Doświadczenia z magnetyzmu i indukcji
🎯 Po co Ci to?
Magnetyzm i indukcję łatwo pokazać magnesem, zwojnicą i miernikiem. Podstawa wymaga dwóch takich doświadczeń.
✅ Czego się nauczysz
- przeprowadzić i opisać doświadczenia ilustrujące pole magnetyczne i indukcję.
📘 Wyjaśnienie — obowiązkowe doświadczenia
Doświadczenie A — linie pola magnetycznego. Posyp kartkę nad magnesem opiłkami żelaza — ułożą się wzdłuż linii pola, uwidaczniając ich kształt (od N do S). Dla zwojnicy z prądem obraz przypomina pole magnesu sztabkowego.
Doświadczenie B — indukcja elektromagnetyczna. Połącz zwojnicę z czułym miernikiem (galwanometrem) i wsuwaj/wysuwaj magnes — wskazówka drga przy ruchu magnesu, a nie gdy spoczywa. Sprawdź, że szybszy ruch i silniejszy magnes dają większe wychylenie (§9.5). To bezpośrednia demonstracja indukcji i jej związku z ruchem względnym magnesu i zwojnicy.
Doświadczenie C [rozszerzenie] — indukcja bez żadnego ruchu. Ustaw obok siebie dwie zwojnice (najlepiej nasunięte na wspólny żelazny rdzeń). Pierwszą — elektromagnes — zasil z baterii przez wyłącznik, drugą połącz z czułym miernikiem. Niczym nie poruszaj: wskazówka drgnie w chwili włączenia i w chwili wyłączenia prądu, a gdy prąd płynie równomiernie, wróci do zera. Powtórz, zmieniając prąd płynnie suwakiem opornicy — im szybsza zmiana, tym większe wychylenie. Wniosek: indukcję wywołuje każda zmiana strumienia — zarówno względny ruch magnesu i zwojnicy (Doświadczenie B), jak i zmiana natężenia prądu w elektromagnesie, choć nic się przy tym nie porusza (§9.5).
📐 Jak opisać doświadczenie (przypomnienie z §1.5)
Cel/hipoteza → obserwacja → wniosek. W doświadczeniu B zwróć uwagę, że liczy się zmiana pola (ruch), a nie samo jego istnienie — kluczowa obserwacja.
🎒 Zadania
Zadanie 9.9.1. W doświadczeniu B wskazówka drga w przeciwne strony przy wsuwaniu i wysuwaniu magnesu. Dlaczego?
Pokaż rozwiązanie
Bo wsuwanie i wysuwanie to przeciwne zmiany pola (strumień rośnie albo maleje), więc indukowany prąd płynie w przeciwnych kierunkach (zgodnie z regułą Lenza — prąd przeciwdziała zmianie). Stąd przeciwne wychylenia miernika.
🔍 Sprawdź, czy umiesz
- [ ] Zilustrować linie pola magnetycznego i zademonstrować indukcję (ruch magnesu względem zwojnicy).
- [ ] [R] Zademonstrować indukcję także przez zmianę natężenia prądu w elektromagnesie.