Khóa luận tốt nghiệp Vật lý: Các thí nghiệm chứng minh về hiện tượng cảm ứng điện từ

-- Khí 46ng khốa : + đồng điẹn qua cuộn dây sẽ sinh remột từ trường, từ trường này tác dụng một lực từ lên kim nan cham lam kim quay, đồng thời cuộn day cũng cố 2 mgt : Bắc và Nam- Dựa v

MIỆN TƯỢNG Oln ỨNG SIỆN TỪ

Nhốm ngành: Phương pháp giảng dey

Họ tên Binh viên ; NGUYỀN THỊ KIM SUA

Lớp tˆ^á Khoa : Vật lý

Người hướng den : PHAN VAN DONG

1994 |

Bề tài : OÁO THÍ NGHIỆM CHUNG MINH VỀ

¬— |

//HẬN XÉT cla HỘI ĐỒNG KHOA HOO GẤP TRƯỞNG :

-Z/I HN 00 NỈ

Nội dung cơ bản bao gồm l1 thí nghiệm về hiện tượng cam

Ứng điện từ như sau :

1/- Từ trường của cuộn day cố đồng

2/- Tac dụng của từ trưởng lên day dan cố đồng điện

3/~ Tác dụng từ của cuộn day

4/ Tác dụng của lõi sắt tu lên tác dụng từ của cuộn day

-5/~ Sy hút thanh sắt của ống đây cố đồng

6/~ Sy phụ thuộc của từ trường vào số smpe kế vòng

-7/- Ting tac dụng từ khí đống kin mạch từ

B/~- Mau thép bị từ bbe

9/- Thu đước đồng cam ứng nbd từ trường chuyển động

10/ Thu được déng cam {mg khi đống hoặc ngất đồng trong cuộn

8đ cap ‹

11/ Thu được đồng cam (mg trong đây dan không chuyên động

bằng cach thay đối độ lồn tir trường

w Dụng cụ de tiến hành thí nghiệm : Bộ biến thế vạn năng

T.P.Y, bao gồm các phan sau :

hÌnh chữ I (Hinh 2)

Khi 4§t Ach từ lên mạch den từ,

- ta đặt cho mặt mài nhẫn của ach từ

TH tiếp xúc với mặt mài oblin của sạch

den từ, ding 2 ốc xiết (H7) cỗ @ cu

H.2 xiết chặt lại (Hinb 4)

Cấu tạo tương tự cuộn 220V(H.7) nhưng cố so vòng Ít hơn

(33 vồng) và cd 2 cek ‹+ nối tiếp nhau như H.8'

Gồm 1 löi, trên quấn các

vồng đây #ồng dày (5-6 vồng,đườồngkíah 2~6sm), 2 đều đây đẹp và đớcnối chặt vào ban đấu day nhề ốc vit

Hoi đipn cực (hay 2 mũi đính) đựớc gẾn seo cho khi am 2 tay cam thi 2

mũi nhọn sẽ chọn vào nhau ‹

110 Cấn cam bằng nhựa dài cố GOma ‹

7) Cuộn dậy phẳng (H.11)

Gồa eWn can,

154 quấn che cudn

day 4may, đau cáo

cugn day nối với

béng đền 5,5Y-O,25A

- 6x„«~

Ngoài ra, chung tôi cồn dùng một số dụng cụ như : aan

cham (thẳng, chữ U, kim nam cham), các vòng đồng, vòng nhôm,

cuộn dây bố, Am pe kế, von kế, biến trở, nguồn, khóa (cau deo),

«++ Sau đây ching tôi sẽ tiến hành apt số thi nghiọm về từ truồr

và cần ứng điẹn từ

PHAN II; mt NGHIỆ

1) DY trường của cuộn đậy cố ding :

a) Myc địch thí nghiện :

~ Xác định từ cực cle cuộn day

- hứng minh sự đối hướng từ trường tùy thuộc vào chieu

dồng điện trong các vồng day

-) Dung cụ :

- Nguồn 1 chiều 4-5V

- Quộn đây 220Y

Kim nam châm

- Cai ngất điện (Khar K)

) Tiên hành thí nghiệm :

- Lắp mạch điện như hỉnh le : ws 4.

+ Đặt cuộn day be

e2OV sso cho -' ‹ | —k

tụê nbd vuông gốc \ Sai

với kim nam cham AN 4| HN a |đang đứng can bằng Be

+ Nối 2 đầu cuộn day — 8.12

vao 2 cực của nguồn qua khốa+

- Đống khóa Ta thay kim nam cham lech khỏi vị tri can bằng.

- 861 chiều dang dign trong cuộn day(dénb tráo 2 đầu cuộn daynhạn thấy kiu nam cham lech theo chiều ngược lại

Nếu gd khóa,kin nam cham trẻ về vị tri cân bằng

Khí 46ng khốa : + đồng điẹn qua cuộn dây sẽ sinh re

một từ trường, từ trường này tác dụng một lực từ lên kim nan

cham lam kim quay, đồng thời cuộn day cũng cố 2 mgt : Bắc và

Nam- Dựa vào dieu kiện : "Cac dye cùng tên thi đấy nhau

Che cực khác ten thi hút nhau" ,

nêu ta thấy cực MẮc obe nem cham bị lấy re xe thf apt đối diện

cle nam châu sc với cuộn dây là mgt Bac, nấu eyo bắc của nan

cham hút lại gen cuộn day thi s;c đô là mặt nam cuộn day va

mặt cdn lại của cuộn d9y ø8 là mgt Bắc Từ trường của cuộn đây

đi vào cực Mam, ra khôi cực 8c cugn day

- Mi đãi chiều đồng điẹn : Kim nem cham lech ngược lại,

sung cỄ lực từ ad từ trường tác dạn: lên kim nam cham đổi

chiều ngược lại do đồ chitu của từ truting cũng thay đổi, nghĩa

LA chitu từ trưởng phụ thuộc chidu ding điện trong cuộn day ‹

- Khí 1% khốa không có dòng qua cuộn đây nên không số

từ trường

-+ Ono ý : để kết của chính xác, ta can đặt kim nam chạm seo

cho thật can bang (chiều Bho- Sam chs nỗ chính là chiều

Bhc-New 14m lý), và đối chiều dồng điện nhiều lần

II) Tác dụng của từ trường lên day dan cố đồng :

i Lục đích :

- dhứng ainh ay tương tac giữa ⁄ cuộn day phụ thuộc

chiou đồng “i?n

Gating cina sự quay của cuộn day cb lồng điện chạy

qua đặ> trong ti trìðng phy thuộc chiều đồng điẹn trong cuộn

day

Vận dụng ket ole chfmg minh newyen the hoot động

của động cổ diệu, đụng cy 23 Zien of khung quay

-2 Đạng cy thí nghiệm :

- 2 nguồn 1 chiều : 45V và 10- 20Y

- Quộn day 220V, cuộn day bố.

- Hạoh dan từ, ach từ, 2 đỉnh hình nốn cle bộ biến thd

nguồn qua khóa K; ——+~

+ bgt cuộn Z2OV đối

điện cuộn dy, “—— aie

lồng Soh từ vào cuộn TC RTE

day, nỗi cuộn day voi

nguồn 10-20V qua khốa K H I3

~ Dong Ấy và XZ, : Quọn day

bố sẽ bị hút (aay) vào (re xe) cuộn 22OY Nght Kị hoặc Kạ

cugn đây bố trổ về vị trí cũ

- bổi chiều dồng điện lần lugt 1 trong 2 cuộn : cuộn day bố

sẽ bị đấy re xe (hút vào) cuộn 2⁄0V

- Đồi chiều đàng điện đồng tới trong 2 cuộn day : hiện tượng

xây ra như lốc đầu

- Khí 46mg Kj, Xa , dong điẹn qua moi cuộn day sinh ra

một từ trường, tù trường cle suộn day nay tác dụng Ì lực từ

len cuộn dây kie Neu từ cực đối diẹn nhau của 2 cuộn day

cùng tên thi 2 cuộn day đấy nhau và ngược lại

= "Ó«

- liễu lúc đầu cuộn day bố bị hút, lực từ táo đụng lên

moi day ngược nhau, nên khi đổi chiều dòng điện 1 trong 2

cuộn đây, lực từ cùng chiều, làm cuộn dây bô bị đấy

- Khi đối ehiều ce 2 đồng điện, ca 2 lực từ đều đôi

hướng, 4o dỗ cuộn day bd van bị hút hoặc đấy như ban đầu

-Vey sự hút và đấy của 2 cuộn day phụ thuộc chieu ding

điện trong chúng

>) 8ự quay của cuộn day trong từ trường :

- Lắp ugch điện như hình ve 14 :

+ bạc 2 4fam hÌnh o4n lân mặt mài nhần của mạch

dan từ ,4eu nhọn quay re ngoài

+ Dat gia để sao cho cuộn day bố được treo ở giữa

2 #Ïah hÌnh nốn, mgt phẳng khung dây tông ty ^› lien ^ đi ta,

khoằnz không đủ rong cho nó quay ty do +

- We

- tống %, Kg : cuộn aay 5É quay 1 gốc SO® rồi dime

lại Nght X hogs Z2 : cugn day trở về vị trí cũ

- Bao cực một trong hai cuộn day, cuộn day bố 66 quay

90° theo chieu ngược lại

~ Pho cực đồng thdi ca 2 nguồn, chiều quay cle cuộn

day bố khong đối

+ NHẬN XÉT ;

- Khi đồng K,, Kg , đồng điẹn qua các cuộn day sinh

ra từ trường, cuộn đây bế đặt giữs từ trưởng chịu tac dụng

của mô ment từ tec dụng lên nb làm nỗ quay

Khi đão cyo một trong 2 nguồn, sẽ cố một đồng điện

đổi chiều nên lực từ do đồng điện đố tac dụng lên cuộn đây

bố 454 chiều, lam cuộn 4ây quay ngược lại

- Dao oye ch 2 nguồn : ca 2 lực từ do 2 dòng tác dụng

lên cuộn 4ây bố đều thay đổi ngược lại, làm cuộn đấy bố quay

như lốc đầu

Vậy chiều quay cle cuộn đây bố trong từ trường phụ

thuộc chiều dòng #i@a trong 2 cuộn day đố ‹

- tại vị tri cuọn đây vuông gốc vối đường sức từ,

gốc quay là 90° , lực từ trigt ti9u, va cuọn day đứng yen

-Ven dụng kết qua thí nghiệm này người ta cố the

chime minh được nguyen tic hoạt động cla dụng cy đo điện

e6 khung quay, động sơ điện

-c) Qhứng sinh nguyên tắc hoạt động của động cơ điện,

dụng cy do điện số khung quey

-+ lộng cơ điện : Ast aguyen the boạẹt động của động

cd điện mot chiều :

+ Jậu tạo :

~ Kbung thy 25D *+ trong + trường cle namcham

- 06 gắp tiga : cố che dụng đối chiều dòng điẹa, gồm:

- 2 ban khuyên bing *ồng ®% và Ba

4:Ehan số định 0}, G2 tỉ lên Mm, Ba

+ Nguyen the hoạt động :

Dựa trên hiện tượng che Ông điện từ Gle sử choi

than GC, nối vối oyo đương nguồn 1 obiều và ti lên bám khuyên Bị

O¿ adi cực sm cla nguồn và ti 1é> Bo Khi 46 dồng điện trong

khung cd chiêu 4BOD

~ Khung quay đến vị tếi vuông gốc vối 4ưóng sức từ :

B„ sẽ tiếp xúc 2¡, Bị; tiếp xúc C., đồng điện trong khung đổi

lể ~

- Dưới tac dụng của từ trường, khung day quay 1 gốc

90° Tei day khung vuông gốc với đường sie từ, lực từ biến mất

theo kết qủa ti aghiem tren, khung sẽ đừng lại

- ' rực tế, nhồ bộ phan cổ gốy lầm đối chiều dòng điện

trong khung đứng lúc Bo tiếp xúc 0) và Bị tiếp xúc 0¿ khung

mổi quay 9° nữa Tại đây lực từ biến mat, nhề dòng trong

khung đối chiều, khung lại tiếp tục

quay -Vậy động cơ điện hoạt động đước là nhè eố sy đổi chiều

zồng điện trong khung day khi no quay đửối tác dụng của từ

trưởng

+ tối vÉi dong co điện xosy chiều, nguyen the hoạt dong

tướng tự nbuag thay bấu khuyôn bởi vành khuyên

-& sign kế khung Qua$ :

Gau tạo: (H.16)

- Nam cham vĩnh sửa Ở IN

- Khung day dan K i \

- Kim quay Q gắn vào trục quay T

- Kbi đưa lồng điện vào khung day K thì cố lực từ tắc

dụng lên *h:ng lam xbung quay quanh trục 7 và do đố kim Q quay

thao

- Xhồ lồ xo L mà khung chỉ đ@ưay 1 gỗs nào roi đừng lại

(thay vi khung sừng Ở vị tri vuông gốc xvối đường ste) Ding

điện cang lén : gốc lệch cang lớn (dàng do cường độ dồng điện) ‹

+ Za thay :

Điện kế khung đây hoạt động được khi khung day đặt

trong từ trường, nếu cố dòng qua khung day thi nd quay quanh

trục Lễ ra né sẽ dừng ở vị tri đường sứ© vuông gốc khung

© aay do cấu tạo 15 xo 14 nên khung dừng lại ở vị tri bất kỳ.

Trục của khung gắn vối kim 4 nên khi khung quay quanh trục

thf kim quay theo và đừng lại ở vị trí tương ứng trên ban

- 1 miếng sắt nhẹ (1v@i lam)

- Biến trở, khốa K, gía 4d

4.‹~ Tiến hành :

~ LÊp so đŠ như hình vẽ

| + Quộn đây nối 2 đầu

vào nguồn qua biến

— “Yr + Treo miéng sắt nhẹ

r + l vào gla đổ đoi điện

ep, ge với cuộn day

+ Ta thấy :

Khi dang điện chạy qua ¬ đây nỗ sẽ cây ra mọt từ

trường Vet bằng sắt đặt trong từ trường sẽ ch{u tac dụng

của lực từ do từ trường gay re, cy thể là nỗ bị hút về cuộn

đây Vey cuộn dây cố đồng đã tác đụng 1 dye từ lên vot bằng

sắt, dang điẹn càng lồn thi lực từ càng mạnh

+ Cha ý :

- be thí nghiệm sÉ kết qủa nhanh chong, ta ding vật

bằng sắt càng nhẹ càng tốt và đặt gan cuộn day ‹

- G6 the không st đụng biến trở, nhưng khi đố ta chon

hiệu 4iẹn the nhỏ, nếu lực hút không đồ mạnh thi te tăng dần nguồn điện đế tránh hing dụng cy

IY)~ Tho dụng của lõi sắt từ lên tác đựng từ của cuộn day

1/ tye đích :

~ Chimg minh nguyên lý cau tạo của nam cham điện

~ Chống mính từ trdung cuộn đây tăng len khí đưa löi

ait từ vào suộn day ‹

4/ Dung cy :

- Nguồn 1 chiều 10- 2OY, miếng sắt, gle đồ, biến trở

- Quộn day, Sch từ (lỗi sắt từ)

~- Đính sit, mast sit

~ Khoa K

3/ Tién hàn) hành :

Cau tạo nam © cig

- Lỗi wht từ đưa vào ống day

~ Khi đồng điện qua cuộn đây, hg thống 131 sắt

về cuộn đây c6 the hút các vật bằng sắt (kim

logi), tạo thành nem chân điện

-+ Tien hành :

~ Mhe mgch điẹn như hÌnh vẽ :

l + Lồng cuộn đây vào áoh từ

ar} oe + (134 sắt tir)

OS | + Nối 2 đầu cuộn dây vào

ad nguồn

= Kid mle od €0 này, ta đã

H I8 được 1 nam cham điện

Đống K, đưa vạt bằng sắt lại gan lõi sắt, lạp tie vật

bị lõi sắt từ hút, điều này cbíứng minh rõ ràng tính chất

của nem cham điện là : hút sắt ¢

- Ngất K, bổ vạt bằng sắt ra roidéng K lại ,rất mgt sắt

len ach từ, te thu được hình 3nh trên hình 19.

Vậy hút sắt là tinh chất co ban của nam cham(dign)

b) Chime minh từ trường của cuộn day tăng khi đưa lõi sất

SỲ vào cuộn day :

- Mối cuộn đây với nguồn, đặt kim naw chem vuông gốc vếi

trục cuọn day sao cho kim nem cham lẹch rat {t khdi vị trí

can bing

~ Đưa lõi sắt từ vào lòng cuộn day, te thay kin nan cham

bị lệch rất mạnh khổi vị tri ben đầu

- RỐt lỗi sắt từ ra khổi cuộn dây, kim ngmeham trở về

vi tri ct.

+ biều này chứng td: Khi đưa lõi sÉt tit vào Ong day, từ

trường sẽ táng len (ite đồ gem từ trường lỗi sắt và từ trường

cugn đây, do a5 lựa từ tao dụng lên nom cham lốn lầm cho kim

nen cham lẠch rất mạnh

Vey 134 sẮt từ khi bị từ nde đã laa tăng từ trưởng củaSar day -

V.~ Sy hút thanh sắt của ông day cổ đồng

1~ Myc đích: chimg minh :

~ Ống day hút thanh sắt khi od đồng điẹnchạy qua ong ‹

~ Ñgưyên the hoạt động cle dụng cy đo dignhe điện từ

s- Dụng cy :

- Ngưồn 1 chiề» (Acouy), khốa K

- Thanh sắt từ (đài 20- 30 em)

- Cugn đây 220Y, lề xo thấp dé co giãn va gia đề

- Thanh go cổ the quay quanh Ổ trục của thanh go khác

đứng yên, 1 đầu e6 the afm vào lồ xo

Z- Tiếp hành :

s/ Ching minh ống đây bGt thanh sắt :

- Lip mech điện như hÌnh vẽ :

7 + Treo thanh sit từ vào lò

xo gin tréngia đổ

+ Gin 1 đầu taanh go vào

lồ xo

+ Nối 2 đầu cuộn day voi

nguồn qua Aape kế và biên

trở, khỗa KE

+ Đưa thanh sắt vào lòng

ống day

bổng X : thanh sắt bị kếo

H Z1 xuống, lò xo giãn, thanh go

quay: Kim Ampe kế lẹoh,số

chỉ chs Azpe kế chính là cường độ đồng 4iẹn trong ống day

~ MỄ X : thanh oft từ trở lại vị trí đầu ‹

- Hiện tượng thanh sắt từ bị kếo xuống chứng td nỗ bị

hút bổi lực từ do từ trường của ống day gay ra kbi co dồngđiện.

„ ») Grime sinh nguyêa the hoạt động của dụng oy đo điện

+ Tiên hành thí nghiện :

- Mén bash shy thí nghiệm trước, thay thanh go bằng

kim %4 (que nhọn bằng go hay Kim loại), dùng bie cứng kẻ các vech

Chie độ Khi chưa 06

— i = — trưởng lề xo gién re kis

=} Q lgeh Ding điện ting

x iL (*i8u chỉnh biến tro)

ng thi thanh sÉt bị bút

H 28 mạnh, lỗ xo giãn nhiều,

cÃc lãnh lắn do 4Á vi m © chỉ 46 chía tran hân lắn

+ Boo số chỉ trên Ampe kế, thiết ke sao cho số độ chia

trên tam ble tướng tmg khi kim Q lệch, như thé là ta đã ching

minh được cách chia độ đụng cy khí cho tương (mg số chi Ampe

kế và số chỉ trên thang đo

- Néu đồng điện không tang, kim Q đừng lại, ngất sạch,

kín Q trở về O

Qua thi nghiệm này te thấy được nguyen the hoạt động cle dung cy do điẹn hệ điẹn ti

+ Chú ý :

Việc chia độ trên thang đo phai chỉnh xác sao cho số

chi trên ampe kế đúng với so chỉ trên bang chia độ mà kim Q

chỉ

YI.~ Sy phụ thuộc từ trường vào so smpe kế vòng

1) Myc đích : chứng minh

- Sy phụ thuộc cường độ từ trưồng vào cường độ đồng

điện que cuộn day ‹ :

- Sy phụthuộc cường độ từ trường vào 00 vồng cuộn đây ‹

2) Dụng cụ :

~ Nguồn 1 chiều 8 -12V

- Ampe kế, biến trẻ

- Kim nam cham

- 2 cuộn day : 6/6Y và 220V

3) Tiên hành :

- Lắp sơ đỗ `mạch điẹn như hÌnh vẽ :

+ Quộn <⁄0Y mắc vào

nguồn qua biến trở,

ampe ke và khóa K

+ Kim nem cham đặt

seo cho vuông gốe với ———” = ee

trục cuộn đây - H.25

- Đồng Kk, ¢@ bien trở ở vị tri seo cho kim nom chem lậch

rất Ít khỏi vị trí cen bồng Diéu chỈch biến trd cho dòng dig

ting len, kim nem chem lech đáng kệ

-RD ràng xhí đồng điện qua cuộn day tăng thi cường độ từ

trường tang là cho kim nam cham lech mạnh do lực ti tácẻ, dụng

lân nỗ lên

~ Ghi nhận số chỉ Aape kế, thuy cuộn dey «2Ý bằng cugn

6167 c6 số vồng đây Ít hơn z4ềỀu chỉnh biến trở cho số chỉ của

Ampe kế khong đối, quan sát thấy kim nam cham lệch Ít bon

trương hợp te dùng cuộn day 2c0V

Vậy số vồng day giao (Số chi Ampe kế khong

đổi) thi tit trường do ống day gay ra cũng giảm, nên lực từ gis, kim nam cham lgch it

+ OHÚ Ý

- Khi sử dụng biến trổ, chỉ cần địch chuyên con chạy rat

Ít là ding đã điện thay 2Ổ! nen can thao tắc nhẹ nhằng

Nam chan “ồu tiên phải 3 vị trì S&c~ Nem địa lý

VII.- Tăng tec đụng từ khi đống kín sạoh từ

1) Hyc đích : Chứng minh tắc dụng từ tăng khi sạch từ

+ Lồng cugn «<4Ý vào mạch dân từ, mắc cuọn day vào

nguồn qua khốa à ‹

+ Đạt mgt mai nhẦa của

aco từ lân mạch dan từ

+ bông K, ding tay nang

ach từ lân, ach từ 4Ính

chặt vào mạch dan từ tạo

thành biến the

- Nght X, lốt vào giữa ach

từ và mạch dan từ tam dle

cứng tống <, aang ach từ

lần, ách từ sẽ rồi khỏi

mạch can từ

& Toi nghiệ cho thấy :

- Khi đống kin mạch từ, tac dụng từ sẽ ting lên trong

mạch, ch tif sẽ bị hút boi 1 lực từ rất lồn xuống mạch dan từ

- Khi đặt mi§ng bia cứng vào, tác dụng từ lên ách từ bịyếu đi, te cb the nang ach ty lên đượa

& Chi ý : Ta dùng tam ble cứng căng day thi ay giam tac dụng

từ càng rõ ret

VIII) Hau thếp bị từ nde :

1- Myc dich : Chứng minh thép bị từ hoe