Demonstrációs fizika labor

7.31. A nyugalmi indukció jelenségének bemutatása

A kísérlet célja

A nyugalmi indukció jelenségének bemutatása

Szükséges anyagok, eszközök

  • U alakú vasmag, záró vasmaggal
  • tekercs, 600 menetes, 2 db
  • röpzsinórok
  • demonstrációs V/A mérő, középállású
  • Morse-kapcsoló
  • 4,5 V-os zsebtelep

Leírás és feladatok
7.31a.PNG

A két tekercset húzzuk az U alakú vasmagra, tegyük fel a záró-vasmagot is! Az egyik tekercshez kössük az árammérőt megfelelő méréshatárral. Ez az áramforrás nélküli áramköre a kísérleti összeállításnak tehát megegyezik azzal, amit a mozgási indukciónál használtunk. Az árammérő méréshatárát kezdetben állítsuk a maximális 5 a-re, majd csökkenthető, ha nem látszik jól az effektus. A másik tekercset egy Morse-kapcsoló közbeiktatásával kössük a telephez! Így két áramkört hoztunk létre, melyek nincsenek összeköttetésben.

Végezzük el az alábbi műveleteket és figyeljük meg a műszer mutatójának viselkedését!

    1. A kapcsolót zárjuk
    2. A kapcsolót tartósan (de csak néhány másodpercre!) zárva tartjuk
    3. A kapcsolót nyitjuk
    4. A kapcsolót tartósan nyitva tartjuk

Adjon magyarázatot a műszer mutatójának viselkedésére!

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

  • Hol alkalmazzák a nyugalmi indukció jelenségét a gyakorlatban?
  • A kísérleti összeállításból és tapasztalatokból kiindulva hogyan vezetné be a diákok számára a transzformátor működését?

Módszertani kiegészítések

  • A mozgási és nyugalmi indukció jelensége elméleti szinten nagyon különböző, de gyakorlati vonatkozásaiban hasonló. Mindkettő leegyszerűsíthető úgy, hogy változó mágneses térben feszültség indukálódik, de míg a mozgási indukció jól elképzelhető, hiszen a Lorentz-erő alapján lehet értelmezni, a nyugalmi indukció teljesen újszerű fogalmak megértését kívánja. Teljes mélységében a nyugalmi indukció középiskolás szinten nem tárgyalható. A gyakorlati hasonlóságoknak tudható be, hogy a kísérletek során sem válik szét teljesen a két fogalom. Vegyük példának a 7.29-es kísérletet, mely a mozgási indukció mennyiségi viszonyait mutatja be. Ez valóban mozgási indukció? Hiszen a vezető keret áll és a mágneses tér változik, de persze ha csak az egymáshoz relatív elmozdulásukat nézzük, akkor mondhatjuk, hogy a mágnes áll és a vezető mozog a terében (csak technikai részlet, hogy egyszerűbb a mágnest mozgatni). A 7.30-as kísérletben is egy álló tekercsben hozunk létre változó mágneses mezőt. Miben lenne más, ha ezt a változó mágneses mezőt egy rúdmágnes mozgatásával érnénk el? Konklúzióként megfogalmazhatjuk, hogy a kísérletekben sajnos nem tudjuk elhatárolni a két fogalmat. Mindenképpen elméleti szinten kell jól körül határolnunk a mozgási és nyugalmi indukciót. Kísérletgyűjteményünkben az alapján osztottuk az egyes kísérleteket a mozgási és nyugalmi indukció kategóriájába, hogy hagyományosan az oktatásban (azaz a fizikatankönyvekben) hogyan szerepelnek, még akkor is, ha a fent felvázolt indokok miatt ez a besorolás véleményes.  

7.31. A nyugalmi indukció jelenségének bemutatása

A kísérlet célja

A nyugalmi indukció jelenségének bemutatása

Szükséges anyagok, eszközök

  • U alakú vasmag, záró vasmaggal
  • tekercs, 600 menetes, 2 db
  • röpzsinórok
  • demonstrációs V/A mérő, középállású
  • Morse-kapcsoló
  • 4,5 V-os zsebtelep

Leírás és feladatok
7.31a.PNG

A két tekercset húzzuk az U alakú vasmagra, tegyük fel a záró-vasmagot is! Az egyik tekercshez kössük az árammérőt megfelelő méréshatárral. Ez az áramforrás nélküli áramköre a kísérleti összeállításnak tehát megegyezik azzal, amit a mozgási indukciónál használtunk. Az árammérő méréshatárát kezdetben állítsuk a maximális 5 a-re, majd csökkenthető, ha nem látszik jól az effektus. A másik tekercset egy Morse-kapcsoló közbeiktatásával kössük a telephez! Így két áramkört hoztunk létre, melyek nincsenek összeköttetésben.

Végezzük el az alábbi műveleteket és figyeljük meg a műszer mutatójának viselkedését!

    1. A kapcsolót zárjuk
    2. A kapcsolót tartósan (de csak néhány másodpercre!) zárva tartjuk
    3. A kapcsolót nyitjuk
    4. A kapcsolót tartósan nyitva tartjuk

Adjon magyarázatot a műszer mutatójának viselkedésére!

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

  • Hol alkalmazzák a nyugalmi indukció jelenségét a gyakorlatban?
  • A kísérleti összeállításból és tapasztalatokból kiindulva hogyan vezetné be a diákok számára a transzformátor működését?

Módszertani kiegészítések

  • A mozgási és nyugalmi indukció jelensége elméleti szinten nagyon különböző, de gyakorlati vonatkozásaiban hasonló. Mindkettő leegyszerűsíthető úgy, hogy változó mágneses térben feszültség indukálódik, de míg a mozgási indukció jól elképzelhető, hiszen a Lorentz-erő alapján lehet értelmezni, a nyugalmi indukció teljesen újszerű fogalmak megértését kívánja. Teljes mélységében a nyugalmi indukció középiskolás szinten nem tárgyalható. A gyakorlati hasonlóságoknak tudható be, hogy a kísérletek során sem válik szét teljesen a két fogalom. Vegyük példának a 7.29-es kísérletet, mely a mozgási indukció mennyiségi viszonyait mutatja be. Ez valóban mozgási indukció? Hiszen a vezető keret áll és a mágneses tér változik, de persze ha csak az egymáshoz relatív elmozdulásukat nézzük, akkor mondhatjuk, hogy a mágnes áll és a vezető mozog a terében (csak technikai részlet, hogy egyszerűbb a mágnest mozgatni). A 7.30-as kísérletben is egy álló tekercsben hozunk létre változó mágneses mezőt. Miben lenne más, ha ezt a változó mágneses mezőt egy rúdmágnes mozgatásával érnénk el? Konklúzióként megfogalmazhatjuk, hogy a kísérletekben sajnos nem tudjuk elhatárolni a két fogalmat. Mindenképpen elméleti szinten kell jól körül határolnunk a mozgási és nyugalmi indukciót. Kísérletgyűjteményünkben az alapján osztottuk az egyes kísérleteket a mozgási és nyugalmi indukció kategóriájába, hogy hagyományosan az oktatásban (azaz a fizikatankönyvekben) hogyan szerepelnek, még akkor is, ha a fent felvázolt indokok miatt ez a besorolás véleményes.