ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Цель: наблюдать явление электромагнитной индукции, проверить выполнение правила Ленца.
Оборудование:
гальванометр, катушка, соединительные провода, магнит.

Метод выполнения работы

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении индукционного электрического тока в любом замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, который пронизывает контур. Направление индукционного тока определяется по правилу Ленца.
В этой работе наблюдается явление электромагнитной индукции. Через полость катушки перемещают магнит и определяют при этом направление индукционного тока по отклонению стрелки гальванометра.
Направление индукционного тока можно определить и по правилу Ленца. В работе его можно применить так:

1) определить направление магнитных полюсов катушки при движении магнита (к магниту обращен полюс, который препятствует его движению);

2) определить (по правилу магнитной стрелки) направление вектора В магнитного поля, созданного током в катушке;

3) определить (по правилу буравчика) направление тока в катушке.

Ход работы

1. Подсоединить катушку к гальванометру.

2. Передвигать магнит через полость катушки, как показано на рисунках а)-г); отметить в каждом случае отклонение стрелки гальванометра (направление тока).
3. Для одного из четырех случаев (полюса магнита и направление его движения задает преподаватель) определить направление тока в катушке по правилу Ленца, используя п. 1 – 3. Для катушки указать: полюса N и S , направление вектора В, направление тока I.

4. Вывод.

Для решения этой задачи мы можем использовать формулу для площади основания цилиндра, которая выглядит следующим образом:

S = πr²,

где S - площадь основания, а r - радиус основания.

Из условия задачи нам известно, что цилиндры имеют одинаковую массу и высоту. Пусть масса и высота этих цилиндров равны m и h соответственно.

Также, нам известно, что плотность железа (ρ) равна 7.8 г/см³.

Так как плотность определяется формулой ρ = m/V, где V - объем, то для каждого цилиндра объем можно выразить следующим образом:

V = m/ρ.

Так как масса и высота цилиндров одинаковы, то масса и объем этих цилиндров также будут одинаковыми.

Теперь посчитаем площадь основания для цилиндра из железа. Мы знаем, что масса (и, следовательно, объем) этого цилиндра одинаковы с массой (и объемом) цилиндра из алюминия. Так как объем можно выразить через радиус и высоту, получаем:

V₁ = πr₁²h,

где V₁ - объем цилиндра из железа, r₁ - радиус основания цилиндра из железа и h - высота цилиндра.

Аналогично, для цилиндра из алюминия получаем:

V₂ = πr₂²h,

где V₂ - объем цилиндра из алюминия, r₂ - радиус основания цилиндра из алюминия и h - высота цилиндра.

Теперь, решим уравнение относительно радиуса:

V₁ = V₂
πr₁²h = πr₂²h
r₁² = r₂²
r₁ = r₂,

то есть радиусы оснований у этих цилиндров равны.

Возвращаясь к формуле для площади основания цилиндра, мы можем сделать вывод, что площадь оснований этих цилиндров также будет одинаковой:

S₁ = πr₁² = πr₂² = S₂.

Таким образом, площади оснований этих цилиндров не отличаются, они одинаковы по значению.

Чтобы решить данную задачу, мы можем использовать закон сохранения импульса.

Закон сохранения импульса гласит, что сумма импульсов системы замкнутой системы тел, не взаимодействующих с внешними силами, остается постоянной.

В нашем случае, изначально имеем два шарика, поэтому можем записать закон сохранения импульса следующим образом:

(m1 * v1) + (m2 * v2) = (m1 + m2) * v

где m1 и v1 - масса и скорость первого шарика, m2 и v2 - масса и скорость второго шарика, m и v - масса и скорость слипшихся шариков.

Модули импульсов равны:

m1 * v1 = 3 * 10^-2 кг*м/с
m2 * v2 = 4 * 10^-2 кг*м/с

Так как шарики слипаются, их массы складываются:

m1 + m2 = m

Теперь мы можем решить данную систему уравнений.

1. Решение:

m1 * v1 = 3 * 10^-2 кг*м/с
m2 * v2 = 4 * 10^-2 кг*м/с

m1 + m2 = m

Умножаем первое уравнение на m2 и второе на m1:

m1 * m2 * v1 = 3 * 10^-2 кг*м/с * m2
m1 * m2 * v2 = 4 * 10^-2 кг*м/с * m1

Теперь мы можем сложить два уравнения:

m1 * m2 * v1 + m1 * m2 * v2 = (3 * 10^-2 кг*м/с * m2) + (4 * 10^-2 кг*м/с * m1)
m1 * m2 * (v1 + v2) = 3 * 10^-2 кг*м/с * m2 + 4 * 10^-2 кг*м/с * m1

Так как модули импульсов и направления перпендикулярны, имеем:

v1 + v2 = 0

Тогда модуль и направление импульса слипшихся шариков будет равен:

m1 * m2 * (v1 + v2) = 3 * 10^-2 кг*м/с * m2 + 4 * 10^-2 кг*м/с * m1
m * 0 = 3 * 10^-2 кг*м/с * m2 + 4 * 10^-2 кг*м/с * m1
0 = 3 * 10^-2 кг*м/с * m2 + 4 * 10^-2 кг*м/с * m1

Таким образом, импульс слипшихся шариков равен 0.

2. Обоснование:

Когда шарики слипаются, их импульсы складываются. В данном случае, при столкновении, направления импульсов двух шариков перпендикулярны друг другу, что означает, что их сумма будет равна 0.

Таким образом, после столкновения и слипания шариков, их модуль импульса будет равен 0.