Електромагніти

 
 

Магнітне поле котушки зі струмом. Як було з’ясовано в попередніх параграфах, навколо будь-якого провідника зі струмом існує магнітне поле. За допомогою установки, що зображена на малюнку 38, а можна спостерігати магнітне поле витка зі струмом. Якщо замкнути електричне коло, то залізні ошурки, насипані на горизонтальну пластинку, розташуються колами навколо точок перетину витка з пластинкою (мал. 38, б). Це пояснюється тим, що виток зі струмом можна уявно поділити на велику кількість ділянок, кожну з яких можна вважати близькою до прямолінійного провідника зі струмом. Більш потужне магнітне поле можна отримати за допомогою котушки, що складається з великої кількості витків дроту, по якому протікає електричний струм (мал. 38, в). У цьому разі магнітні поля окремих витків взаємно підсилюються й результуюче магнітне поле виявляється значно потужнішим. Як видно на малюнку 38, г, лінії індукції магнітного поля котушки всередині її витків мають вигляд паралельних прямих, розташованих уздовж осі котушки. Лінії індукції магнітного поля навколо котушки є замкнутими кривими.



 

Щоб отримати магнітне поле з паралельними магнітними силовими лініями, як кажуть, однорідне магнітне поле, застосовують довгі котушки, які отримали назву соленоїди (від грец. solen — трубка). У такому випадку напрямок магнітних силових ліній і напрямок вектора індукції магнітного поля збігаються.

Розгляньте ще раз уважно малюнок 38, г. Що вам нагадує вигляд магнітного поля котушки? Здогадались? Якщо ні, зверніться до малюнка 7, в у § 2 (с. 12). Магнітне поле котушки зі струмом подібне до магнітного поля плоского постійного магніту. Це підтверджено й дослідами: на кінцях котушки магнітне поле інтенсивніше, тобто котушка зі струмом має два полюси — північний і південний.

У магнітному полі Землі котушка зі струмом поводить себе так само, як і магнітна стрілка. Якщо котушку зі струмом вільно підвісити на достатньо довгих і гнучких провідниках, то вона встановиться таким чином, що один її кінець вказуватиме на північ, а другий — на південь.

Магнітні полюси котушки можна визначити за допомогою магнітної стрілки або знаючи напрямок струму у витках котушки (за правилом свердлика чи правої руки).

Правило свердлика. Якщо ручку свердлика обертати в напрямку струму у витках котушки, то напрямок поступального руху його вістря вказуватиме на північний полюс магнітного поля котушки (мал. 39, а).

Правило правої руки. Якщо праву руку розмістити так, щоб чотири пальці вказували на напрямок струму у витках котушки, то відігнутий великий палець вказуватиме на північний полюс магнітного поля котушки (мал. 39, б).

Поза котушкою силові лінії магнітного поля спрямовані від його північного полюса до південного.

За цими самими правилами можна визначити напрямок струму у витках котушки (полярність її включення), якщо відоме розміщення полюсів її магнітного поля.


Як посилити магнітну дію котушки зі струмом. Можливо, ви вже й самостійно можете зробити такі висновки: щоб підсилити магнітне поле котушки, потрібно збільшити кількість витків та/або збільшити силу струму в її витках. Переконаємось у цьому на дослідах.

Розглянемо електричне коло, яке складається з послідовно з’єднаних джерела струму, котушки, реостата та вимикача (мал. 40). Для виявлення магнітного поля котушки зі струмом використаємо залізні цвяхи. Замкнемо коло. Цвяхи притягнуться до котушки зі струмом унаслідок дії її магнітного поля. За допомогою реостата змінюватимемо силу струму в котушці. При збільшенні сили струму дія магнітного поля котушки зі струмом підсилюється (мал. 40, б). При значному збільшенні значення сили струму побачимо, що цвяхи притягуватимуться до котушки навіть тоді, коли вона перебуватиме на досить значній відстані від них. При зменшенні сили струму в котушці її магнітне поле слабшає.

А чи існує спосіб посилення магнітного поля котушки зі струмом без збільшення сили струму й кількості витків? Як виявилось, магнітне поле котушки при сталій силі струму в ній можна значно підсилити, якщо помістити в неї залізне осердя. Розглянемо котушку зі струмом, до якої притягуються залізні цвяхи (мал. 41, а).

Мал. 41. Дослідження магнітної дії котушки залежно від наявності залізного осердя

Не змінюючи силу струму у витках котушки, помістимо в неї залізне осердя (мал. 41, б). Помітимо, що до котушки з осердям значно інтенсивніше притягуються цвяхи. Отже, завдяки наяв-

ності осердя дія магнітного поля котушки зі струмом збільшилася. (Спробуйте пояснити цю властивість самостійно. Для цього ще раз зверніться до § 3.)

Електромагніти. Котушку із залізним осердям усередині називають електромагнітом.

Найпростіший електромагніт можна виготовити, намотавши кілька витків ізольованого дроту на залізний цвях (гвинт). Якщо кінці провідника приєднати до гальванічного елемента, то виготовлений вами електромагніт почне притягувати маленькі металеві предмети, наприклад скріпки (мал. 42, а).

Для збільшення притягальної дії електромагнітів використовують дві котушки, які під’єднують до джерела струму послідовно й закріплюють на U-подібному осерді (мал. 42, б).

У техніці та на виробництві широко використовують промислові електромагніти (мал. 43).

Речовини, що намагнічуються в зовнішньому магнітному полі й підсилюють його, поділяються на магнітотверді та магнітом’які матеріали. Магнітотверді матеріали використовуються для виготовлення постійних магнітів. Такі матеріали довго зберігають стан намагніченості навіть після припинення дії зовнішнього магнітного поля.

Осердя промислових електромагнітів виготовляють з магнітом’яких матеріалів. Котушки таких магнітів виготовляють з великою кількістю витків, намотуючи їх у декілька шарів. Електромагніти з осердям з магнітом’яких матеріалів знайшли широке застосування, оскільки швидко розмагнічуються при вимиканні струму, а їх магнітну дію можна легко регулювати, змінюючи силу струму в котушці. Електромагніти з великою підйомною силою використовують для перенесення залізних виробів та брухту чорних металів.

Електромагніти використовують не лише для перенесення металобрухту. У магнітному сепараторі (мал. 44) електромагніт використовують для очищення зерна від насіння

бур’янів. Для цього в зерно додають дрібні залізні ошурки, які не прилипають до гладенької поверхні зерна, але прилипають до насіння бур’янів. З бункера зерно потрапляє на барабан, усередині якого є електромагніт. Коли барабан обертається, насінини бур’янів разом із залізними ошурками притягуються до нього, а зерно — ні. Завдяки цьому й відбувається очищення зерна.

Електромагніти є основними складовими частинами електромагнітних реле, які працюють при порівняно малих струмах, але дозволяють автоматично замикати та розмикати електричні кола з великими робочими значеннями сили струму.

Формуємо КОМПЕТЕНТНІСТЬ

Я поміркую й зможу пояснити

1. Як визначають напрямок магнітного поля всередині колового провідника зі струмом? Котушки зі струмом? Як змінити напрямок магнітного поля колового провідника або котушки зі струмом на протилежний?

2. Чим відрізняється магнітне поле всередині котушки зі струмом від магнітного поля одного витка за всіх інших однакових умов?

3. Назвіть способи зміни величини індукції магнітного поля котушки зі струмом.

4. Що називають електромагнітами? Назвіть основні властивості електромагнітів. Наведіть приклади використання електромагнітів.

5. Чому при виготовленні електромагнітів на осердя потрібно намотувати ізольований провід?

Я вмію досліджувати й експериментувати

Виготовити електромагніт можна і в домашніх умовах (мал. 45). Для цього нам знадобляться: залізний цвях (довжиною 7-10 см); ізольований мідний дріт (товщиною 1 мм); наждачний папір; ізоляційна стрічка; батарейка.

Намотайте мідний дріт на цвях. Зверніть увагу на те, щоб кожний наступний виток щільно прилягав до попереднього. Намотати дріт потрібно так, щоб залишилися вільні кінці. Для того щоб дріт не розмотувався, закріпіть його ізоляційною стрічкою. Далі за допомогою наждачного паперу зніміть ізоляцію з кінців дроту. З’єднайте зачищені кінці дроту з полюсами батареї. Після цього ваш електромагніт буде притягувати маленькі металеві предмети.

Я можу застосовувати знання й розв'язувати задачі

В права з

1.

Як буде поводитись котушка, якщо до неї наблизити постійний магніт (мал. 46, а)? Якою буде взаємодія двох котушок зі струмом (мал. 46, б)?

2.

Напрямок струму в обмотках електромагнітів визначте за даними малюнку 47. Відобразіть цей малюнок у зошиті. Позначте полюси магнітів. Намалюйте кілька ліній магнітної індукції біля обох магнітів і в просторі між ними.

3.

Електромагніт має дві обмотки. Чи залежить ефективність електромагніту від способу з’єднання обмоток (мал. 48, а, 6)1

4.

Як зміняться покази динамометра, якщо замкнути електричне коло (мал. 49, а)? Укажіть, до яких полюсів джерела струму під’єднані провідники А і В, якщо при проходженні по ним електричного струму покази динамометра зменшуються (мал. 49, б).

5.

Чи можна так намотати обмотку, щоб у разі проходження електричного струму магнітне поле було відсутнє? Проілюструйте свою відповідь.

6.

Установіть полюси електромагніту (мал. 50). Як зміниться підйомна сила електромагніту, якщо повзунок реостата перемістити ліворуч?

7.

Намалюйте схему електричного кола, у якому під час замикання ключа буде вмикатись електрична плитка, а під час розмикання — електричні лампи (мал. 51).


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА N° І

Складання та випробування електромагніту

Мета роботи навчитися складати прямий і дугоподібний електромагніт з готових деталей та перевірити залежність його дії від кількості витків і сили струму в котушці.

Прилади та матеріали штативи універсальні, джерело живлення (батарея хімічних елементів), реостат, амперметр, вимикач, з’єднувальні провідники, компас, деталі для складання електромагніту (пряме й П-подібне осердя, дві котушки, якір з гачком), набір тягарців і гир (до 10 кг), м’яка підстилка або деко з піском.

вказівки щодо виконання роботи

1. Складіть електричне коло, з’єднавши послідовно батарею, реостат (повзунок у центральному положенні), амперметр, вимикач та одну котушку, надіту на пряме осердя, закріплене у штативі.

2. Замкніть коло й за допомогою компаса визначте магнітні полюси котушки.

3. Підвішуючи тягарці, визначте, яку масу вантажу утримує електромагніт з однією котушкою. Увага! Для виконання досліду під електро-

магнітом установіть деко з піском або постеліть м’яку тканину, щоб не зіпсувати поверхню парти, якщо електромагніт не утримає тягарці.

4. За допомогою реостата збільшуйте силу струму в колі до максимальної. Виявіть й опишіть, як змінилася притягальна дія магніту.

5. Складіть електромагніт із двох котушок (мал. 52, а), надітих на пряме осердя. Котушки з’єднайте послідовно (щоб на їх вільних кінцях утворилися різнойменні полюси). Перевірте полюси за допомогою компаса.

Мал. 52

6. Перемістіть повзунок реостата в центральне положення. Замкніть коло й визначте, вантаж якої маси утримує прямий електромагніт із двох котушок. За допомогою реостата збільшуйте силу струму в колі до максимальної. Виявіть й опишіть, як змінилася притягальна дія магніту.

7. Складіть підковоподібний електромагніт, надівши послідовно з’єднані котушки на осердя у вигляді букви П так, щоб на вільних її кінцях були різнойменні полюси (мал. 52, б).

8. Перемістіть повзунок на реостаті в центральне положення. Замкніть коло й визначте, вантаж якої маси утримує підковоподібний електромагніт.

9. За допомогою реостата збільшуйте силу струму в колі до максимальної. Виявіть й опишіть, як змінилася притягальна дія магніту.

10. Дані, отриманні в ході виконання завдань, запишіть у таблицю.

11. Зробіть висновки.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.