Doświadczenie Oersteda i elektromagnes — pole magnetyczne prądu
Co zrobimy: Włączymy prąd w przewodniku obok kompasu i zobaczymy, że igła się odchyla, a potem zbudujemy z cewki i rdzenia elektromagnes i sprawdzimy, od czego zależy jego siła.
Co widzisz na ekranie: Przewodnik z prądem obok igły kompasu, przełącznik prądu i suwak natężenia — po włączeniu prądu igła się odchyla. W trybie elektromagnesu cewka z rdzeniem przyciąga spinacze, a suwaki prądu i liczby zwojów zmieniają jej siłę. Odczyty: prąd, liczba zwojów, odchylenie igły / siła elektromagnesu.
Dam Ci liczbę spinaczy do przyciągnięcia — przełącz na Elektromagnes, włącz prąd i dobierz natężenie oraz zwoje. Siła ∝ I·N.
Co się właśnie stało?
Włączenie prądu odchyliło igłę kompasu leżącego obok przewodnika. Sam prąd wytworzył pole magnetyczne — to słynne doświadczenie Oersteda.
Prąd wytwarza magnetyzm:
wokół każdego przewodnika, przez który płynie prąd, powstaje pole magnetyczne. Właśnie ono odchyla igłę kompasu. Im większy prąd, tym silniejsze pole i większe odchylenie. Po wyłączeniu prądu pole znika.
Elektromagnes:
gdy przewód zwiniesz w cewkę i włożysz żelazny rdzeń, pola od wszystkich zwojów sumują się — powstaje silny elektromagnes. Jego siłę zwiększa większy prąd, więcej zwojów i rdzeń. Po odłączeniu prądu przestaje przyciągać (to jego przewaga nad zwykłym magnesem — można go włączać i wyłączać).
Kierunek pola:
linie pola tworzą okręgi wokół przewodnika; ich zwrot wskazuje reguła prawej dłoni.
Uwaga o zakresie:
to maturalne ujęcie „prąd → pole magnetyczne" (doświadczenie Oersteda, elektromagnes), ilościowe prawo Ampère’a to już materiał studiów.
Po co Ci to na maturze:
związek prądu z polem magnetycznym, budowa i zastosowania elektromagnesu (dzwonek, silnik, przekaźnik, dźwig magnetyczny) to typowe zagadnienia.
Zapamiętaj: płynący prąd wytwarza pole magnetyczne. Zwinięcie przewodu w cewkę z rdzeniem daje elektromagnes, który można włączać i wyłączać.
Teoria i wzory
Doświadczenie Oersteda
Płynący prąd wytwarza wokół przewodnika pole magnetyczne, które odchyla igłę kompasu. Indukcja pola wokół prostego przewodnika: Rośnie z natężeniem prądu, maleje z odległością.
Elektromagnes (cewka)
Wewnątrz zwojnicy pole jest jednorodne i zależy od gęstości zwojów: Siła elektromagnesu rośnie z prądem i liczbą zwojów , a wielokrotnie zwiększa ją żelazny rdzeń.
Zaleta elektromagnesu
Można go włączać, wyłączać i regulować jego siłę prądem — po odłączeniu prądu przestaje przyciągać.
Oznaczenia: — indukcja pola, — przenikalność próżni, — natężenie prądu, — odległość od przewodnika, — liczba zwojów, — długość cewki.
Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.
Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.
Najczęstsze pytania
›Co pokazało doświadczenie Oersteda?
Że płynący prąd elektryczny wytwarza wokół przewodnika pole magnetyczne, które odchyla igłę kompasu.
›Od czego zależy siła elektromagnesu?
Od natężenia prądu, liczby zwojów cewki i obecności żelaznego rdzenia.
›Czym elektromagnes różni się od zwykłego magnesu?
Można go włączać i wyłączać oraz regulować jego siłę prądem — po odłączeniu prądu przestaje przyciągać.