Презентация по физике на тему "Замедление движения магнита в трубе под действием электромагнитной индукции"
опыты и эксперименты по физике (8, 10 класс)

Слайд 1

«Замедление движения магнита в трубе под действием электромагнитной индукции» На основе задачи Всероссийской олимпиады школьников «Турнир юных физиков» 2013-2014 учебный год Исследователи: Команда «Воронеж 12+13» Руководитель команды: Ткач Ольга Вячеславовна, учитель физики МБОУ СОШ №12 города Воронежа Исследовательская работа по физике

Слайд 2

Тема работы Когда сильный магнит падает внутри неферромагнитной металлической трубы, на него действует тормозящая сила. Исследуйте этот феномен.

Слайд 3

Цели Следуя условию задачи, пронаблюдать явление Описать явление на качественном уровне Выявить параметры, от которых зависит качество наблюдаемого эффекта. Провести серию экспериментов и зафиксировать результат Сравнить экспериментальные данные с теоретическими

Слайд 4

Эффект замедления магнита в металлической неферромагнитной трубе мы можем наблюдать из-за явления электромагнитной индукции. Качественное описание явления

Слайд 5

Качественное описание явления Магнит движется в трубе со скоростью V. При этом меняется магнитный поток Ф. В трубе возникает ЭДС индукции. По закону Ома для полной цепи сила тока в трубе равна Согласно правилу Ленца, направление силовых линий магнитного поля индукционного поля противоположно направлению силовых линий магнитного поля магнита. Противоположно направленные магнитные поля будут отталкиваться. За счет силы отталкивания магнит будет замедляться. Если магнит падает северным полюсом вниз, то по правилу буравчика индукционный ток направлен против часовой стрелки (вид сверху). Ток Фуко

Слайд 6

Анимация процесса Магнит падает под действием силы тяжести, скорость нарастает, движение магнита ускоренное, трубу пронизывает изменяющийся магнитный поток. Индукционный ток от северного полюса: Индукционный ток от южного полюса: Силовые линии магнитного поля индукционного тока направлены противоположно силовым линиям магнитного поля магнита. Движение магнита замедляется. Магнит будет падает с постоянной скоростью, если сила, с которой магнитное поле индукционного тока отталкивает магнит, будет равна силе тяжести, действующей на магнит. Это возможно, если магнит сильный и лёгкий. против часовой стрелки по часовой стрелке

Слайд 7

Чем больше скорость падающего магнита, тем больше электродвижущая сила и тем сильнее взаимодействие магнитных полей магнита и индукционных токов. Когда сила взаимодействия станет равна силе тяжести, магнит станет двигаться с постоянной скоростью. Качественное описание явления

Слайд 8

Математическая модель h R r α h – толщина стенки трубы R – радиус трубы B( r,z ) – магнитная индукция в точке с координатами ( r,z ) ( относительно центра магнита, ось z направлена по оси трубы ) α ( r,z ) – угол между силовыми линиями и плоскостью, перпендикулярной оси z z r 0

Слайд 9

Параметры, от которых зависит замедление магнита: Диаметр трубы Толщина стенок трубы Материал, из которого изготовлена труба Диаметр области, в которой магнит притягивает тела Размеры магнита

Слайд 10

Установка для эксперимента Внутрь вертикально установленной неферромагнитной трубы мы поочерёдно бросаем постоянные магниты. Также мы бросаем магнит вне трубы. Измеряем время падения каждого тела.

Слайд 11

Оборудование Алюминиевая труба: Длина трубы = 2,13 м Внутренний диаметр трубы = 0,0254 м Внешний диаметр трубы = 0,0298 м Толщина стенок трубы = 0,0022 м

Слайд 12

Оборудование № магнита Форма Диаметр магнита, м Диаметр области, в которой магнит притягивает тела Толщина магнита, м 1 Циллиндр 0,010 0,020 0,004 2 Циллиндр 0,015 0,030 0,005 3 Циллиндр 0,020 0,033 0,005 4 Циллиндр 0,010 0,036 0,009 5 Циллиндр 0,021 0,040 0,010 5 магнитов 5 3 2 1 4

Слайд 13

Характеристика магнитных свойств. Опыт №1 с железными опилками. Определяем густоту и направление силовых линий магнитного поля с помощью железных опилок в плоскости, перпендикулярной оси магнита

Слайд 14

Характеристика магнитных свойств. Опыт №1 с железными опилками. 5 4 Определяем густоту и направление силовых линий магнитного поля с помощью железных опилок в плоскости, перпендикулярной оси магнита

Слайд 15

Характеристика магнитных свойств. Опыт №1 с железными опилками. № магнита Диаметр магнита, м Диаметр области, в которой магнит притягивает предметы , м Диаметр трубы, м Наличие эффекта 1 0,01 0,0200 0.0298 нет 2 0,015 0,0300 0.0298 слабо 3 0,02 0,0330 0.0298 слабо 4 0,01 0,0360 0.0298 есть 5 0,021 0,0400 0.0298 есть

Слайд 16

Характеристика магнитных свойств. Опыт №2 с железными опилками. Определяем густоту и направление силовых линий магнитного поля с помощью железных опилок в плоскости, параллельной оси магнита 3 4

Слайд 17

Характеристика магнитных свойств. Опыт №2 с железными опилками. 5 Определяем густоту и направление силовых линий магнитного поля с помощью железных опилок в плоскости, параллельной оси магнита

Слайд 18

№ магнита Количество скрепок Расстояние, на котором возникает притяжение , м Наличие эффекта 1 1 0,005 нет 2 1 0,008 слабо 3 1 0,011 слабо 4 1 0,023 есть 5 1 0,042 есть Характеристика магнитных свойств. Опыт № 3 со скрепками.

Слайд 19

Время падения тел № тела Время падения в трубе, сек. Время свободного падения , сек. Замедление, во сколько раз 1 0,75 0,64 1,17 2 0,93 0,64 1,46 3 1, 17 0,64 1,82 4 2,83 0,64 4,42 5 11,70 0,64 18,28 5 3 2 1 4

Слайд 20

Сравнение экспериментальных данных с теорией Мы видим, что в металлической неферромагнитной трубе происходит замедление магнита, тогда как вне трубы магнит падает свободно.

Слайд 21

Выводы Мы на опыте доказали, что магнит, брошенный в неферромагнитную трубу, замедляет своё падение Описали явление на качественном уровне Выявили параметры, от которых зависит качество наблюдаемого эффекта. Провели серию экспериментов и зафиксировали результат Сравнили экспериментальные данные с теоретическими