Магнитное поле катушки с током. Электромагниты

В этой теме учащиеся неявно знакомятся с таким важным свойством магнитного поля, как принцип суперпозиции полей. Как известно, он состоит в том, что при наличии нескольких источников поля (например, нескольких проводников с током) магнитное поле в любой точке пространства определяется сложением (векторным) отдельных полей. Это справедливо и для электрического поля.

Повторяют опыт Эрстеда с линейным проводником и показывают усиление действия магнитного поля на магнитную стрелку при увеличении силы тока. Сообщают учащимся, что на практике удается значительно усилить действие магнитного поля в какой-либо точке пространства, используя не прямые проводники с током, а проволочные катушки.

Сначала рассматривают простейший случай: один виток с током (круговой ток). Демонстрируют действие на магнитную стрелку поля кругового тока (используется виток провода диаметром 15 см, располагая его в плоскости меридиана, а магнитную стрелку — в центре витка). Свернув несколько витков провода в катушку и скрепив ее изолентой, демонстрируют усиление магнитного действия. Предлагают учащимся объяснить результат опыта. Ответ: при одной и той же силе тока магнитное поле катушки с током из нескольких витков оказывается значительно сильнее магнитного поля одного витка катушки, благодаря тому, что магнитные поля отдельных витков суммируются.

Магнитное действие катушки с током можно еще более усилить, используя железный сердечник, что подтверждают опытом по сравнению действий на магнитную стрелку магнитного поля катушки с током без железного сердечника и с железным сердечником внутри.

Сообщают, что такая катушка с железным сердечником представляет собой простейший электромагнит.

Приводят примеры применения электромагнитов: в подъемных кранах (желательно показать модель крана, собранного из деталей детского «Конструктора» для сборки механических моделей); в двигателях; в генераторах тока; в ускорителях заряженных частиц и др. Наибольшие по размерам магниты применяются в ускорителях заряженных частиц (кольцевые электромагниты диаметром в несколько сот метров; например, ускоритель в Серпухове имеет электромагнит диаметром 472 м).

Устройство и принцип действия электромагнитного реле можно изучить на простейшей установке, основную часть которой составляет школьный электромагнит 1 (рис. 4). Якорь 2 электромагнита привязывают к стальной линейке или ножовочному полотну 3. При включении обмотки электромагнита в цепь последний притягивает якорь и замыкает контакты 4, включая тем самым электродвигатель или другую нагрузку.

Программой предусмотрено выполнение лабораторной работы по сборке и испытанию электромагнита. В порядке индивидуальных заданий желающим учащимся можно предложить работы по сборке электромагнитного реле.

Рисунок 4

Материалы по педагогике:

Коммуникативные, социальные и лингвистические барьеры в организации деловой письменной коммуникации
Деловое общение – это сложный многоплановый процесс развития контактов между людьми в служебной сфере. Его участники выступают в официальных статусах и ориентированы на достижение цели, конкретных задач. Специфической особенностью названного процесса является регламентированность, т.е. подчинение у ...

Технология воспитательной работы с коллективом класса
Воспитательная система класса – это способ организации жизнедеятельности и воспитания членов классного сообщества, представляющий собой целостную и упорядоченную совокупность взаимодействующих компонентов и способствующий развитию личности и коллектива. Наиболее существенные и важные компоненты вос ...

Закаливание водой
Еще древние греки считали, что «вода смывает все душевные страдания». Вследствие большой теплопроводности вода является более эффективным средством закаливания и оказывает гораздо большее термическое воздействие, чем воздушная ванна той же температуры. Кроме того, вода оказывает механическое (масси ...