Experimente demonstrative - vezi T II, §§ 2 și 50. Dispozitive simplificate - .. R vezi III, § 49. Figurile și desene în lecții - .. R cm IV, § 68 ...
2. Observații metodologice. pentru a comunica cu departamentul anterior, la începutul studiului subiectului este necesar să se ridice problema, aproximativ, sub forma în care a apărut în M. Faraday [1]. Dacă un conductor cu curent într-un câmp magnetic intră în mișcare, atunci, la rândul său, mișcarea conductorului în câmp poate conduce la apariția unui curent? Cu alte cuvinte, se pune problema posibilității de a transforma energia mecanică în energie electrică.
dificultăți metodologice în studiu, fenomenul dispozitivului de inducție electromagnetică și principiul acțiunii și dinam cauzate de aceiași factori care au arătat în § 101, 2. Cu toate acestea, este mai ușor de depășit, deoarece aceste probleme au fost deja tratate în studiul anterior al motorului electric. Pentru a simplifica prezentarea și asigura disponibilitatea materialului pentru ca elevii să recurgă, cu excepția experimente demonstrative, la utilizarea pe scară largă a manualelor sub formă de cadre sau prezintă cu inele și colector (cm. T. II, § 50, 7, fig. 377, 389 și 390 ), precum și utilizarea imaginilor explicative. Când desenați pe bord este necesar să se renunțe la desene în proiecție oblică și dând imaginea condiționată sub formă de secțiuni, cum ar fi cea prezentată în figura 242. Având în vedere că elevii nu au nici o idee despre forța electromotoare, până în prezent, în scopul de a simplifica prezentarea, atunci când se analizează fenomenul de inducție electromagnetică, și întrebări ulterioare, este necesar vorbim despre curentul electric indus în conductori și nu despre forța electromotoare indusă, care nu este din punct de vedere științific corect din punct de vedere științific.
Dificultăți în studierea fenomenului de inducție apar, de asemenea, din cauza faptului că galvanometrul demonstrativ folosit în școală nu este suficient de sensibil. Prin urmare, fenomenul trebuie să fie prezentat într-o formă foarte complicată, excitând curentul în bobină, și nu în conductorul direct.
3. Inducția electromagnetică. Prezentarea acestei probleme nu numai în școală, dar și în manuale este nesatisfăcătoare. Datorită imperfecțiunii metodologice a aparatului, este posibilă numai detectarea apariției unui curent de inducție în experimente, dar nu justificarea relației existente între direcțiile câmpului, mișcarea mecanică și direcția curentului.
1) Bobina de inducție, care este de obicei disponibilă la școală, trebuie să fie recunoscută ca necorespunzătoare din punct de vedere metodic. Trebuie utilizată o bobină specială, pe care direcția înfășurării este vizibilă pentru studenți și în care firele sunt vopsite în culori diferite (vezi Volumul II, Figura 40).
2) trebuie să fie în interiorul galvanometru de afișare, dacă este necesar, pentru a face reconectarea de fire, ceea ce duce la bornele sale, să aibă loc la un curent de deflexie (cm. T. II, § 45, fig. 323).
3) Într-o demonstrație de utilizare nu este simplă, și un magnet în formă de U, deoarece modelul de câmp al acesteia din urmă este mai ușor decât primul (a se vedea. Vol. II, fig. 399 și 401).
Numai atunci când aceste condiții sunt respectate, relația stabilită de regula dreptei drepte poate fi stabilită relativ simplu prin experiență.
Fenomenul de inducție este studiat în următoarea formă:
1) Curentul de inducție apare când conductorul se deplasează pe liniile de forță ale câmpului, dar nu de-a lungul acestora (Figura 244).
2) Fenomenul de inducție este observat nu numai atunci când bobina se mișcă în jurul poliilor conductorului față de câmp, dar și față de conductor, adică cu mișcarea relativă a câmpului și a conductorului.
3) Patru posibile mișcare cazuri conductor în jurul polilor magnetici sunt reduși la două cazuri majore de deplasare relativă a conductorului liniile câmpului (Fig. 245).
4) Direcția curentului de inducție, în funcție de direcția câmpului și de mișcare, este determinată de regula mâinii drepte.
Este recomandabil să se ia în considerare regula Lenz, care este mai rațional să se efectueze mai târziu - când se instalează un experiment care detectează rezistența ancorei dinamice sub încărcătura sa.
Obținerea de inducții de către un electromagnet nu poate fi demonstrată, deoarece nu introduce nimic fundamental nou. Demonstrarea apariției unui curent în bobina secundară în cazul întreruperilor curente în bobina primară servește ca o introducere la întrebarea transformatorului și, prin urmare, trebuie efectuată la începutul următorului subiect.
Când studiați regula dreptei, urmați prevederile paragrafelor 101, 3, desfășurați sesiuni de instruire cu întreaga clasă.
Schițele profesorului de pe tablă și elevii din notebook-uri trebuie să corespundă tuturor cazurilor posibile de deplasare a bobinei în raport cu poli (figurile 244 și 245).
Chestiunea acestor cifre este discutată în detaliu în vol. IV, § 68, 1 (Figurile 303-308).
4. Obținerea unui curent alternativ prin rotirea cadrului. Pentru experimentul principal, care servește pentru detectarea apariției curentului alternativ la rotirea cadrului într-un câmp magnetic, o bobină este descrisă în m. II, § 50, 6 (Fig. 393). Judecata privind schimbarea direcției curentului când cadrul trece prin poziția neutră se face pe baza devierii săgeții galvanometrului demonstrativ. Explicația fenomenului observat este dată în baza regulii mâinii drepte prin intermediul unui circuit de demonstrație cu inele (Fig. 246 și cm. T. II, fig. 389) și imaginile preformate precum Figura 242. Acest circuit, ca și în studiul mișcării conductorului, Pentru a simplifica explicația, este necesar să picteze părțile sale individuale în culori diferite.
Elevii ar trebui să fie familiarizați cu principalele diferențe dintre AC și DC:
1) Schimbarea curentului alternativ la aceleași intervale de timp. direcția spre dreapta.
2) Puterea unui curent alternativ în timpul unei astfel de perioade de timp crește continuu până la o anumită valoare maximă și apoi scade la zero.
3) Timpul în care curentul alternativ curge atât în acea direcție cât și în direcția opusă se numește perioada curentului alternativ. Este de dorit să se dea un grafic al curentului alternativ (vezi vol. IV, figura 306).
În concluzie, este necesar să se ia în considerare un dispozitiv cu inele mașină magnetoelectric și arată efectele sale, nakalivaya bec (a se vedea. T. II, § 50, 8, și Fig. 394). Aceasta explică de ce corpul ancorei este realizat din fier, iar înfășurarea este făcută dintr-un număr semnificativ de ture.
Având în vedere înlocuirea magneților cu electromagneți, o astfel de mașină poate fi considerată un prototip de mașini moderne de curent alternativ (alternatoare) utilizate în inginerie. Denumirea mașinilor AC de către dinamuri este incorectă [3].
5. Efectul de îndreptare al colectorului. Dynamo. Efectul de rectificare al colectorului este determinat prin utilizarea circuitului cu colectorul și recurgerea la modele pre-fabricate, precum cele prezentate în Figura 247 [4]. Apoi, demonstrează mașinile magnetoelectric cu colector (cm. T. II, fig. 394), arătând bec nakalivaya și folosind demonstrație galvanometru că aparatul dă un curent continuu. De asemenea, este util să spunem despre dispozitivul unei lanterne cu o mașină magnetoelectrică (vezi Vol. II, Fig. 395, II). Arătând că, în mașinile tehnice în locul magneților folosite pentru a spori acțiunea electromagneților, studenții sunt introduse la principiul dinam constă în faptul că curentul prin inductor la puterea preluată din dinam ancoră, care este proprietatea sa caracteristică.
Studenții văd cu ușurință identitatea în dispozitivele unui dinam și ale unui motor DC. Prin urmare, problema reversibilității dinamului, așa cum o demonstrează experiența, nu este dificilă.
6. Dynamo ca un convertor al energiei mecanice în energie electrică. Cea mai importantă importanță fundamentală este experiența care arată că puterea mecanică consumată de dinamă depinde de energia electrică furnizată de dinam. Un astfel de fenomen este detectat de viteza de schimbare a sarcinii care se încadrează, care antrenează dinam (cm. T. II, § 50, 3) pentru sarcina sa electrică, în comparație cu operațiunea de mers în gol. În legătură cu acest experiment și fenomenul de reversibilitate a dinamului, așa cum sa menționat în secțiunea 3, regula Lenz trebuie clarificată. Pe baza comparației dintre mâinile dreapta și stânga reguli și cifre este posibil să se aducă elevilor la concluzia că inductivi curent are întotdeauna o direcție care creează o forță care se opun mișcării produse. În plus, se introduce conceptul de eficiență. Dynamo și valoarea sa ridicată sunt indicate pentru cele mai avansate mașini. Introducerea eficienței produce, pornind de la legea conservării energiei și accentuând astfel universalitatea celor din urmă.
În concluzie, invenția examinează valoarea generatorului mecanice de energie electrică, care a făcut posibilă obținerea de curenți mari și lăsate să intre utilizarea pe scară largă a energiei electrice în domeniu și viața.
7. Informații istorice. Considerarea importanței invenției unui generator mecanic de energie electrică trebuie să fie însoțită de un raport al informațiilor istorice relevante. Printre acestea se numără: 1) istoria descoperirii inducției electromagnetice de către M. Faraday; 2) Biografia lui M. Faraday (§§ 9 și 10); 3) informații succinte despre invenția dinamului și 4) istoria descoperirii reversibilității dinamului. Studiul biografiei lui M. Faraday are o semnificație educațională foarte mare.
În plus față de povestea Faraday, studenții ar trebui să fie familiarizat cu viața și cele mai importante descoperiri ale omului de știință rus Heinrich Lenz, care și-a dedicat întreaga viață studiului principalelor fenomene-mgnito electrice. Cel mai important ar trebui să fie luate în considerare descoperirea legii stabilirea direcției curentului indus (regula Lenz) și, astfel, este în întregime legat de fenomenul mișcării conductorului într-un câmp magnetic și fenomenul de inducție electromagnetică (a se vedea. Secțiunea 6). Această descoperire a fost de mare importanță fundamentală și completată de o serie de alte lucrări mai mult pe electromagnetism Lenz, ca primă decisivă pentru activitatea științei mondiale pe teoria mașinilor electromagnetice. Prin urmare, informarea studenților despre akademiko Lenz numai ca un om de știință, a descoperit legea Joule, este inadecvat.
8. Sarcini. Sarcinile sunt utilizate în același scop și de același tip, ca în „mișcarea conductorului“ subiectul. Un interes deosebit și utilitatea sunt probleme-întrebări cu privire la curentul alternativ, oferind prezice ce se va întâmpla: acțiunea termică, electroliza de sulfat de cupru și apă și podkislonnoy atracție de fier electromagnet (a se vedea T II, § 51, Figura 2 și 406 ...).
9. Ajutoare pentru instruire. În plus față de contururile de mai sus cu inele și un colector, ar trebui să se utilizeze o imagine explicativă: "Dispozitivul unui generator de curent constant. Este utilă demonstrarea diapozitivelor cu imaginea mașinilor (generatoarelor) utilizate în tehnica curenților DC și AC. Este chiar mai bine să arătați fragmentele relevante din film: "Transformarea energiei mecanice în energie electrică".
O impresie extrem de puternică asupra elevilor este demonstrată prin demonstrarea modelului actual al centralei electrice cu aburi.
10. Activități extracurriculare. După cum se indică în § 49, 15 organizație de dorit dedicată M. Faraday, sau eliberarea ziarului de perete corespunzător. Pentru cercurile de studiu de formare subiect shirokio deschide oportunități pentru studierea AC pe o serie de experimente (a se vedea. T. II, § 51, 2, etc. III, § 2,7).
- ↑ Faraday a ridicat problema "transformării magnetismului în electricitate".
- ↑ Regula se referă la mișcarea unui fir, nu a unui câmp magnetic.
- ↑ Principiul dinamico-electric constă în alimentarea inductorului (electromagnetelor) cu curentul de la armătura mașinii. Datorită magnetismului rezidual la poli, dinamul este capabil de auto-excitație la pornire.
- ↑ simplificare considerabilă în privința explicării atins atunci când desenele cadrelor didactice prin creioane (Fig. 230, II) și studenților prin intermediul creioane colorate.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: