Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».
§ 16. Явище електромагнітної індукції. Промислові джерела електричної енергії
Завдання 1 (с. 119)
Аналіз умов виникнення індукційного струму
Проаналізувати таблицю 1 (де описано дії з магнітом і котушкою) та сформулювати висновок щодо: 1) умов виникнення струму; 2) впливу напрямку руху магніту на напрямок струму; 3) впливу зміни полюса магніту на напрямок струму.
Розв’язання
Визначаємо умови виникнення струму: порівнюємо досліди, де стрілка гальванометра відхиляється (магніт рухається), з тими, де вона нерухомо (магніт нерухомий).
Аналізуємо зміну напрямку при русі: порівнюємо наближення північного полюса з наближенням південного або виведенням магніту.
Висновуємо залежність від полярності: помічаємо, що протилежні полюси викликають струм у протилежних напрямках.
Відповідь:
1) Індукційний струм виникає лише при відносному русі магніта й котушки (зміні магнітного потоку); 2) При зміні напрямку руху (наближення замість віддалення або навпаки) напрямок індукційного струму змінюється на протилежний; 3) При зміні полюса магніту, що наближається до котушки, напрямок індукційного струму також змінюється на протилежний.
Завдання 2 (с. 119)
Вплив швидкості та кількості магнітів на силу струму
Проаналізувати таблицю 2, де описано чотири досліди з різними швидкостями введення магніта (швидко/повільно) та кількістю магнітів (один/два), і визначити залежність сили струму I від цих факторів.
Розв’язання
Порівнюємо досліди 1 (швидко) і 2 (повільно): помічаємо, що при швидкому введенні струм сильніший.
Порівнюємо досліди 3 (два магніти, швидко) і 4 (два магніти, повільно): знову бачимо перевагу швидкості.
Порівнюємо досліди 1 і 3: при однаковій швидкості введення двох магнітів струм сильніший, ніж одного.
Відповідь:
Сила індукційного струму зростає зі збільшенням швидкості відносного руху магніта й котушки; сила струму також зростає зі збільшенням магнітної індукції (збільшенням кількості магнітів або їхньої сили).
Завдання 3 (с. 119)
План експерименту для двох котушок на спільному осерді
Скласти план проведення експериментів із дослідження умов виникнення індукційного струму, коли дві котушки надіто на спільне осердя (як показано на рисунку в творчому завданні), та сформулювати висновок.
Розв’язання
Підготувати установку: дві котушки на спільному осерді, першу підключити до джерела струму з ключем, другу — до гальванометра.
Провести досліди: а) замкнути ключ у первинній котушці і зафіксувати показання гальванометра; б) розімкнути ключ; в) змінити силу струму в первинній котушці (перемістити реостат).
Записати результати: струм виникає лише в моменти зміни струму в першій котушці, а не при сталому струмі.
Відповідь:
План: 1) Замкнути ключ у первинній ланцюгу (струм з'являється) — стрілка гальванометра відхиляється; 2) Розімкнути ключ (струм зникає) — стрілка відхиляється в протилежний бік; 3) Змінити силу струму в первинній котушці — спостерігається тимчасове відхилення стрілки. Висновок: Індукційний струм виникає у вторинній котушці лише тоді, коли змінюється магнітне поле первинної котушки (при вмиканні, вимиканні або зміні сили струму).
Завдання 4 (с. 119)
Рух магніту відносно котушки
У таблиці наведено опис результатів дослідів (наближення та віддалення магніту) і пояснення. Потрібно визначити, як має рухатися магніт, щоб кількість ліній магнітної індукції збільшувалась.
Розв’язання
Аналізуємо текст таблиці: «Якщо магніт наближають до котушки, то кількість ліній магнітної індукції, що пронизують котушку, збільшується».
Висновкуємо, що рух має бути спрямованим на зближення магніту та котушки.
Відповідь:
Магніт має наближатися до котушки (або котушка — до магніту).
Завдання 5 (с. 119)
Взаємодія при віддаленні магніту
У таблиці описано, що якщо магніт віддаляють від котушки, то котушка притягується до магніту. Потрібно пояснити поведінку котушки в цей момент.
Розв’язання
Спостерігаємо за таблицею: при віддаленні магніту стрілка гальванометра показує струм, який змінює напрямок порівняно з випадком наближення.
Визначаємо взаємодію: котушка діє як електромагніт, полюс якого обернений до віддаляючогося магніту різна назва (притягується).
Відповідь:
Котушка притягується до магніту, намагаючись зменшити зміну магнітного потоку.
Завдання 6 (с. 119)
План експерименту з двома котушками
Потрібно продумати й записати план проведення експериментів із дослідження умов виникнення індукційного струму для випадку, коли дві котушки надіто на спільне осердя.
Розв’язання
Підготувати установку: на одне осердя надягаємо дві котушки, першу підключаємо до джерела струму з ключем і реостатом (або батарейкою), другу — до гальванометра.
Виконати досліди: а) замкнути ключ у ланцюзі з джерелом; б) розімкнути ключ; в) плавно змінити опір реостата (змінити силу струму).
Спостерігати за відхиленням стрілки гальванометра лише в моменти зміни стану ланцюга (замикання/розмикання) або при зміні сили струму.
Відповідь:
План: 1) Зібрати схему з двома котушками на спільному осерді; 2) У першій котушці замкнути ланцюг (або змінити струм); 3) Спостерігати відхилення стрілки гальванометра в другій котушці. Висновок: індукційний струм виникає, коли змінюється магнітне поле (при включенні/вимкненні або зміні сили струму).
Завдання 7
Аналіз умов виникнення індукційного струму
Проаналізувати таблицю 1 (де описано дії з магнітом і котушкою) та сформулювати висновок щодо: 1) умов виникнення індукційного струму в замкненій котушці; 2) зміни напрямку струму при зміні напрямку руху магніту; 3) зміни напрямку струму при зміні полюса магніту, який наближається до котушки.
Розв’язання
Визначаємо умову виникнення струму: зіставляємо дії «Вводимо магніт», «Виводимо магніт» (відхилення є) з дією «Залишаємо магніт нерухомим» (відхилення немає). Отже, струм виникає при відносному русі магніта й котушки.
Порівнюємо введення північного полюса та виведення його: стрілка відхиляється в різні боки. Висновок: зміна напрямку руху (введення чи виведення) змінює напрямок індукційного струму.
Порівнюємо введення північного полюса та введення південного полюса: стрілка відхиляється в різні боки. Висновок: зміна полюса магніта, що наближається, змінює напрямок індукційного струму.
Відповідь:
1) Індукційний струм виникає лише при відносному русі магніта й котушки (при введенні або виведенні магніта). 2) Напрямок індукційного струму змінюється на протилежний, якщо змінити напрям руху магніта (віддати замість того, щоб наблизити, або навпаки). 3) Напрямок індукційного струму змінюється на протилежний, якщо змінити полюс магніта, який наближається до котушки.
Завдання 8 (с. 119)
Дослідження чинників впливу на силу індукційного струму
Виконати досліди за таблицею 2 (швидке/повільне введення одного чи двох магнітів) та сформулювати висновок щодо залежності сили струму від швидкості руху та значення магнітної індукції зовнішнього поля.
Розв’язання
Порівнюємо досліди 1 і 2: при швидкому введенні магніта сила струму більша, ніж при повільному. Висновок: чим більша швидкість відносного руху, тим більша сила індукційного струму.
Порівнюємо досліди 1 і 3 (або 2 і 4): при введенні двох магнітів (сильніше поле) сила струму більша, ніж при введенні одного магніта за тих самих умов швидкості. Висновок: чим більше магнітна індукція зовнішнього поля, тим більша сила індукційного струму.
Відповідь:
1) Сила індукційного струму залежить від швидкості відносного руху магніта й котушки: чим швидше рухається магніт, тим більша сила струму. 2) Сила індукційного струму залежить від значення магнітної індукції зовнішнього поля: чим більше магнітне поле (наприклад, два магніти замість одного), тим більша сила струму.
