Wirtualne laboratorium WL‑I
Zjawisko indukcji elektromagnetycznej i jego związek ze względnym ruchem elektromagnesu i cewki.
Trzyczęściowy eksperyment w wirtualnym laboratorium.
Zapoznaj się z zestawem doświadczalnym i z instrukcją wykonania eksperymentu, którego ogólnym celem jest zbadanie wpływu różnych czynników na przepływ prądu w zjawisku indukcji elektromagnetycznej.
Zapoznaj się także ze strukturą Dziennika badań, wspólnego dla całego eksperymentu. Znajdziesz go w części poświęconej doświadczeniu 1.
Przeprowadź kolejno trzy doświadczenia, zwracając uwagę na szczegółowe cele zapisane dla każdego z nich. Możesz wykorzystać postępowanie zaproponowane w instrukcji laboratorium lub w poleceniach.
Przebieg każdego eksperymentu i wyniki obserwacji zapisz w Dzienniku badań w formie dostosowanej do każdego z sześciu poleceń.
Problem dodatkowy - alternatywne wyposażenie laboratorium.
Źródłem pola magnetycznego w laboratorium jest elektromagnes, w którym prąd może być wyłączony albo włączany w każdym z dwóch kierunków.
Prowadząc obserwacje miej na uwadze, czy można każdą z nich przeprowadzić z wykorzystaniem zwyczajnego magnesu sztabkowego zamiast elektromagnesu. Swoje rozstrzygnięcia przedstaw poprzez wykonanie ćwiczeń. Uzasadnienia rozstrzygnięć zapisz w odpowiedniej sekcji Dziennika badawczego.
Od czego zależą kierunek oraz natężenie prądu wyindukowanego w cewce pod wpływem poruszającego się elektromagnesu?
Natężenie prądu indukcyjnego zależy od prędkości ruchu elektromagnesu względem cewki.
Kierunek prądu indukcyjnego ulega zmianie po zmianie kierunku przepływu prądu zasilającego elektromagnes.
Na początek ustaw cewkę indukcyjną na środku ekranu i włącz elektromagnes w pozycję ON, w lewą stronę. Chwyć elektromagnes i przesuń go powoli przez cewkę. Następnie wykonaj to samo szybszym ruchem. Obserwuj zachowanie wskazówki amperomierza.
nie wpływa na natężenie, powoduje wzrost natężenia, powoduje spadek natężenia
Kiedy porusza się elektromagnes, to wzrost szybkości zmian pola magnetycznego przechodzącego przez cewkę indukcyjną ...................................................... wyindukowanego w niej prądu.
Następnie ustaw włączony elektromagnes w środku cewki. Wypróbuj kilka innych pozycji nieruchomego elektromagnesu i obserwuj zachowanie wskazówki amperomierza.
jest równe zero, jest tym większe, im bliżej niej znajduje się elektromagnes, jest różne od zera, ale nie zależy od odległości elektromagnesu
W sytuacji, gdy pole magnetyczne przechodzące przez cewkę indukcyjną się nie zmienia, natężenie wyindukowanego w niej prądu .........................................................................................................................................
Ustaw przełącznik w pozycję ON, po prawej stronie. Przeprowadź ponownie obserwacje z poleceń 1 i 2.
niezależnie od jej szybkości prąd indukcyjny się nie pojawia, wzbudza się w niej prąd indukcyjny o natężeniu niezależnym od szybkości jej ruchu, im szybciej się porusza tym większe jest natężenie wyindukowanego w niej prądu
Kiedy cewka indukcyjna się porusza a magnes spoczywa to ...................................................................................................................................................................................
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DJjilEEoV
Zapisz uzasadnienie swojego poglądu oraz, ewentualnie, właściwego rozstrzygnięcia, w odpowiedniej sekcji Dziennika badawczego.
Jak zmienia się natężenie wyindukowanego prądu w zależności od tego, czy porusza się cewka czy elektromagnes?
Natężenie i kierunek prądu pozostają jednakowe, niezależnie, czy w układzie laboratoryjnym porusza się elektromagnes czy cewka.
4.1. Ustaw cewkę w środku ekranu, a elektromagnes z jego prawej strony. Włącz elektromagnes i kliknij przycisk „Nadaj prędkość”. Nadaj elektromagnesowi wybraną prędkość i pozwól mu „przelecieć” przez cewkę. Obserwuj wskazówkę amperomierza i odnotuj maksymalne natężenie prądu przez niego pokazane.
4.2. Ustaw cewkę po lewej stronie ekranu, a włączony elektromagnes w środku. (pozostaw przełącznik w tej samej pozycji, co w 4.1). Kliknij przycisk „Nadaj prędkość”. Nadaj cewce tę samą szybkość, którą wcześniej miał elektromagnes. Pozwól cewce „przelecieć” dookoła elektromagnesu. Obserwuj wskazówkę amperomierza i odnotuj maksymalne natężenie prądu przez niego pokazane.
Porównaj wyniki tych obserwacji i zapisz w Dzienniku badań, w postaci wniosku, interpretację tego porównania.
Przedstaw rozstrzygnięcie hipotezy badawczej.
Powtórz obie obserwacje 4.1 i 4.2 z inną szybkością nadaną cewce i elektromagnesowi. Oczywiście także tym razem szybkości te powinny być jednakowe.
Sformułuj pomocniczą hipotezę badawczą i zapisz, czy Twoja obserwacja ją potwierdziła czy obaliła.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DJjilEEoV
Zapisz uzasadnienie swojego poglądu oraz, ewentualnie, właściwego rozstrzygnięcia, w odpowiedniej sekcji Dziennika badawczego.
Czy można uzyskać przepływ prądu indukcyjnego w cewce gdy jest ona nieruchoma względem elektromagnesu?
Sformułuj samodzielnie hipotezę powiązaną z celem badania. Uwzględnij przy tym wyniki poprzednich dwóch doświadczeń.
Wykorzystaj możliwości wirtualnego laboratorium i zweryfikuj postawioną hipotezę. Wynik obserwacji i rozstrzygnięcie problemu badawczego zapisz w Dzienniku badań.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DJjilEEoV
Rozstrzygnij, czy obserwację niezbędną do zweryfikowania postawionej przez Ciebie hipotezy można byłoby przeprowadzić z wykorzystaniem magnesu sztabkowego zamiast elektromagnesu. Zapisz swój pogląd, wraz z uzasadnieniem, w odpowiedniej sekcji Dziennika badawczego. Zapoznaj się z wyjaśnieniem i, jeśli jest ono niezgodne z Twoim poglądem, podaj argumenty za jego trafnością.
Pole magnetyczne wytwarzane jest przez elektromagnes, czyli zwojnicę z rdzeniem ferromagnetycznym w środku. Elektromagnes umieszczono wewnątrz cewki nawiniętej na cylinder o średnicy większej niż średnica elektromagnesu. Cewka połączona jest z amperomierzem, wskazującym przepływ prądu w cewce.
Uzupełnij zdania wybierając poprawną odpowiedź:
Gdy cewka i elektromagnes są nieruchome, prąd indukcyjny w cewce płynie / nie płynie. Gdy cewka zbliża się do nieruchomego elektromagnesu, prąd indukcyjne w cewce płynie / nie płynie. Gdy cewka oddala się od nieruchomego elektromagnesu, prąd indukcyjne w cewce płynie / nie płynie. Gdy elektromagnes oddala się od nieruchomej cewki, prąd indukcyjne w cewce płynie / nie płynie. Gdy elektromagnes zbliża się do nieruchomej cewki, prąd indukcyjne w cewce płynie / nie płynie.
Elektromagnes i cewka są nieruchome. Wybierz wszystkie prawdziwe stwierdzenia:
- Gdy elektromagnes jest wyłączony, prąd w cewce nie płynie.
- Gdy elektromagnes jest włączony, prąd w cewce płynie.
- Podczas włączania elektromagnesu prąd w cewce płynie, a następnie szybko zanika.
- Podczas włączania elektromagnesu prąd w cewce zaczyna płynąć i stan ten trwa przez cały czas, gdy elektromagnes jest włączony.
- Podczas wyłączania elektromagnesu prąd w cewce płynie, a następnie szybko zanika.
Skorzystaj z dostępnych Ci źródeł i poszukaj informacji, kto i gdzie czerpie korzyści z indukcji elektromagnetycznej.