№9 зертханалық жұмыс. Электрмагнитті құрастыру және оның әсерін сынау
Жұмыста катушкадан, темір өзектен, ток көзінен, кілттен және реостаттан электрмагнит құрастырады. Компас арқылы тогы бар катушканың полюстерін анықтап, тартылған қыстырғыштардың санына қарап электрмагниттің әсерін әр түрлі ток күшінде, өзекпен және өзексіз салыстырады. Соңында тогы бар катушканың магнит өрісін жолақ магниттің өрісімен салыстырады.
Жұмыстың мақсаты. Электрмагнит құрастырып, оның әсері неге тәуелді екенін анықтау және тогы бар катушканың (соленоидтың) магнит өрісін жолақ магниттің магнит өрісімен салыстыру.
Осы тақырыпқа ҚМЖ жасауОқу мақсаттары
- 8.4.3.4жолақ магнит пен соленоидтың магнит өрістерін салыстыру
- 8.1.3.3физика кабинетінде қауіпсіздік ережелерін білу және сақтау
Құрал-жабдықтар
- ток көзі (4–6 В)
- кілт
- реостат
- амперметр
- сым оралған катушка және темір өзек
- компас
- болат қыстырғыштар немесе ұсақ шегелер
- жолақ магнит, темір үгінділері, картон парағы
Жұмыс барысы
- 1
Тізбекті құрастыр: ток көзі, кілт, реостат, амперметр және катушка тізбектей жалғанған; реостат жүгіртпесін ең үлкен кедергіге қой.
- 2
Компасты катушканың бір ұшына қойып, кілтті тұйықта да, тілшенің қалай бұрылғанын қара. Катушканың қай ұшы солтүстік екенін анықтап, кілтті ажырат.
- 3
Ток көзінің қысқыштарындағы сымдардың орнын ауыстырып, кілтті қайта тұйықта және катушканың полюстері орын ауыстырғанына көз жеткіз.
- 4
Катушкаға темір өзек салып, реостатпен ток күшін орнат, оны жаз және электрмагнит қанша қыстырғышты ұстап тұратынын сана.
- 5
Өзекті шығарып, тәжірибені сол ток күшінде қайтала.
- 6
Өзекпен ток күшін реостат арқылы тағы екі рет арттырып, әр жолы қыстырғыштарды сана.
- 7
Катушкада орам саны әр түрлі шықпалар болса, электрмагниттің әсерін бірдей ток күшінде салыстыр.
- 8
Катушканы үстелге қойып, үстін картон парағымен жап, үгінділер себ, кілтті қысқа уақытқа тұйықтап, парақты ақырын қақ. Бейнені сызып, оны жолақ магнит өрісінің бейнесімен салыстыр.
- 9
Кілтті ажыратып, тізбекті бөлшекте.
Қысқаша теория
Тогы бар өткізгіштің айналасында магнит өрісі болады: сым арқылы ток өткенде оның жанындағы компас тілшесі бұрылады. Сымды орамдап орасақ, катушка (соленоид) шығады. Жеке орамдардың өрістері қосылады, сондықтан катушканың ішінде өріс күшті әрі біртекті өріске жақын. Токтың магниттік әсерін алғаш рет 1820 жылы Х. Эрстед тәжірибе арқылы ашқан.
Тогы бар катушканың магнит өрісі жолақ магниттің өрісіне ұқсас: катушканың солтүстік және оңтүстік полюсі болады, күш сызықтары солтүстік ұштан шығып, оңтүстік ұшқа кіреді және катушканың ішінде тұйықталады. Полюстерді оң қол ережесімен табады: катушканы оң қолмен төрт саусақ орамдардағы токтың бағытын көрсететіндей етіп ұстаса, керілген бас бармақ солтүстік полюсті көрсетеді. Токтың бағытын өзгертсе, полюстер орын ауыстырады. Тұрақты магниттен айырмашылығы — катушканың өрісін қосып-ажыратуға және оның күшін өзгертуге болады.
Электрмагнит — темір өзегі бар катушка. Катушканың өрісінде өзек магниттеліп, оның өрісін бірнеше есе күшейтеді. Ток күші неғұрлым көп, орам саны неғұрлым көп болса және катушкада темір өзек болса, электрмагниттің әсері соғұрлым күшті. Электрмагниттер көтергіш крандарда, электр қоңырауларында, релелерде және электр қозғалтқыштарында қолданылады.
Виртуалды тәжірибе
«Электр лабораториясы» симуляциясында «Электромагнит және компас» сұлбасын аш. Кілтті тұйықтап, катушканың жанындағы компас тілшесі қалай ауытқитынын қара; кілтті ажыратсаң, тілше қайтып оралады. Реостатпен ток күшін өзгертіп, үлкен және аз токта тілшенің қаншалықты ауытқитынын салыстыр. Бақылауларыңды кестеге жаз.
Осы тақырыптағы тағы бір симуляция: Электромагнит: күші неге тәуелді
Өлшеу кестесі
№9 зертханалық жұмыс · Физика, 8 сынып. Электрмагнитті құрастыру және оның әсерін сынау
Аты-жөні, сыныбы: ____________________ Күні: __________
| Тәжірибе № | I, А | Өзек: бар / жоқ | Орам саны | Ұсталған қыстырғыштар саны |
|---|---|---|---|---|
| 1 | ||||
| 2 | ||||
| 3 | ||||
| 4 | ||||
| 5 |
Есептеу және қорытынды
Жұмыста формула бойынша есептеу қажет емес: нәтижелер кесте бойынша салыстырылады.
Ток күші бірдей болғанда өзекпен және өзексіз ұсталған қыстырғыштар санын салыстыр. Мысалы (шартты нәтижелер): I = 0,5 А кезінде өзексіз — 0 қыстырғыш, өзекпен — 6; I = 1,0 А кезінде өзекпен — 12. Демек, өзек электрмагнитті күшейтеді, ал ток күші артқанда оның әсері де артады.
Тогы бар катушка мен жолақ магнит үшін «ұқсастық» және «айырмашылық» деген екі баған құр: полюстер, күш сызықтарының түрі, өрісті ажыратуға бола ма, полюстерді ауыстыруға бола ма.
Қыстырғыштар саны — шамамен алынған баға: ол өзекті қалай жақындатқанға тәуелді. Әр тәжірибені 2–3 рет қайталап, орташа мәнін ал.
Қорытынды үлгісі: Жұмыс барысында электрмагнит құрастырып, оның әсері ток күші … , орам саны … және … болғанда күшейетінін анықтадым. Тогы бар катушканың магнит өрісі … өрісіне ұқсас: оның … бар. Тұрақты магниттен айырмашылығы — электрмагниттің өрісін … және … болады.
Бақылау сұрақтары
Электрмагнит деген не?
Жауабын көру
Ішінде темір өзегі бар тогы бар катушка. Өзек магниттеліп, катушканың магнит өрісін күшейтеді.
Электрмагниттің әсерін қалай күшейтуге болады?
Жауабын көру
Ток күшін немесе катушканың орам санын арттыру керек, не болмаса темір өзек салу керек.
Тогы бар катушканың полюстерін қалай анықтайды?
Жауабын көру
Компаспен немесе оң қол ережесімен: төрт саусақ орамдардағы ток бағытымен бағытталса, керілген бас бармақ солтүстік полюсті көрсетеді.
Тогы бар катушка мен жолақ магниттің өрістері немен ұқсас және немен ерекшеленеді?
Жауабын көру
Күш сызықтарының бейнесі мен полюстері ұқсас. Бірақ катушканың өрісі тек ток болғанда ғана болады, оның күшін өзгертуге, ал токтың бағытын өзгертіп, полюстерін ауыстыруға болады.
Электрмагниттер қайда қолданылады?
Жауабын көру
Болат сынықтарын тасымалдайтын көтергіш крандарда, электр қоңырауларында, релелерде, электр қозғалтқыштарында және дыбыс зорайтқыштарда.
Қауіпсіздік техникасы
- Тізбекті тек кілт ажыратулы кезде құрастыр және өзгерт, мұғалім тексергеннен кейін ғана тұйықта.
- Тізбекті ұзақ тұйық ұстама: үлкен токта катушка мен реостат қызады.
- Тізбек тұйық кезде жалаңаш сымдар мен қысқыштарды ұстама.
- Үгінділерді қолмен ұстама, оларды тікелей катушкаға себуге болмайды; жұмыстан кейін қолыңды жу.
- Күйік иісі шықса немесе амперметр тілі шкаладан асса, кілтті бірден ажыратып, мұғалімге айт.
Мұғалімге
Осы жұмыстың тақырыбына ҚМЖ мен БЖБ-ны Bilim Plus Ұстаз кабинетінде ЖИ оқу мақсаттарының коды бойынша жинайды. Симуляцияны сыныпқа беруге не тақтаға шығаруға болады.
Жиі қойылатын сұрақтар
- Жұмысты құралдарсыз орындауға бола ма?
- Иә, «Электр лабораториясы» симуляциясында «Электромагнит және компас» сұлбасымен виртуалды зертханалық жұмыс жүргізуге болады. Нәтижені журналға мұғалімнің талабы бойынша жаз.
- Қорытындыны қалай жазу керек?
- Электрмагниттің әсері неге тәуелді екенін атап, оны кестедегі сандармен дәлелде. Содан кейін тогы бар катушка мен жолақ магнит өрістерінің ұқсастықтары мен айырмашылықтарын жаз.
- Неге компас тілшесі тек кілт тұйық кезде ғана ауытқиды?
- Катушканың магнит өрісін электр тогы тудырады. Ток жоқ болса, өріс те жоқ, сондықтан тілше солтүстік–оңтүстік бағытына қайта оралады.