электрического тока через среды. Устройство на голове ребенка индуцирует электрический ток в приемнике, закрепленном в кости под кожей. (кредит: Бьорн Кнетч)
Еще одна современная область исследований, в которой успешно применяется (и с большим потенциалом) электромагнитная индукция, — это транскраниальное магнитное моделирование.Множество расстройств, включая депрессию и галлюцинации, можно связать с нерегулярной локальной электрической активностью в головном мозге. В транскраниальной магнитной стимуляции быстро меняющееся и очень локализованное магнитное поле помещается рядом с определенными участками, идентифицированными в головном мозге. В выявленных участках индуцируются слабые электрические токи, которые могут привести к восстановлению электрических функций в тканях мозга.
Апноэ сна («остановка дыхания») поражает как взрослых, так и младенцев (особенно недоношенных детей, и это может быть причиной внезапной детской смерти [SID]).У таких людей дыхание может многократно останавливаться во время сна. Прекращение действия более чем на 20 секунд может быть очень опасным. Инсульт, сердечная недостаточность и усталость — вот лишь некоторые из возможных последствий для человека, страдающего апноэ во сне. У младенцев проблема заключается в задержке дыхания на это более длительное время. Один из типов мониторов, предупреждающих родителей о том, что ребенок не дышит, использует электромагнитную индукцию. В проводе, намотанном на грудь младенца, проходит переменный ток. Расширение и сжатие грудной клетки младенца при его дыхании изменяет площадь спирали.В расположенной рядом катушке датчика индуцируется переменный ток из-за изменения магнитного поля исходного провода. Если ребенок перестанет дышать, наведенный ток изменится, и родитель может быть предупрежден.
Установление связей: сохранение энергии
Закон Ленца — это проявление сохранения энергии. Индуцированная ЭДС создает ток, который противодействует изменению потока, потому что изменение потока означает изменение энергии. Энергия может входить или уходить, но не мгновенно.Закон Ленца — следствие. Когда изменение начинается, закон гласит, что индукция противодействует и, таким образом, замедляет изменение. Фактически, если бы индуцированная ЭДС была в том же направлении, что и изменение потока, была бы положительная обратная связь, которая не дала бы нам бесплатную энергию из любого видимого источника — закон сохранения энергии был бы нарушен.
Пример. Расчет ЭДС: насколько велика индуцированная ЭДС?
(a) Когда этот стержневой магнит вставляется в катушку, сила магнитного поля в катушке увеличивается.Ток, наведенный в катушке, создает другое поле в направлении, противоположном направлению стержневого магнита, чтобы противодействовать увеличению. Это один из аспектов закона Ленца : индукция препятствует любому изменению потока . (b) и (c) — две другие ситуации. Убедитесь сами, что показанное направление индуцированной \ ({B} _ {\ text {coil}} \) действительно противостоит изменению магнитного потока и что показанное направление тока соответствует RHR-2.
Рассчитайте величину наведенной ЭДС, когда магнит на этом рисунке (а) в соответствии с законом Фарадея и Ленца вдавливается в катушку, учитывая следующую информацию: одноконтурная катушка имеет радиус 6.00 см и среднее значение \ (B \ phantom {\ rule {0.25em} {0ex}} \ text {cos} \ phantom {\ rule {0.25em} {0ex}} \ theta \) (это дано, поскольку поле стержневого магнита сложное) увеличивается с 0,0500 Тл до 0,250 Тл за 0,100 с.
Стратегия
Чтобы найти звездную величину ЭДС, мы используем закон индукции Фарадея, сформулированный как \ (\ text {emf} = — N \ cfrac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t} \) , но без знака минус, указывающего направление:
\ (\ text {emf} = N \ cfrac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t} \ text {.} \)
Решение
Нам дано, что \ (N = 1 \) и \ (\ Delta t = 0 \ text {.} \ Text {100} \ phantom {\ rule {0.25em} {0ex }} \ text {s} \), но мы должны определить изменение потока \ (\ Delta \ Phi \), прежде чем мы сможем найти ЭДС. Поскольку площадь цикла фиксирована, мы видим, что
\ (\ Delta \ Phi = \ Delta (\ mathrm {BA} \ phantom {\ rule {0.25em} {0ex}} \ text {cos} \ phantom { \ rule {0.25em} {0ex}} \ theta) = A \ Delta (B \ phantom {\ rule {0.25em} {0ex}} \ text {cos} \ phantom {\ rule {0.25em} {0ex}} \ theta). \)
Сейчас \ (\ Delta (B \ phantom {\ rule {0.{-2} \ phanto
ПРИМЕНЕНИЯ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМА
В науке, когда мы проявляем некоторый интерес к великим первооткрывателям и их жизням, это становится невыносимым, и только когда мы начинаем отслеживать развитие идей, которые это становится увлекательным. ~ Джеймс Клерк Максвелл
Электромагнетизм является результатом объединения двух терминов: Электричество и магнетизм . До 1873 года оба этих термина рассматривались как две разные темы.В том же году Джеймс Клерк Максвелл опубликовал «Трактат об электричестве и магнетизме» . Двухтомный трактат заложил основу электромагнетизма, заявив, что «взаимодействие положительных и отрицательных зарядов опосредуется одной силой».
Четыре уравнения поля Максвелла представляют собой вершину классической электромагнитной теории, которая проложила путь для ее применения в повседневной жизни:
- Закон Гаусса :: — ∇.E = ρ / ∈_0
- Отсутствие закона магнитного монополя: -.B = 0
- Закон Фарадея: ∇ XE = — ∂B / ∂t
- Закон Ампера с током смещения: — ∇ XB = μ_0 J + μ_0 ∈_0 ∂E / ∂t
Электромагнетизм произвел большую революцию в области инженерных приложений. Мы легко можем найти практическое применение электромагнетизма в повседневной жизни, от бытовых приборов до исследовательских приложений.
Динамики с постоянным магнитом
Телевизор и радио являются прекрасными примерами электромагнитных устройств, в которых динамики с постоянным магнитом играют главную роль.
Принцип электромагнетизма, применяемый к телевизору и радио
Применение электромагнетизма в телевидении и радио ощутимо в динамиках. Основная цель — преобразовать электрические волны в слышимый звук.
Рабочий
Когда ток проходит через металлическую катушку, прикрепленную к постоянному магниту, создается магнитное поле. Постоянное магнитное поле отталкивает вновь образованное магнитное поле, которое прокладывает путь для вибраций. Эти генерируемые вибрации усиливаются конусообразной структурой, вызывающей звук.Это основной принцип работы колонок, основанных на электромагнетизме.
(Источник изображения: https://naturallysciencesite.wordpress.com/2017/06/17/how-do-headphones-work/)
Генераторы переменного тока
Генератор просто преобразует механический энергия в электрическую энергию. Вы будете изумлены, узнав, что, когда электростатические генераторы были впервые использованы, не было никакой связи между электричеством и магнетизмом.Эти генераторы были крайне неэффективными и поэтому никогда не использовались.
Затем появились генераторы переменного тока, основанные на принципе закона электромагнитной индукции Фарадея. В настоящее время это одно из важнейших средств производства электроэнергии во многих местах.
Принцип работы генератора переменного тока — электромагнитная индукция
Мы знаем, что происходит, когда проводник электрически заряжен. Рождается магнитное поле. Давайте посмотрим, что происходит, когда между магнитным полем помещается проводник.Вы заметите, что когда проводник помещается или перемещается через магнитное поле, генерируется напряжение: электричество. Это явление производства электроэнергии называется Электромагнитная индукция . Генераторы переменного тока работают по тому же принципу электромагнитной индукции.
Работа генератора переменного тока
Генератор переменного тока состоит из прямоугольной катушки (называемой якорем) с рядом медных проводов, намотанных на железный сердечник. Он используется для увеличения магнитного потока.Основная работа генератора — преобразовать движение в электричество. Для этого создается магнитное поле, внутри него вращается катушка с проволокой или внутри неподвижной катушки вращается магнитное поле.
Помещается сильный постоянный магнит, и якорь вращается между магнитами, где магнитные линии перпендикулярны оси якоря. Поскольку составляющая скорости, перпендикулярная магнитному полю, изменяется синусоидально с вращением, генерируемое напряжение является синусоидальным или переменным током.
(Источник изображения: http://macao.communications.museum/eng/exhibition/secondfloor/MoreInfo/2_4_1_ACGenerator.html)
Maglev Trains
Разгадайте загадку. Это чистый, быстрый, зеленый и тихий, без колес и двигателя . Вы уже догадались? Если нет, то ответ — поезд на маглеве.
Полное движение поезда на магнитной подвеске без трения (не считая сопротивления воздуха) помогает достичь исключительно высокой скорости. Типичная максимальная скорость близка к 300 милям в час.
Принцип поезда на магнитной подвеске
Термин «маглев» происходит от слова «магнитная левитация». Используя основной принцип электромагнетизма (магнитное отталкивание), поезда на маглеве движутся по направляющей без двигателя или колес.
Как это работает
Каждый магнит имеет два полюса: северный и южный. Если мы говорим о двух магнитах, мы знаем, что противоположные полюса притягиваются друг к другу, а похожие полюса отталкиваются. Эта отталкивающая характеристика магнитов лежит в основе поездов на магнитной подвеске.Принцип электромагнетизма используется для создания сильных и больших временных магнитов.
Когда электрический ток проходит через проволочные катушки, вокруг катушки создается магнитное поле в соответствии с законами Фарадея.
(Источник изображения: https://en.wikipedia.org/wiki/Linear_motor )
Электромагнитная индукция. Электромагнитная индукция — Скачать бесплатно PDF
Наведенные напряжения и закон Фарадея индуктивности
Наведенные напряжения и индуктивность Закон Фарадея Концепция # 1, 4, 5, 8, 13 Задача # 1, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 13, 15, 24, 23, 25, 31, 32a, 34, 37, 41, 43, 51, 61 В прошлой главе мы видели, что ток производит магнитное
Подробнее
Направление наведенного тока
Направление индуцированного тока Стержневой магнит движется через катушку Ток, индуцированный в катушке A S N v Обратный полюс Индуцированный ток меняет знак B N S v v Катушка движется мимо фиксированного стержневого магнита Ток, индуцированный в катушке как
Подробнее
Законы и уравнения электромагнетизма
Законы и уравнения электромагнетизма Эндрю МакХатчон Майклмас 203 Содержание Электростатика.Электрические E- и D-поля ……………………………………. .. Электростатическая сила …………………………………….. 2
Подробнее
Закон индукции Фарадея
Глава 10 Закон индукции Фарадея 10.1 Закон индукции Фарадея … 10-10.1.1 Магнитный поток … 10-3 10.1. Закон Ленца … 10-5 10. ЭДС движения … 10-7 10.3 Индуцированное электрическое поле … 10-10 10.4 Генераторы … 10-1
Подробнее
Eisflisfræði 2, 2007 г.
[Просмотр задания] [Печать] Eðlisfræði 2, vor 2007 30.Передача индуктивности должна быть произведена в 2:00 ночи в среду, 14 марта 2007 г. Кредит для проблем, представленных с опозданием, уменьшится до 0% после того, как крайний срок будет
Подробнее
Глава 30.
Глава 30 Индуктивность — Взаимная индуктивность — Самоиндуктивность и индукторы — Энергия магнитного поля — Цепь R — Цепь -C — Цепь последовательного соединения -R-C. Взаимная индуктивность — изменяющийся ток в
Подробнее
Концептуальные: 1, 3, 5, 6, 8, 16, 18, 19.Задачи: 4, 6, 8, 11, 16, 20, 23, 27, 34, 41, 45, 56, 60, 65. Концептуальные вопросы
Концептуальные: 1, 3, 5, 6, 8, 16, 18, 19 Задачи: 4, 6, 8, 11, 16, 20, 23, 27, 34, 41, 45, 56, 60, 65 Концептуальные вопросы 1. Магнитное поле нельзя описать как магнитную силу на единицу заряда
Подробнее
Магнитные поля и их эффекты
Имя Дата Время завершения ч м Партнерский курс / Раздел / Оценка Магнитные поля и их эффекты Этот эксперимент предназначен для того, чтобы дать вам практический опыт работы с эффектами, а в некоторых случаях и
Подробнее
Выводы решения для Capa # 11
Выводы решения для Capa # 11 Внимание: символ E используется попеременно для обозначения энергии и ЭДС.1) ДАННЫЕ: V b = 5,0 В, = 155 Ом, L = 8,400 · 10 2 H. На диаграмме выше показано напряжение на
Подробнее
Индуктивность и магнитная энергия
Глава 11 Индуктивность и магнитная энергия 11.1 Взаимная индуктивность … 11-3 Пример 11.1 Взаимная индуктивность двух концентрических копланарных контуров … 11-5 11. Самоиндуктивность … 11-5 Пример 11. Самоиндуктивность
Подробнее
Основы моторики.Двигатель постоянного тока
Основные принципы работы двигателя Прежде чем мы сможем исследовать функцию привода, мы должны понять основные принципы работы двигателя. Он используется для преобразования электрической энергии, подаваемой контроллером, в механическую
.
Подробнее
5. Измерение магнитного поля.
H 5. Измерение магнитного поля 5.1 Введение Магнитные поля играют важную роль в физике и технике.В этом эксперименте проверяются три различных метода измерения
Подробнее
Physics 25 Exam 3 3 ноября 2009 г.
1. По длинному прямому проводу проходит ток I. Если магнитное поле на расстоянии d от провода имеет величину B, то какой будет величина магнитного поля на расстоянии d / 3 от провода, равная
.
Подробнее
Рис 27.6b
Рисунок 27.6a Рисунок 27.6b Рисунок 27.6c Рисунок 27.25 Рисунок 27.13 Когда заряженная частица движется через магнитное поле, направление магнитной силы, действующей на частицу в определенной точке, равно A. в
Подробнее
Двигатели и генераторы
Двигатели и генераторы Электромеханические устройства: преобразуют электрическую энергию в механическое движение / работу и наоборот. Работают на связи между токонесущими проводниками и магнитными полями.
Подробнее
Глава 29: Магнитные поля
Глава 29: Магнитные поля Магнетизм был известен еще в 800 году, когда люди поняли, что определенные камни можно использовать для притягивания кусков железа.Эксперименты с магнитами показали следующее:
Подробнее
Задача 1 (25 баллов)
МАССАЧУСЕТСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИЙ Департамент физики 8.02 Весна 2012 Экзамен Три решения Задача 1 (25 баллов) Вопрос 1 (5 баллов) Рассмотрим два круглых кольца радиуса R, каждое перпендикулярное
Подробнее
Serway_ISM_V1 1 Глава 4
Serway_ISM_V1 1 Глава 4 ОТВЕТЫ НА НЕСКОЛЬКО ВОПРОСОВ ВЫБОРА 1.Второй закон Ньютона дает результирующую силу, действующую на ящик, как Это дает кинетическую силу трения как, так что выбор (а) правильный. 2. As
Подробнее
Глава 22 Магнетизм
22.6 Электрический ток, магнитные поля и закон Ампера Глава 22 Магнетизм 22.1 Магнитное поле 22.2 Магнитная сила движущихся зарядов 22.3 Движение заряженных частиц в магнитном поле
Подробнее
Викторина: Работа и энергия
Тест: Работа и энергия Заряженная частица попадает в однородное магнитное поле.Что происходит с кинетической энергией частицы? (1) увеличивается (2) уменьшается (3) остается неизменным (4) изменяется на
Подробнее
5-минутное напоминание: трение
5-минутное напоминание: ТРЕНИЕ Ключевые идеи трения Трение — это сила, возникающая, когда две поверхности скользят друг мимо друга. Сила трения препятствует движению объекта, заставляя движущиеся объекты до
Подробнее
Глава 33.Магнитное поле
Глава 33. Магнитное поле Цифровая информация хранится на жестком диске в виде микроскопических участков магнетизма. Что такое магнетизм? Как создаются магнитные поля? Каковы их свойства? Эти
Подробнее
ГЕНЕРАТОРЫ ПРЯМОГО ТОКА
ГЕНЕРАТОРЫ ПРЯМОГО ТОКА Редакция 12:50 14 ноя 05 ВВЕДЕНИЕ Генератор — это машина, которая преобразует механическую энергию в электрическую, используя принцип магнитной индукции.Этот принцип
Подробнее
Индукторы. Теория переменного тока. Модуль 3
Модуль 3 Теория переменного тока Что вы узнаете в Модуле 3. Раздел 3.1 Электромагнитная индукция. Магнитные поля вокруг проводников. Соленоид. Раздел 3.2 Индуктивность и обратная э.д.с. Единица индуктивности. Факторы
Подробнее
104 Практический экзамен 2–3 / 21/02
104 Практический экзамен 2–3 / 21/02 1.Два электрона находятся в области пространства, где магнитное поле равно нулю. Электрон А покоится; и электрон B движется на запад с постоянной скоростью. Ненулевой
Подробнее
Генераторы переменного тока. Базовый генератор
Генераторы переменного тока Базовый генератор Базовый генератор состоит из магнитного поля, якоря, контактных колец, щеток и резистивной нагрузки. Магнитное поле обычно представляет собой электромагнит.Арматура — любое число
Подробнее
РАБОТА, ВЫПОЛНЯЕМАЯ ПОСТОЯННОЙ СИЛОЙ
РАБОТА, ВЫПОЛНЯЕМАЯ ПОСТОЯННОЙ СИЛОЙ Определение работы W, когда постоянная сила (F) направлена в направлении перемещения (d): W = Fd Единица СИ — ньютон-метр (Нм) = Джоуль, Дж сила
Подробнее
Эксперимент № 8: Магнитные силы
Эксперимент № 8: Магнитные силы Цель: изучить природу магнитных сил, действующих на токи.Оборудование: узел магнита и подставка для ПК с токовой петлей или панелей с тройным рычагом 0 15 В постоянного тока, переменная
Подробнее
Глава 19 Операционные усилители
Глава 19 Операционные усилители Операционный усилитель, или операционный усилитель, является основным строительным блоком современной электроники. Операционные усилители появились еще на заре электронных ламп, но стали обычным явлением только
.
Подробнее
применений электромагнитной индукции
Применение электромагнитной индукции в различных технологиях
ES-B
Члены группы:
1. Фейсал Захран Аль-Маамари
2. Мохаммед Нассер Аль-Дахери
3. Абдулазиз Авад Аль-Кааби
4. Ахмед Халифа 5.
Введение
Электромагнитная индукция — это создание напряжения на проводнике, движущемся через магнитное поле.Он лежит в основе работы генераторов, всех электродвигателей, трансформаторов, асинхронных двигателей, синхронных двигателей, соленоидов и большинства других электрических машин.
Майклу Фарадею обычно приписывают открытие явления индукции в 1831 году, хотя это могло быть предвосхищено работой Франческо Зантедески в 1829 году.
Майкл Фарадей заявил, что электродвижущая сила (ЭДС), возникающая вокруг замкнутого пути, пропорциональна скорость изменения магнитного потока через любую поверхность, ограниченную этим путем.На практике это означает, что электрический ток будет индуцироваться в любой замкнутой цепи при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную проводником. Это применимо независимо от того, изменяется ли само поле по напряженности или проводник перемещается через него.
Приложения
В 1831 году знаменитый ученый Фарадей обнаружил, что всякий раз, когда изменяется количество магнитных силовых линий или магнитного потока, проходящих через цепь, возникает ЭДС. Если цепь замкнута, через нее протекает ток.ЭДС и возникающий ток называют индуцированной ЭДС и индуцированным током. Эта наведенная ЭДС и наведенный ток длится до тех пор, пока продолжается изменение магнитного потока. Это явление называется электромагнитной индукцией. Принципы электромагнитной индукции применяются во многих устройствах и системах, в том числе:
Токовые клещи
В электротехнике и электронике токовые клещи Токовые щупы или представляют собой электрическое устройство, имеющее две губки, которые открываются для зажима вокруг электрический проводник.Это позволяет измерять свойства электрического тока в проводнике без необходимости физического контакта с ним или отключения его для ввода через зонд. Токовые клещи обычно используются для считывания величины синусоидального тока (который неизменно используется в системах распределения энергии переменного тока (AC)), но в сочетании с более совершенными приборами доступны фаза и форма волны. Очень высокие переменные токи (1000 А и более) легко считываются с помощью соответствующего измерителя; постоянные токи и очень низкие токи переменного тока (миллиамперы) измерить труднее.
Графический планшет (или дигитайзер, оцифровывающий планшет, графический планшет, планшет для рисования) — это компьютерное устройство ввода, которое позволяет рисовать изображения и графику от руки, подобно тому, как вы рисуете изображения карандашом и бумагой. Эти планшеты также могут использоваться для сбора данных или собственноручных подписей. Его также можно использовать для отслеживания изображения на листе бумаги, который приклеен или иным образом прикреплен к поверхности. Захват данных таким способом путем отслеживания или ввода углов линейных полилиний или фигур называется оцифровкой.
Графический планшет (также называемый блокнотом для пера или дигитайзером) состоит из плоской поверхности, на которой пользователь может «рисовать» или обводить изображение с помощью прикрепленного стилуса, устройства для рисования, похожего на перо. Изображение обычно не появляется на самом планшете, а скорее отображается на мониторе компьютера. Однако некоторые планшеты представляют собой функционирующий вторичный экран компьютера, с которым можно напрямую взаимодействовать с изображениями с помощью стилуса.
Некоторые планшеты предназначены для общей замены мыши в качестве основного устройства указания и навигации для настольных компьютеров.
В индукционной плите для приготовления пищи используется индукционный нагрев. В отличие от других форм приготовления пищи, тепло генерируется непосредственно в кастрюле или сковороде (посуде для приготовления пищи), а не в плите от электрических катушек или горящего газа. Чтобы использовать на индукционной плите, кухонный сосуд должен быть сделан из ферромагнитного металла.
В индукционной плите катушка с медной проволокой помещается под кастрюлю. Через катушку протекает переменный электрический ток, который создает колеблющееся магнитное поле.Это поле индуцирует электрический ток в горшке. Ток, протекающий в металлической кастрюле, вызывает резистивный нагрев, который нагревает пищу. Хотя ток большой, он создается низким напряжением.
Индукционная плита быстрее и энергоэффективнее, чем традиционная электрическая плита. Это позволяет мгновенно контролировать энергию приготовления пищи, как в газовых горелках. Поскольку индукция нагревает сам сосуд для приготовления пищи, вероятность получения ожога значительно меньше, чем при использовании других методов; поверхность варочной панели нагревается только от контакта с посудой.Здесь нет огня или раскаленных докрасна электрических нагревательных элементов, как в традиционном кухонном оборудовании. Эффект индукции не нагревает воздух вокруг судна, что приводит к дополнительной энергоэффективности; Некоторое количество воздуха проходит через варочную панель, чтобы охладить электронику, но этот воздух выходит лишь немного теплее, чем температура окружающей среды.
Индуцированный ток может нагревать любой тип металла, но магнитные свойства стального сосуда концентрируют ток в тонком слое у поверхности, что усиливает эффект нагрева.Практичные индукционные плиты предназначены для ферромагнитных кастрюль; пользователям рекомендуется использовать только горшки, на которые будет наклеиваться магнит. Цветные металлы имеют слишком большую толщину скин-слоя, что снижает сопротивление индуцированного тока и, таким образом, делает такие металлы непригодными для использования на индукционных плитах.
Поскольку тепло генерируется индуцированным электрическим током, устройство может определить, присутствует ли посуда (или ее содержимое выкипело досуха), отслеживая, сколько энергии потребляется.Это позволяет выполнять такие функции, как поддержание минимального уровня кипения кастрюли или автоматическое отключение элемента при извлечении из нее посуды.
Асинхронный двигатель или асинхронный двигатель — это тип двигателя переменного тока, в котором мощность подается на ротор посредством электромагнитной индукции.
Электродвигатель вращается из-за магнитной силы, действующей между неподвижным электромагнитом, называемым статором, и вращающимся электромагнитом, называемым ротором.
Различные типы электродвигателей различаются по способу подачи электрического тока на движущийся ротор.В двигателе постоянного тока и электродвигателе переменного тока с контактным кольцом ток подается на ротор непосредственно через скользящие электрические контакты, называемые коммутаторами и контактными кольцами. В асинхронном двигателе, напротив, ток индуцируется в роторе бесконтактным магнитным полем статора посредством электромагнитной индукции. Асинхронный двигатель иногда называют вращающимся трансформатором, потому что статор (неподвижная часть) по существу является первичной стороной трансформатора, а ротор (вращающаяся часть) — вторичной стороной.В отличие от обычного трансформатора, который изменяет ток с помощью изменяющегося во времени потока, асинхронные двигатели используют вращающиеся магнитные поля для преобразования напряжения.
Ток на первичной стороне создает электромагнитное поле, которое взаимодействует с электромагнитным полем вторичной стороны, создавая результирующий крутящий момент, тем самым преобразуя электрическую энергию в механическую. Широко используются асинхронные двигатели, особенно многофазные асинхронные двигатели, которые часто используются в промышленных приводах.
Асинхронные двигатели в настоящее время являются предпочтительным выбором для промышленных двигателей из-за их прочной конструкции, отсутствия щеток (которые требуются в большинстве двигателей постоянного тока) и — благодаря современной силовой электронике — способности управлять скоростью двигателя.
Индукционное запечатывание, также известное как запечатывание крышки, представляет собой бесконтактный метод нагрева металлического диска для герметичного закрытия верхней части пластиковых и стеклянных контейнеров. Этот процесс запечатывания происходит после того, как контейнер наполняется и закрывается крышкой.
Укупорочное средство поставляется в розлив с уже вставленным вкладышем из фольги. Несмотря на то, что на выбор предлагаются различные футеровки, типичный индукционный лайнер является многослойным. Верхний слой представляет собой бумажную массу, которую обычно точечно приклеивают к крышке. Следующий слой — воск, который используется для приклеивания слоя алюминиевой фольги к пульпе. Нижний слой представляет собой полимерную пленку, приклеенную к фольге. После наложения колпачка или укупорочного средства контейнер проходит под индукционной катушкой, которая излучает колеблющееся электромагнитное поле.Когда контейнер проходит под индукционной катушкой (герметизирующей головкой), проводящий вкладыш из алюминиевой фольги начинает нагреваться. Тепло плавит воск, который впитывается в целлюлозную основу и освобождает фольгу от крышки. Полимерная пленка также нагревается и стекает по краю емкости. При охлаждении полимер создает соединение с контейнером, в результате чего продукт становится герметично закрытым. Ни контейнер, ни его содержимое не затрагиваются, и все это происходит за считанные секунды.
Индукционная сварка — это разновидность сварки, при которой для нагрева детали используется электромагнитная индукция.Сварочный аппарат содержит индукционную катушку, на которую подается высокочастотный электрический ток. Это создает высокочастотное электромагнитное поле, которое воздействует либо на электропроводящую, либо на ферромагнитную деталь. В электропроводной заготовке, такой как сталь, основным эффектом нагрева является резистивный нагрев, который возникает из-за магнитно-индуцированных токов, называемых вихревыми токами. В ферромагнитной заготовке, такой как пластик, легированный керамическими частицами, нагрев вызывается главным образом гистерезисом, поскольку магнитная составляющая электромагнитного поля многократно искажает кристаллическую структуру ферромагнитного материала.На практике большинство материалов подвергаются комбинации этих двух эффектов.
Как было предложено выше, немагнитные материалы, такие как пластмассы, можно сваривать индукционной сваркой путем имплантации в них металлических или ферромагнитных соединений, называемых токоприемниками, которые поглощают электромагнитную энергию от индукционной катушки, нагреваются и теряют свое тепло в окружающий материал за счет теплопроводность.
Индукционная сварка используется для длительных производственных циклов и представляет собой высокоавтоматизированный процесс, обычно используемый для сварки швов труб.Это может быть очень быстрый процесс, так как большая мощность может быть передана в определенную область, поэтому стыковые поверхности плавятся очень быстро и могут быть сжаты вместе, образуя непрерывный сварной шов.
Глубина, на которую ток и, следовательно, нагрев, проникает от поверхности, пропорциональна частоте тока, протекающего в катушке. Температура свариваемых металлов и их состав также влияют на глубину проплавления. Этот процесс очень похож на контактную сварку, за исключением того, что в случае контактной сварки ток подводится к заготовке через контакты, а не за счет индукции.
Индуктор (или реактор) — это пассивный электрический компонент, который может накапливать энергию в магнитном поле, создаваемом проходящим через него электрическим током. Способность индуктора накапливать магнитную энергию измеряется его индуктивностью в единицах генри. Обычно индуктор представляет собой проводящий провод в форме катушки; петли помогают создать сильное магнитное поле внутри катушки из-за закона Ампера. Из-за изменяющегося во времени магнитного поля внутри катушки индуцируется напряжение в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея, который по закону Ленца противодействует изменению тока, создавшего его.Индукторы — один из основных компонентов, используемых в электронике, где ток и напряжение изменяются со временем из-за способности катушек индуктивности задерживать и изменять форму переменного тока. Дроссели, называемые дросселями, используются как части фильтров в источниках питания или для блокировки прохождения сигналов переменного тока через цепь.
Третьим наиболее распространенным расходомером после расходомеров перепада давления и объемного расходомера является магнитный расходомер, который также технически является электромагнитным расходомером или, чаще всего, просто магнитным расходомером.К измерительной трубке прикладывается магнитное поле, что приводит к разности потенциалов, пропорциональной скорости потока, перпендикулярной силовым линиям. Физический принцип работы — это электромагнитная индукция. Для магнитного расходомера требуется проводящая жидкость, например вода, содержащая ионы, и электроизоляционная поверхность трубы, например стальная труба с резиновым покрытием.
Обычно электрохимические и другие воздействия на электроды вызывают смещение разности потенциалов вверх и вниз, что затрудняет определение разности потенциалов, вызванной потоком жидкости.Чтобы смягчить это, магнитное поле постоянно меняет направление, нейтрализуя статическую разность потенциалов. Однако это препятствует использованию постоянных магнитов для магнитных расходомеров.
Фонарик с механическим приводом — это одна из нескольких разновидностей фонарей, которые питаются от электричества, генерируемого мышечной силой пользователя, поэтому они не нуждаются в замене батарей или подзарядке от источника электричества. Источником света может быть миниатюрная лампа накаливания или светоизлучающий диод.
Линейный индукционный фонарик или «встряхиваемый фонарик» — это еще одна конструкция фонарика с механическим приводом. Он продавался через прямые маркетинговые кампании, начиная с 2002 года.
Эта конструкция содержит линейный электрический генератор, который заряжает конденсатор, когда фонарик встряхивается в продольном направлении. Батарея или конденсатор питает массив белых светодиодов высокой интенсивности. В линейном генераторе скользящий редкоземельный магнит перемещается вперед и назад через соленоид, катушку с медной проволокой. По закону индукции Фарадея каждый раз, когда проходит магнит, в проволочных петлях индуцируется ток, который используется для зарядки конденсатора.
Простое встряхивание света в течение примерно тридцати секунд дает примерно пять минут света. Встряхивание устройства в течение 10–15 секунд каждые 2–3 минуты по мере необходимости позволяет использовать устройство непрерывно. Конденсатор используется вместо перезаряжаемой батареи, поскольку он не изнашивается, как батарея.
Кольцо Роуленда (также известное как кольцо Роуленда) представляет собой экспериментальную установку для измерения кривой гистерезиса образца магнитного материала. Его разработал Генри Огастес Роуленд.
Геометрия кольца Роуленда обычно представляет собой тороид из магнитного материала, вокруг которого плотно намотана катушка намагничивания, состоящая из большого количества обмоток для намагничивания материала, и катушка для отбора проб, состоящая из меньшего количества обмоток для отбора наведенных магнитный поток. Электрический ток, протекающий в катушке намагничивания, определяет напряженность магнитного поля H в материале. Катушка для отбора проб создает напряжение, пропорциональное скорости изменения магнитного поля B в материале.Измеряя интеграл по времени напряжения в катушке для отбора проб в зависимости от тока в катушке намагничивания, можно получить кривую гистерезиса.
Беспроводная передача энергии или беспроводная передача энергии — это передача электроэнергии от источника питания к электрической нагрузке без соединительных проводов. Беспроводная передача полезна в случаях, когда соединительные провода неудобны, опасны или невозможны. Проблема беспроводной передачи энергии отличается от проблемы беспроводной связи, такой как радио.В последнем случае доля полученной энергии становится критической только в том случае, если она слишком мала, чтобы можно было отличить сигнал от фонового шума. В случае беспроводной сети эффективность является более важным параметром.
