Меню

Опыты по демонстрации электрического тока

Система демонстрационных опытов по темам раздела «Постоянный ток и ток в разных средах».

Система демонстрационных опытов по темам раздела «Постоянный ток и ток в разных средах».

1 Действия электрического тока.

hello_html_7b29930.jpg

Тепловое действие тока можно наблюдать, например, присоединив к полюсам источника тока железную или никелиновую проволоку (рис.1). Проволока нагревается и, удлинившись поэтому, слегка провисает. Ее даже можно раскалить докрасна. В электрических лампах, например, тонкая вольфрамовая проволочка накаливайся током до яркого свечения .[5, 10]

hello_html_6894dfa0.jpg hello_html_m884df8b.jpgХимическое действие тока состоит в том, что в некоторых растворах кислот (солей, щелочей) при прохождении через них электрического тока наблюдается выделение веществ, содержащихся в растворе, которые откладываются на электродах, опущенных в этот растворов. Например, при пропускании тока через раствор медного купороса на отрицательно заряженном электроде выделится чистая медь.

Магнитное действие тока также можно наблюдать на опыте. Для этого медный провод, покрытый изоляционным материалом, нужно намотать на железный гвоздь, а концы провода соединить с источником тока. Когда цепь замкнута, гвоздь становится магнитом (намагничивается) и притягивает небольшие железные предметы: гвоздики, железные стружки, опилки. С исчезновением тока в обмотке (при размыкании цепи) гвоздь размагничивается.

2 Измерение силы тока.

hello_html_4d3c74a1.jpg

В цепи, состоящей из источника тока и ряда проводников, соединенных так, что конец одного проводника соединяется с началом другого, сила тока во всех участках одинакова. Это следует из того, что заряд, проходящий через любое поперечное сечение проводников цепи в 1 с, одинаков. Когда в цепи существует ток, то заряд нигде в проводниках цепи не накапливается, подобно тому как нигде в отдельных частях трубы не собирается вода, когда она течет по трубе. Поэтому при измерении силы тока амперметр можно включать в любое место цепи, состоящей из ряда последовательно соединенных проводников, так как сила тока во всех точках цепи одинакова. Если включить один амперметр в цепь до лампы, другой после, то оба они покажут одинаковую силу тока.

3 Измерение напряжения.

Вольтметр включают иначе, чем амперметр. На рисунке изображена электрическая цепь, в которую включены электрическая лампа, амперметр и вольтметр. На рисунке показана схема такой цепи. Амперметром в этой цепи измеряют силу тока в лампе, для этого он включен в цепь последовательно с ней. Вольтметр должен показывать напряжение, существующее на зажимах лампы. Поэтому его включают в цепь не последовательно с лампой, а так, как показано на рисунке и на схеме. Зажимы вольтметра присоединяют к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение. Такое включение прибора называют параллельным. [5]

hello_html_m98d9371.jpghello_html_69b8ad36.jpg

Зависимость силы тока от напряжения. hello_html_7b5a7c38.jpg

Замыкают цепь и отмечают показания приборов. Затем присоединяют к первому аккумулятору второй такой же аккумулятор и снова замыкают цепь. Напряжение на спирали при этом увеличится вдвое, и амперметр покажет вдвое большую силу тока. При трех аккумуляторах напряжение на спирали увеличивается втрое, во столько же раз увеличивается сила тока.

Таким образом, опыт показывает, что во сколько раз увеличивается напряжение, приложенное к одному и тому же проводнику, во столько же раз увеличивается сила тока в нем. Другими словами, сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника.

5.Электрическое сопротивление проводников.

Если вместо железной проволоки АВ включить в цепь такой же длины и сечения никелиновую проволоку СД, то сила тока в цепи уменьшится, а если включить медную EF, то сила тока значительно увеличится.

hello_html_m17846c62.jpg

На рисунке изображена электрическая цепь, в которую включен железный проводник АВ. На этой же панели укреплены проводники из никелина и меди, которые поочередно включают в цепь. Напряжение на концах проводников поддерживается постоянным, а сила тока оказывается различной. Значит, сила тока в цепи зависит не только от напряжения, но и от свойств проводников, включенных в цепь. Зависимость силы тока от свойств проводника объясняется тем, что разные проводники обладают различным электрическим сопротивлением.

6.Закон Ома для участка цепи.

Обобщая результаты опытов, приходим к выводу: сила тока в проводнике обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

hello_html_m149cfc6c.jpg

7.Расчет сопротивления проводника.

никелиновые проволоки одинаковой толщины, но разной длины;

никелиновые проволоки одинаковой длины, но разной толщины (разной площади поперечного сечения);

никелиновую и нихромовую проволоки одинаковой длины и толщины.

Силу тока в цепи измеряют амперметром, напряжение — вольтметром.

hello_html_m49b92826.jpg

Зная напряжение на концах проводника и силу тока в нем, по закону Ома можно определить сопротивление каждого из проводников.

Выполнив указанные опыты, мы установим, что:

из двух никелиновых проволок одинаковой толщины более длинная проволока имеет большее сопротивление;

из двух никелиновых проволок одинаковой длины большее сопротивление имеет проволока с меньшим поперечным сечением;

никелиновая и нихромовая проволоки одинаковых размеров имеют разное сопротивление.

Зависимость сопротивления проводника от его размеров и вещества, из которого изготовлен проводник, впервые на опытах изучил Ом. Он установил, что сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника .

8 Соединение проводников.

1) Последовательное 2) Параллельное

соединение: соединение:

hello_html_7ab89ad0.jpghello_html_m4e1e2dc.jpg

Нагревание проводника с током.

hello_html_46cb22a2.jpg

hello_html_m449bd9e4.jpg

Нагретый проводник ярко светится в темном кабинете. Ярко-оранжевая дуга раскаленного электрическим током проводника неизменно вызывает возгласы восторга у учащихся и запоминается ими на всю жизнь.

10.Плавкий предохранитель.

В изолирующих штативах укреплены две полоски алюминиевой фольги. Концы полосок срезаны под углом. Полоски фольги включены в цепь, состоящую из двух параллельно соединенных ламп мощностью 100 и 500 Вт. Мощная лампа имеет отдельный выключатель.

Перед демонстрацией опыта ученикам объясняют назначение плавкого предохранителя как устройства для защиты электрических цепей от перегрузки. Перегрузка может возникнуть из-за включения дополнительных потребителей электроэнергии или из-за короткого замыкания в цепи.

hello_html_m4841f1eb.jpg

11.Контактная электросварка.

hello_html_m276a6e63.jpghello_html_m6a1f952f.jpg

12 Односторонняя проводимость диода.

hello_html_m6fc2f4f7.jpg

Анод демонстрационного вакуумного диода через гальванометр соединяют с положительным полюсом регулируемого источника тока (ВУП-1 или ВУП-2). Катод диода соединяют с отрицательным полюсом источника тока. Отдельными проводами» нить Накала диода подключают к выводам переменного напряжения 6,3 В.

напряжения в анодной цепи диода, отмечают появление тока, проходящего через диод.

Использование двухэлектродной электронной лампы для выпрямления переменного тока.

Явление односторонней проводимости двухэлектродной электронной лампы применяется для выпрямления переменного тока.

hello_html_408f401c.jpg

14.Зависимость сопротивления металла от температуры.

hello_html_760e3633.jpg

15.Зависимость электропроводности полупроводника от температуры.]

hello_html_64f0c029.jpg

16.Действие автоматического сигнализатора температуры.

hello_html_m2ae78e20.jpg

17. Несамостоятельный разряд.

hello_html_3f8f5246.jpg

Для опыта можно использовать люминесцентную лампу из оборудования физического кабинета даже в том случае, если нити накала лампы перегорели. У лампы с перегоревшими нитями накала штырьки на обоих концах должны быть соединены между собой .

Источник

Опыт Эрстеда. Магнитное поле тока. Взаимодействие магнитов. Действие магнитного поля на проводник с током

1. Опыт Эрстеда заключается в следующем. На столе располагают магнитную стрелку, которая ориентируется с севера на юг в магнитном поле Земли, и параллельно ей сверху проводник, соединённый с источником тока (см. рис. 81). При замыкании цепи стрелка повернётся на 90° и встанет перпендикулярно проводнику.

При размыкании цепи стрелка вернётся в первоначальное положение. Если изменить направление тока на противоположное, то стрелка повернётся в обратную сторону. Опыт Эрстеда доказывает, что вокруг проводника, по которому течёт электрический ток, существует магнитное поле, которое действует на магнитную стрелку.

Опыт Эрстеда показал существование взаимосвязи между электрическими и магнитными явлениями.

Об этой взаимосвязи свидетельствует и опыт, известный как опыт Ампера. Если по двум длинным параллельно расположенным проводникам пропустить электрический ток в одном направлении, то они притянутся друг к другу; если направление тока будет противоположным, то проводники оттолкнутся друг от друга. Это происходит потому, что вокруг одного проводника возникает магнитное поле, которое действует на другой проводник с током. Если ток будет протекать только по одному проводнику, то проводники не будут взаимодействовать.

Читайте также:  Между полюсами магнитов рисунок 114 расположены 4 проводника с током определите в

Таким образом, вокруг движущихся электрических зарядов или вокруг проводника с током существует магнитное поле. Магнитное поле действует на движущиеся заряды. На неподвижные заряды магнитное поле не действует.

Силовой характеристикой магнитного поля является величина, называемая магнитной индукцией. Обозначается магнитная индукция буквой ​ \( B \) ​. Магнитная индукция является векторной величиной, т.е. имеет определённое направление. Это наглядно проявляется в опыте со взаимодействием параллельных проводников с током. Направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением северного полюса магнитной стрелки в данной точке поля.

2. Обнаружить магнитное поле вокруг проводника с током можно с помощью либо магнитных стрелок, либо железных опилок, которые в магнитном поле намагничиваются и становятся магнитными стрелками. На рисунке 87 изображён проводник, пропущенный через лист картона, на который насыпаны железные опилки. При прохождении по проводнику электрического тока опилки располагаются вокруг него по концентрическим окружностям.

Линии, вдоль которых располагаются в магнитном поле магнитные стрелки или железные опилки, называют линиями магнитной индукции. Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки, принято за направление линий магнитной индукции. Вектор магнитной индукции направлен по касательной к линии магнитной индукции в каждой точке поля.

Как следует из результатов опыта Эрстеда и опыта по взаимодействию параллельных проводников с током, направление линий вектора магнитной индукции (и линий магнитной индукции) зависит от направления тока в проводнике. Направление линий магнитной индукции можно определить с помощью правила буравчика. Для линейного проводника оно следующее: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитной индукции.

3. Если пропустить электрический ток по катушке, то опилки расположатся, как показано на рисунке 88.

Картина линий магнитной индукции свидетельствует о том, что катушка с током становится магнитом. Если катушку с током подвесить, то она повернётся южным полюсом на юг, а северным — на север (рис. 89).

Следовательно, катушка с током имеет два полюса: северный и южный. Определить полюса, которые появляются на её концах можно, если известно направление электрического тока в катушке. Для этого пользуются правилом буравчика: если направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением тока в катушке, то направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением линий магнитной индукции внутри катушки (рис. 90).

4. Тела, длительное время сохраняющие магнитные свойства, или намагниченность, называют постоянными магнитами. Поднося магнит к железным опилкам, можно заметить, что они притягиваются к концам магнита и практически не притягиваются к его середине. Те места магнита, которые производят наиболее сильное магнитное действие, называются полюсами магнита. Магнит имеет два полюса: северный — N и южный — S. Принято северный полюс магнита окрашивать синим цветом, а южный — красным. Если полосовой магнит разделить на две части, то каждая из них окажется магнитом с двумя полюсами.

Положив на постоянный магнит лист бумаги или картона и насыпав на него железные опилки, можно получить картину его магнитного поля (рис. 91). Линии магнитной индукции постоянных магнитов замкнуты, все они выходят из северного полюса и входят в южный, замыкаясь внутри магнита.

Магнитные стрелки и магниты взаимодействуют между собой. Разноимённые магнитные полюсы притягиваются друг к другу, а одноимённые — отталкиваются. Взаимодействие магнитов объясняется тем, что магнитное поле одного магнита действует на другой магнит и, наоборот, магнитное поле 2-го магнита действует на 1-й.

Причиной наличия у веществ магнитных свойств является движение электронов, существующих в каждом атоме. При своём движении вокруг атома электроны создают магнитные поля. Если эти поля имеют одинаковую ориентацию, то вещество, например железо или сталь, намагничены достаточно сильно.

5. Магнитное поле действует на проводник с током. Доказать это можно с помощью эксперимента (рис. 92).

Если в поле подковообразного магнита поместить проводник длиной ​ \( l \) ​, подвешенный на тонких проводах, соединить его с источником тока, то при разомкнутой цепи проводник останется неподвижным. Если замкнуть цепь, то по проводнику пойдёт электрический ток, и проводник отклонится в магнитном поле от своего первоначального положения. При изменении направления тока проводник отклонится в противоположную сторону. Таким образом, на проводник с током, помещённый в магнитное поле, действует сила, которую называют силой Ампера.

Экспериментальное исследование показывает, что сила Ампера прямо пропорциональна длине проводника ​ \( l \) ​ и силе тока ​ \( I \) ​ в проводнике: ​ \( F\sim Il \) ​. Коэффициентом пропорциональности в этом равенстве является модуль вектора магнитной индукции ​ \( B \) ​. Соответственно, ​ \( F=BIl \) ​.

Сила, действующая на проводник с током, помещённый в магнитное поле, равна произведению модуля вектора магнитной индукции, силы тока и длины той части проводника, которая находится в магнитном поле.

В таком виде зависимость силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, записыватся в том случае, если линии магнитной индукции перпендикулярны проводнику с током.

Формула силы Ампера, позволяет раскрыть смысл понятия вектора магнитной индукции. Из выражения для силы Ампера следует: ​ \( B=\frac \) ​, т.е. магнитной индукцией называется физическая величина, равная отношению силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, к силе тока и длине проводника, находящейся в магнитном поле.

Из приведённой формулы понятно, что магнитная индукция является силовой характеристикой магнитного поля.

Единица магнитной индукции ​ \( [В] = [F]/[I][l] \) ​. ​ \( [B] \) ​ = 1 Н/(1 А · 1 м) — 1 Н/(А · м) = 1 Тл. За единицу магнитной индукции принимают магнитную индукцию такого поля, в котором на проводник длиной 1 м действует сила 1 Н при силе тока в проводнике 1 А.

Направление силы Ампера определяют, пользуясь правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре пальца направлены по направлению тока в проводнике, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на проводник (рис. 93).

6. Движение проводника с током в магнитном поле лежит в основе работы электрического двигателя. Если поместить прямоугольную рамку в магнитное поле и пропустить по ней электрический ток, то рамка повернётся (рис. 94), потому, что на стороны рамки действует сила Ампера. При этом сила, действующая на сторону рамки ​ \( ab \) ​, противоположна силе, действующей на сторону ​ \( cd \) ​.

Для того чтобы рамка не остановилась в тот момент, когда её плоскость перпендикулярна линиям магнитной индукции, и продолжала вращаться, изменяют направление тока в проводнике. Для этого к концам рамки припаяны полукольца, по которым скользят контакты, соединённые с источником тока. При повороте рамки на 180° меняются контактные пластины, которых касаются полукольца и, соответственно, направление тока в рамке.

В электрическом двигателе энергия электрического и магнитного полей превращается в механическую энергию.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. На рисунке показано, как установилась магнитная стрелка между полюсами двух одинаковых магнитов. Укажите полюса магнитов, обращённые к стрелке.

1) 1 — S, 2 — N
2) 1 — А, 2 — N
3) 1 — S, 2 — S
4) 1 — N, 2 — S

2. Па рисунке представлена картина линий магнитного поля от двух полосовых магнитов, полученная с помощью магнитной стрелки и железных опилок. Каким полюсам полосовых магнитов соответствуют области 1 и 2?

Читайте также:  Условное обозначение силы тока в физике

1) 1 — северному полюсу; 2 — южному
2) 1 — южному; 2 — северному полюсу
3) и 1, и 2 — северному полюсу
4) и 1, и 2 — южному полюсу

3. При прохождении электрического тока по проводнику магнитная стрелка, находящаяся рядом, расположена перпендикулярно проводнику. При изменении направления тока на противоположное. Стрелка

1) повернётся на 90°
2) повернётся на 180°
3) повернётся на 90° или на 180° в зависимости от значения силы тока
4) не изменит свое положение

4. Проводник, по которому протекает электрический ток, расположен перпендикулярно плоскости чертежа (см. рисунок). Расположение какой из магнитных стрелок, взаимодействующих с магнитным полем проводника с током, показано правильно?

5. Из проводника сделали кольцо и по нему пустили электрический ток. Ток направлен против часовой стрелки (см. рисунок). Как направлен вектор магнитной индукции в центре кольца?

1) вправо
2) влево
3) на нас из-за плоскости чертежа
4) от нас за плоскость чертежа

6. По катушке идёт электрический ток, направление которого показано на рисунке. При этом на концах железного сердечника катушки

1) образуются магнитные полюса — на конце 1 — северный полюс, на конце 2 — южный
2) образуются магнитные полюса — на конце 1 — южный полюс, на конце 2 — северный
3) скапливаются электрические заряды: на конце 1 — отрицательный заряд, на конце 2 — положительный
4) скапливаются электрические заряды: на конце 1 — положительный заряд, на конце 2 — отрицательный

7. Два параллельно расположенных проводника подключили параллельно к источнику тока.

Направление электрического тока и взаимодействие проводников верно изображены на рисунке

8. В однородном магнитном поле на проводник с током, расположенный перпендикулярно плоскости чертежа (см. рисунок), действует сила, направленная

1) вправо →
2) влево ←
3) вверх ↑
4) вниз ↓

9. Сила, действующая на проводник с током, который находится в магнитном поле между полюсами магнита направлена

1) вверх ↑
2) вниз ↓
3) направо →
4) налево ←

10. На рисунке изображён проводник с током, помещённый в магнитное поле. Стрелка указывает направление тока в проводнике. Вектор магнитной индукции направлен перпендикулярно плоскости рисунка к нам. Как направлена сила, действующая на проводник с током?

1) вверх ↑
2) вправо →
3) вниз ↓
4) влево ←

11. Из приведённых ниже утверждений выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) Вокруг неподвижных зарядов существует магнитное поле.
2) Вокруг неподвижных зарядов существует электростатическое поле.
3) Если разрезать магнит на две части, то у одной части будет только северный полюс, а у другой — только южный.
4) Магнитное поле существует вокруг движущихся зарядов.
5) Магнитная стрелка, находящаяся около проводника с током, всегда поворачивается вокруг своей оси.

12. Электрическая схема содержит источник тока, проводник АВ, ключ и реостат. Проводник АВ помещён между полюсами постоянного магнита (см. рисунок).

Используя рисунок, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) При перемещении ползунка реостата влево сила Ампера, действующая на проводник АВ, увеличится.
2) При замкнутом ключе проводник будет выталкиваться из области магнита вправо.
3) При замкнутом ключе электрический ток в проводнике имеет направление от точки В к точке А.
4) Магнитные линии поля постоянного магнита в области расположения проводника АВ направлены вертикально вниз.
5) Электрический ток, протекающий в проводнике АВ, создаёт однородное магнитное поле.

Часть 2

13. Участок проводника длиной 0,1 м находится в магнитном поле индукцией 50 мТл. Сила тока, протекающего по проводнику, 10 А. Какую работу совершает сила ампера при перемещении проводника на 8 см в направлении своего действия? Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции.

Источник

Демонстрационные опыты по электродинамике

Считаю своим долгом выразить благодарность:

Петр Петрович Головин– преподавателям школ Ульяновской, Пензенской, Саратовской, Рязанской, Смоленской, Московской, Самарской, Магаданской, Омской, Новгородской, Ленинградской областей; городов Москвы, Зеленодольска, Бугульмы, Инты, Ухты, Воркуты, Старого Оскола, Набережных Челнов, Тольятти, Шатуры, Печоры; республик Коми, Марий Эл, Татарстан, Чукотка, Чувашия, Мордовия, Башкортостан; студентам Ульяновского, Челябинского педагогических университетов и многим другим, которые занимались у автора на курсах Всероссийской школы повышения квалификации учителей и своими советами помогли сформировать содержание и объем предлагаемых демонстрационных опытов;
– рецензентам В.И.Зинковскому, В.А.Коровину, Е.С.Объедкову, В.А.Шабельникову за полезные советы по улучшению пособия, которые с признательностью приняты автором;
– научному консультанту В.А.Касьянову за ценную научно-методическую помощь, оказанную автору при работе над пособием;
– учащимся старших классов Ишеевской средней школы Ульяновской области за многократную экспериментальную проверку всех без исключения предлагаемых в пособии демонстрационных опытов.

Электропроводность веществ

Опыт 3. Демонстрация проводимости тока различными веществами (§ 84, 85)

Оборудование: макетная панель; светодиод с ограничительным резистором; карандаш с графитовым стержнем; источник постоянного тока В-24; стакан с дистиллированной водой; соль; полоска ткани шириной 1 см, длиной 20 см; соединительные провода (2 шт.).

1. Подсоедините к разным концам стержня карандаша последовательно включенные источник тока и светодиод с ограничительным резистором (рис. 3-1). По свечению светодиода убедитесь в том, что графит (стержень карандаша) является хорошим проводником.

2. Свободные оголенные концы проводников а и б, подключенные к источнику тока через светодиод, опустите в стакан с дистиллированной водой (рис. 3-2). Светодиод не горит, т.к. дистиллированная вода является диэлектриком.

Добавьте в воду щепотку соли – светодиод загорается, свидетельствуя о возникновении тока в цепи. Растворы солей являются хорошими проводниками тока вследствие того, что в них имеются положительные и отрицательные ионы (заряды).

3. Узкую полоску ткани намочите в соляном растворе и разложите на столе между свободными концами проводов а и б (рис. 3-3). Пронаблюдайте за изменением яркости светодиода в зависимости от длины ткани, находящейся между концами проводов, и объясните явление.

4. Исследуйте проводимость различных материалов.

Опыт 4. Демонстрация проводимости тока человеческим телом (§ 84)

Оборудование: демонстрационный гальванометр от амперметра; выпрямитель В-24; соединительные провода (3 шт.).

1. Соедините последовательно источник постоянного тока и демонстрационный гальванометр от амперметра. Свободные концы проводов, идущих от источника тока и гальванометра, соедините через себя (рис. 4), взявшись сначала сухими руками, потом влажными. Сравните показания гальванометра в обоих случаях и сделайте вывод.

К сведению. Человеческое тело является проводником тока. Если человек оказывается под напряжением, то через него проходит электрический ток. Безопасным можно считать ток до 0,01 А. Ток силой 0,05 А, протекающий через организм человека, опасен для жизни. Ток силой 0,1 А может привести к смерти.

Степень поражения током зависит от сопротивления тела человека, которое в нормальном состоянии (здоровый организм, сухая кожа) может быть больше 100 кОм. Но в особо неблагоприятных условиях (болезнь, сильное потоотделение, влажное или мокрое тело, открытые раны на теле и т.д.) сопротивление может понизиться до нескольких сотен ом.

Электроемкость. Конденсатор

Опыт 5. Демонстрация конденсатора как накопителя электрической энергии (§ 90)

Внимание!

1. Электролитические (оксидные) конденсаторы нельзя включать в цепь переменного тока.

2. При включении электролитических (оксидных) конденсаторов в цепь постоянного тока обязательно нужно соблюдать правильную полярность соединения его электродов с соответствующими выводами источника питания. Напряжение в цепи не должно превышать максимально допустимого значения, указанного на корпусе.

Оборудование: макетная панель; конденсатор емкостью 500–2000 мкФ; светодиод с ограничительным резистором; лампа 6,3 В, 0,3 А; выпрямитель В-24; переключатель (можно заменить проводом); соединительные провода (3 шт.).

1. Соберите цепь по рис. 5-1, 5-2. Зарядите конденсатор емкостью 500–2000 мкФ, подключив его выводы к источнику тока с учетом полярности электродов.

2. Подключите заряженный конденсатор к светодиоду с ограничительным резистором и следите за процессом разрядки конденсатора.

3. Повторите опыт, сменив светодиод лампой накаливания (рис. 5-3), рассчитанной на силу тока не более 0,3 А.

Почему светодиод от заряженного конденсатора светится дольше, чем лампа?

Вычислите электрическую энергию, накопленную конденсатором во время опыта.

4. Убедитесь в том, что конденсатор продолжительное время может сохранять запасенную энергию. Для этого зарядите конденсатор и разрядите его на светодиод через несколько десятков минут.

Опыт 6. Демонстрация разрядки конденсатора на измерительные приборы (§ 90)

Оборудование: макетная панель; конденсатор емкостью 500–2000 мкФ; амперметр (шунт «3 А»); вольтметр (добавочный резистор «15 V»); выпрямитель В-24; переключатель (можно заменить проводом); соединительные провода (4 шт.).

1. Соберите цепь по рис. 6-1, 6-2.

2. Зарядите конденсатор от источника тока и переключите его выводы на вольтметр, включенный с учетом полярности. Наблюдайте за процессом разрядки конденсатора через вольтметр.

3. Повторите опыт, заменив вольтметр амперметром (рис. 6-3). Обратите внимание на то, что при подключении конденсатора стрелка амперметра отклоняется еле заметно.

Объясните различие показаний измерительных приборов при разрядке конденсатора через них. Вспомните, что вольтметр обладает значительно большим сопротивлением, чем амперметр.

Опыт 7. Демонстрация тока зарядки конденсатора (§ 90)

Оборудование: макетная панель; конденсатор емкостью 500–2000 мкФ; светодиод с ограничительным резистором; лампа 6,3 В, 0,3 А; амперметр (шунт «3 А»); вольтметр (добавочный резистор «15 V»); выпрямитель В-24; ключ; соединительные провода (4 шт.).

Примечание. Перед каждой демонстрацией конденсатор следует разрядить, например, подключив к его выводам лампу или светодиод.

1. Соберите цепь по рис. 7-1, 7-2, включив последовательно конденсатор, светодиод, источник тока.

2. Включите цепь и следите за процессом зарядки конденсатора по свечению светодиода. Обратите внимание на то, что по мере зарядки конденсатора яркость светодиода ослабевает.

3. Повторите опыт, заменив светодиод миниатюрной лампой накаливания (рис. 7-3).

В течение какого времени горит светодиод (или лампа) после подключения последовательно с конденсатором к источнику питания? Объясните, почему.

4. Повторите опыт п. 3, заменив лампу амперметром (рис. 7-4), а потом вольтметром (рис. 7-5).

Объясните различие в показаниях приборов в каждом случае.

Почему вольтметр, подключенный последовательно с конденсатором к источнику тока, после его зарядки перестает показывать напряжение? Покажет ли он напряжение, если подключить его параллельно к заряженному конденсатору? Ваш вывод проверьте экспериментом.

Печатается выдержками по одноименному компакт-диску, выпущенному издательством «Импульс» в 2003 г. Комплект предназначен для демонстрации электрических явлений при изучении раздела физики «Электродинамика» в общеобразовательных учреждениях. Может использоваться учителем как при изучении (повторении, закреплении) новой темы, так и для демонстрации образцов сборки электрических схем при проведении фронтальных лабораторных работ. Указаны параграфы учебника А.В.Перышкина «Физика-8» (Дрофа, 2001).
См. также № 13, 15, 45/03.

Источник



Опыты по демонстрации электрического тока

Подробности Просмотров: 436

ОПЫТЫ СО СКОТЧЕМ


Опыт 1

Как расстояние между заряженными телами влияет на силу отталкивания одинаковых электрических зарядов?
Положите линейку на край стола. Отрежьте кусок скотча длиной 12,5 см. Приклейте кусок ленты 10 см к столу, а остальная часть должна свешиваться с его края. Рядом с первым таким же образом приклейте второй кусок скотча. На острый кончик одного карандаша по часовой стрелке намотайте свободный конец первого куска скотча. На острый кончик другого карандаша против часовой стрелки намотайте неприклеенный остаток второго куска скотча.

Быстро подняв карандаши, зарядите оба куска скотча, оторвав их от стола. Сразу же после этого расположите карандаши параллельно столу так, чтобы ленты скотча свешивались с них и указывали на начало и конец линейки. При этом липкие стороны скотча должны смотреть друг на друга. Держите карандаш, который расположился над нулевой отметкой линейки, неподвижным.

Второй карандаш медленно двигайте по направлению к первому. Остановитесь в тот момент, когда вы заметите движение кусочков скотча друг относительно друга из-за их отталкивания.


Опыт 2

Влияет ли расстояние на силу притяжения между разноименными зарядами?
Чтобы получить разноименные заряды на кусочках скотча, поступите следующим образом. Вначале оторвите один кусок прозрачной ленты длиной примерно 12,5 см. Намотайте 2,5 см ленты на заостренный кончик карандаша. Положите карандаш с намотанной на него лентой на стол, гладкой стороной к столу. Возьмите кусок второй ленты, также длиной 12,5 см, и слегка намотайте на второй карандаш. Наложите гладкую сторону второй ленты на липкую сторону первой ленты.

Удерживая первый карандаш с лентой на столе, потяните за второй и оторвите верхнюю ленту от нижней. Сразу же после этого повторите первоначальный опыт и измерьте расстояние, на котором возникает сила притяжения между кусками скотча.

ВЫЗЫВАЕМ МОЛНИЮ

Возьмите три сухих стеклянных стакана, прогрейте их, поставьте на стол и накройте сверху металлическим чайным подносом, тоже слегка прогретым. Наэлектризуйте трением газетный лист, сложите его пополам, снова натрите и положите на поднос (можно взять и наэлектризовать вместо газеты полиэтиленовый пакет). Не касайтесь руками противня!

.

Теперь поднесите к противню какой-нибудь металлический предмет — ключ или чайную ложку. Между подносом и ключом проскочит длинная искра и раздастся треск.
Сняв газету, снова получите при приближении ключа к подносу тот же эффект. Если несколько раз класть газету на поднос, искра снова извлечется, каждый раз уменьшаясь в длине и яркости.
Искра проскочит от противня к ключу, именно так молния проскакивает от облака к громоотводу.

ОГНИ «СВЯТОГО ЭЛЬМА»

Покажите своим друзьям оригинальное явление—свечение на остриях предметов (эльмовы огни).
Около двух тысяч лет назад римский полководец Юлий Цезарь наблюдал такое свечение на остриях копий своих солдат. Электрическое свечение на вершинах мачт и рей судов наблюдали мореплаватели Колумб и Магеллан. В горах при сухом, разреженном воздухе свечение наблюдалось на людях, на их волосах, шапках, ушах.

К сильно наэлектризованной трением газете, полуотделенной от печки, поднесите острия разомкнутых ножниц или пальцы рук. Вы увидите искры, проскакивающие на значительное расстояние, в несколько сантиметров.
Острия ножниц увенчаются пучками синекрасных нитей.
Будет раздаваться протяжное шипение.

ТЕПЛО И ТОК

Чтобы продемонстрировать, как пламя делает воздух проводником электричества, наэлектризуйте две полоски бумаги, протаскивая их между пальцами. Получив одноименный заряд, они станут отталкивать друг друга.

Но если вы поднесете полоски ближе к пламени свечи, они сблизятся, так как заряд с них будет уходить. Заэкранируйте пламя с помощью проволочной сетки — и полоски бумаги не сблизятся.


РИСУЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

Смочите белую тряпочку в воде, содержащей немного крахмала и йодистого калия, затем отожмите ее и расстелите на перевернутую сковородку.

Для опыта с постоянным током используйте батарею из нескольких сухих элементов. Соедините отрицательный полюс батареи со сковородкой. После этого ведите по тряпочке оголенным концом провода, подсоединенного к положительному полюсу батареи. Конец начертит сплошную линию, так как электрический ток разлагает на влажной тряпке йодистый калий и освобожденный иод вступает в реакцию с крахмалом.

Для опыта с переменным током используйте небольшой понижающий трансформатор и повторите эксперимент. В этом случае конец провода прочертит прерывистую линию с неокрашенными разрывами между темными черточками.

Источник: Дж. Ванклив «Занимательные опыты по физике» и др.

Источник