Каково действие магнитного поля на проводник с током?
Магнитное поле действует с некоторой силой на любой проводник с током, находящийся в этом поле.
1. Как показать, что магнитное поле действует на проводник с током, находящийся в этом поле?
Надо подвесить проводник на гибких проводах, присоединенных к источнику тока.
При помещении этого проводника с током между полюсами постоянного дугообразного магнита он придет в движение.
Это доказывает, что магнитное поле действует на проводник с током.
2. От чего зависит направление движения проводника с током в магнитном поле?
Направление движения проводника с током в магнитном поле зависит от направления тока в проводнике и от расположения полюсов магнита.
3. При помощи какого прибора можно осуществить вращение проводника с током в магнитном поле?
Прибор, на котором можно осуществить вращение проводника с током в магнитном поле, состоит из прямоугольной рамки, насаженнной на вертикальную ось.
На рамке уложена обмотка, состоящая из нескольких десятков витков проволоки, покрытой изоляцией.
Так как ток в цепи направлен от положительного полюса источника к отрицательному, в противоположных частях рамки ток имеет противоположное направление.
Поэтому и силы магнитного поля будут действовать на эти стороны рамки тоже в противоположные стороны.
В результате рамка начнет поворачиваться.
4. При помощи какого устройства в рамке меняют направление тока через каждые пол-оборота?
Рамка с обмоткой подключается в электрическую цепь через полукольца и щетки, позволяющее менять направление тока в обмотке каждые пол-оборота:
- один конец обмотки присоединен к одному металлическому полукольцу, другой - к другому;
- полукольца вращаются месте с рамкой;
- каждое полукольцо прижимается к металлической пластине-щетке и при вращении скользит по ней;
- одна щетка всегда соединена с положительным полюсом источника, а другая - с отрицательным;
- при повороте рамки полукольца повернутся вместе с ней и каждое прижмется уже к другой щетке;
- в результате ток в рамкё изменит направление на противоположное;
В такой конструкции рамка вращается все время в одном направлении.
5. Как устроен технический электродвигатель?
Вращение катушки с током в магнитном поле используется в устройстве электродвигателя.
В электродвигателях обмотка состоит из большого числа витков проволоки.
Они укладывают в прорези на боковой поверхности железного цилиндра.
Этот цилиндр нужен для усиления магнитного поля.
Цилиндр с обмоткой называется якорем двигателя.
Магнитное поле, в котором вращается якорь такого двигателя, создается сильным электромагнитом.
Электромагнит и обмотка якоря питаются от одного источника тока.
Вал двигателя (ось железного цилиндра) передает вращение на полезную нагрузку.
Планета Земля укутана атмосферой, словно невидимым одеялом. Эта оболочка защищает Землю, а также всех ее обитателей от угроз из космоса. Можно утверждать и так, что жизнь на Земле возможна лишь благодаря существованию атмосферы.
Человечество интересовалось изучением воздушной оболочки планеты уже давно, однако приборы для измерения показателей атмосферы появились относительно недавно - всего лишь порядка четырех столетий назад. Какие же существуют способы изучения воздушной оболочки Земли? Давайте рассмотрим их подробнее.
Изучение атмосферы
Каждый человек ориентируется на прогноз погоды из СМИ. Но прежде чем эта информация станет известна общественности, она должна быть собрана при помощи множества различных методов. Тем, кто интересуется, как изучают атмосферу, будет важно узнать: основные приборы для ее изучения, которые были изобретены в XVI веке, это флюгер, термометр, а также барометр.
Сейчас изучением воздушной оболочки Земли занимается Помимо России, в ее состав входит еще немало стран. Так как изучают атмосферу в наше время при помощи специальной техники, сотрудниками ВМО были разработаны специальные программы сбора и обработки данных. С этой целью применяются самые современные технологии.
Термометры
Измерение температуры и сейчас происходит с использованием термометров. Градусы измеряются по Цельсию. Данная система основывается на физических свойствах воды. При нуле градусов по Цельсию она переходит в твердое состояние, при 100 - в газообразное.
Система эта названа в честь ученого из Швеции Он предложил измерять температуру при помощи такого способа в 1742 году. Несмотря на технологический прогресс, во многих местах до сих пор используются ртутные термометры.
Осадкомер
Информация о том, как изучают атмосферу, будет интересна и школьникам, и взрослым. Например, любопытно узнать о том, что количество осадков измеряется метеорологами при помощи осадкомера. Это прибор, с помощью которого можно измерять как количество жидких осадков, так и твердых.
Данный метод изучения атмосферы появился в 70-х годах прошлого столетия. Осадкомер состоит из ведра, которое устанавливается на столбе и окружается ветрозащитой. Прибор размещают на ровных площадках, оптимальный вариант установки - в месте, окруженном домами или деревьями. В том случае, если количество осадков превышает 49 мм за 12 часов, то дождь считается сильным. Для снега этот термин применяется, если за этот же промежуток времени выпадает 19 мм.
Измерение скорости и направления ветра
Для того чтобы измерить скорость ветра, используется прибор под названием анемометр. Также он применяется и для того, чтобы изучить скорость направленных воздушных потоков.
Скорость воздуха представляет собой один из важнейших показателей атмосферы. Для того чтобы измерить скорость и направления ветра, используют и специальные ультразвуковые датчики (анеморумбометры). Рядом с анемометром, как правило, устанавливают флюгер. Также возле аэродромов, мостов и других мест, где сильный ветер может представлять опасность, обычно устанавливают специальные конусообразные мешки, сделанные из полосатой ткани.
Барометры
Мы рассмотрели, с помощью каких приборов и как изучают атмосферу. Однако обзор всех методов ее изучения был бы неполным без упоминания о барометре - специальном приборе, с помощью которого можно определить силу атмосферного давления.
Идея барометра была предложена еще Галилеем, хотя осуществить ее смог его ученик Э. Торричелли, впервые доказавший факт атмосферного давления. Барометры, при помощи которых измеряется давление атмосферного столба, позволяют составить прогноз погоды. Помимо этого данные приборы используются и в качестве высотометров, так как давление воздуха в атмосфере зависит от высоты.
Почему воздух давит на поверхность Земли? Молекулы воздуха, как и все другие материальные тела, притягиваются к поверхности нашей планеты силой притяжения. Тот факт, что воздух имеет вес, был продемонстрирован Галилеем, а этого давления и был изобретен Э. Торричелли.
Профессии, изучающие атмосферу
Изучением воздушной оболочки Земли занимаются, главным образом, представители двух профессий - синоптики и метеорологи. Какова разница между этими двумя профессиями?
Метеорологи принимают участие в различных экспедициях. Нередко их работа проходит на полярных станциях, высокогорных плато, а также аэродромах и океанских лайнерах. Метеоролог не может отвлечься ни на минуту от своих наблюдений. Какими бы незначительными ни казались колебания, он должен вносить их в специальный журнал.
Синоптики отличаются от метеорологов тем, что занимаются предсказанием погоды при помощи анализа физиологических процессов. Кстати, термин «синоптик» происходит из древнегреческого языка и переводится - «обозревающий на месте».
Кто изучает атмосферу?
Для составления прогноза погоды необходимо использовать информацию, собранную с нескольких точек всей планеты одновременно. Изучается температура воздуха, атмосферное давление, а также скорость и сила ветра. Наука, изучающая атмосферу, называется метеорологией. Она рассматривает строение и все протекающие в атмосфере процессы. По всей Земле расположены специальные метеорологические центры.
Нередко информация об атмосфере, метеорологии и метеорологах нужна и школьникам. Чаще всего этот вопрос им приходится исследовать в 6 классе. Как изучают атмосферу, и какие специалисты занимаются сбором и обработкой данных об изменениях в ней?
Атмосферу изучают метеорологи, климатологи и аэрологи. Представители последней профессии занимаются изучением различных показателей атмосферы. Морские метеорологи - это специалисты, которые наблюдают за поведением воздушных масс над Мировым океаном. Ученые, изучающие атмосферу, обеспечивают информацией об атмосфере морской транспорт.
Эти данные нужны и сельскохозяйственным предприятиям. Также существует такая отрасль науки об атмосфер, как радиометеорология. А в последние десятилетия получило развитие еще одно направление - спутниковая метеорология.
Зачем нужна метеорология?
Для того чтобы был составлен правильный прогноз погоды, информация не только должна быть собрана с разных уголков земного шара, но и правильно обработана. Чем больше информации есть у метеоролога (или другого исследователя), тем более точным будет результат его работы. Сейчас обработка всех данных осуществляется при помощи компьютерных технологий. Метеорологическая информация не только хранится в ЭВМ, но и используется для построения составления прогнозов погоды на ближайшее время.
Приборы основным предназначением которых является измерение мощности дозы радиации (альфа-, бета- и гамма- с учетом рентгеновского) и проверка тем самым на радиоактивность подозрительных предметов.
Дозиметрические приборы используются для определения уровней радиации на местности, степени заражения одежды, кожных покровов человека, продуктов питания, воды, фуража, транспорта и других различных предметов и объектов, а также для измерения доз радиоактивного облучения людей при их нахождении на объектах и участках, зараженных радиоактивными веществами.
Служат для химического анализа воздуха, что дает информацию о качественном и количественном составе загрязнителей и позволяет прогнозировать степень загрязнения. К основным внутренним загрязнителям относят предметы интерьера, мебель, напольные и потолочные покрытия, строительные и отделочные материалы. Химический анализ воздуха выявляет такие показатели, как пыль, диоксид серы, диоксид азота, оксид углерода, фенол, аммиак, хлорид водорода, формальдегид, бензол, толуол и т.д.
Приборы для измерения водородного показателя (показателя pH). Исследуют активность ионов водорода в растворах, воде, пищевой продукции и сырье, объектах окружающей среды и производственных системах, в том числе в агрессивных средах.
Служат для оценки качества питьевой воды. Показывают количество взвешенных в воде неорганических примесей, в основном солей различных металлов. В быту применяются для определения качества воды из-под крана, бутилированной воды, а также для контроля эффективности водоочистных фильтров.
Портативные приборы, предназначенные для измерения точного уровня звука. Шум называют загрязнителем окружающей среды. Он также вреден как табачный дым, как выхлопные газы, как радиационная активность. У шума может быть всего четыре типа источника. Поэтому его принято делить на: механический, гидромеханический, аэродинамический и электромагнитный. Современные приборы способны определить уровень шума любых механизмов: наземных, водных и даже линий электрических передач. Прибор позволит вам объективно измерить уровень громкости звука.
Портативные приборы, предназначенные для измерения точного уровня освещенности, создаваемого различными источниками света. Область применения люксметров широка, что объясняется, прежде всего, их высокой спектральной чувствительностью, которая приближается к чувствительности человеческого глаза. Следует помнить, что некоторые источники осветительных приборов, галогенные, люминесцентные и даже светодиодные лампы, по прошествии некоторого времени эксплуатации теряют существенную величину светового потока, общая освещенность в помещении может ухудшиться. Это не только снизит остроту зрения человека, но и будет влиять на его утомляемость. Контролировать освещенность следует постоянно.
Приборы, предназначенные для экспресс-определения количества нитратов в овощах, фруктах, мясе и других продуктах питания. Еще не так давно для проведения подобных исследований, требовалась целая лаборатория, теперь это возможно осуществить при помощи одного компактного устройства.
Портативные нитратомеры приобрели широкую популярность благодаря своей компактности, невысокой стоимости и простоте в эксплуатации. Нитраты присутствуют во многих удобрениях, которые активно используют в сельском хозяйстве для повышения урожайности культур. По этой причине нитраты в овощах и фруктах часто содержатся в значительной концентрации. Попадая с пищей в организм человека, нитраты в больших количествах, способны вызывать отравления нитратами, различные расстройства и хронические заболевания.
Индикатор нитратов поможет вовремя распознать опасные продукты и защититься от отравления нитратами.
Распечатать
Измеритель солнечного излучения (люксметр)
В помощь техническим и научным сотрудникам разработано немало измерительных приборов, призванных обеспечить точность, удобство и эффективность работы. Вместе с тем, для большинства людей названия этих приборов, а тем более принцип их работы, зачастую незнакомы. В этой статье мы в краткой форме раскроем предназначение самых распространенных измерительных приборов. Информацией и изображениями приборов с нами поделился сайт одного из поставщиков измерительных приборов .
Анализатор спектра - это измерительный прибор, который служит для наблюдения и измерения относительного распределения энергии электрических (электромагнитных) колебаний в полосе частот.
Анемометр – прибор, предназначенный для измерения скорости, объема воздушного потока в помещении. Анемометр применяют для санитарно-гигиенического анализа территорий.
Балометр – измерительный прибор для прямого измерения объёмного расхода воздуха на крупных приточных и вытяжных вентиляционных решетках.
Вольтметр - это прибор, которым измеряют напряжение.
Газоанализатор - измерительный прибор для определения качественного и количественного состава смесей газов. Газоанализаторы бывают ручного действия или автоматические. Примеры газоанализаторов: течеискатель фреонов, течеискатель углеводородного топлива, анализатор сажевого числа, анализатор дымовых газов, кислородомер, водородомер.
Гигрометр – это измерительный прибор, который служит для измерения и контроля влажности воздуха.
Дальномер – прибор, измеряющий расстояние. Дальномер позволяет также вычислять площадь и объем объекта.
Дозиметр – прибор, предназначенный для обнаружения и измерения радиоактивных излучений.
Измеритель RLC – радиоизмерительный прибор, используемый для определения полной проводимости электрической цепи и параметров полного сопротивления. RLC в названии является абревиатурой схемных названий элементов, параметры которых могут измеряться этим прибором: R - Сопротивление, С - Ёмкость, L - Индуктивность.
Измеритель мощности – прибор, который используется для измерения мощности электромагнитных колебаний генераторов, усилителей, радиопередатчиков и других устройств, работающих в высокочастотном, СВЧ и оптическом диапазонах. Виды измерителей: измерители поглощаемой мощности и измерители проходящей мощности.
Измеритель нелинейных искажений – прибор, предназначенный для измерения коэффициента нелинейных искажений (коэффициента гармоник) сигналов в радиотехнических устройствах.
Калибратор – специальная эталонная мера, которую используют для поверки, калибровки или градуировки измерительных приборов.
Омметр, или измеритель сопротивления – это прибор, используемый для измерения сопротивления электрическому току в омах. Разновидности омметров в зависимости от чувствительности: мегаомметры, гигаомметры, тераомметры, миллиомметры, микроомметры.
Токовые клещи – инструмент, который предназначен для измерения величины протекающего тока в проводнике. Токовые клещи позволяют проводить измерения без разрыва электрической цепи и без нарушения ее работы.
Толщиномер - это прибор, при помощи которого можно с высокой точностью и без нарушения целостности покрытия, измерить его толщину на металлической поверхности (например, слоя краски или лака, слоя ржавчины, грунтовки, или любого другого неметаллического покрытия, нанесенного на металлическую поверхность).
Люксметр – это прибор для измерения степени освещенности в видимой области спектра. Измерители освещения представляют собой цифровые, высокочувствительные приборы, такие как люксметр, яркомер, пульсметр, УФ-радиометр.
Манометр – прибор, измеряющий давление жидкостей и газов. Виды манометров: общетехнические, коррозионностойкие, напоромеры, электроконтактные.
Мультиметр – это портативный вольтметр, который выполняет одновременно несколько функций. Мультиметр предназначен для измерения постоянного и переменного напряжения, силы тока, сопротивления, частоты, температуры, а также позволяет осуществлять прозвонку цепи и тестирование диодов.
Осциллограф – это измерительный прибор, позволяющий осуществлять наблюдение и запись, измерения амплитудных и временны́х параметров электрического сигнала. Виды осциллографов: аналоговые и цифровые, портативные и настольные
Пирометр - это прибор для бесконтактного измерения температуры объекта. Принцип действия пирометра основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения в диапазоне инфракрасного излучения и видимого света. От оптического разрешения зависит точность измерения температуры на расстоянии.
Тахометр – это прибор, позволяющий измерять скорость вращения и количество оборотов вращающихся механизмов. Виды тахометров: контактные и бесконтактные.
Тепловизор – это устройство, предназначенное для наблюдения нагретых объектов по их собственному тепловому излучению. Тепловизор позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в электрические сигналы, которые затем в свою очередь после усиления и автоматической обработки преобразуются в видимое изображение объектов.
Термогигрометр – это измерительный прибор, выполняющий одновременно функции измерения температуры и влажности.
Трассодефектоискатель – это универсальный измерительный прибор, который позволяет на местности определять местоположение и направление кабельных линий и металлических трубопроводов, а также определять место и характер их повреждения.
pH-метр – это измерительный прибор, предназначенный для измерения водородного показателя (показателя pH).
Частотомер – измерительный прибор для определения частоты периодического процесса или частот гармонических составляющих спектра сигнала.
Шумомер – прибор для измерения звуковых колебаний.
Таблица: Единицы измерения и обозначения некоторых физических величин.
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter
§61. Действие магнитного поля на проводник с током. Электрический двигатель
Вопросы
1. Как показать, что магнитное поле действует на проводник с током, находящийся в этом поле?
1. Если подвесить проводник на тонких гибких проводах в магнитном поле постоянного магнита, то при включении электрического тока в сети с проводником, он отклонится, демонстрируя взаимодействие магнитных полей проводника и магнита.
2. Пользуясь рисунком 117, объясните, от чего зависит направление движения проводника с током в магнитном поле.
2. Направление движения проводника с током в магнитном поле зависит от направления тока и от расположения полюсов магнита.
3. При помощи какого прибора можно осуществить вращение проводника с током в магнитном поле? При помощи какого устройства в рамке меняют направление тока через каждые пол-оборота?
3. Осуществить вращение проводника с током в магнитном поле можно с помощью устройства, изображенного на рис. 115, в котором рамка с изолированной обмоткой подключается в сеть через проводящие полукольца и щетки, позволяющее менять направление тока в обмотке через полоборота. В результате рамка вращается все время в одном направлении.
4. Опишите устройство технического электродвигателя.
4. Технический электродвигатель имеет в своем составе якорь — это железный цилиндр, имеющий вдоль боковой поверхности прорези, в которые укладываются витки обмотки. Сам якорь вращается в магнитном поле, создаваемом сильным электромагнитом. Вал двигателя, проходящий по центральной оси железного цилиндра, соединяют с прибором, который приводится двигателем во вращение.
5. Где применяются электрические двигатели? Каковы их преимущества по сравнению с тепловыми?
5. Двигатели постоянного тока нашли особенно широкое применение на транспорте (трамваи, троллейбусы, электровозы), в промышленности (для выкачивания нефти из скважины) в быту (в электробритвах). Электродвигатели имеют меньшие размеры по сравнению с тепловыми, а также гораздо более высокий КПД, кроме того они не выделяют газов, дыма и пара, т. е. более экологически чистые.
6. Кто и когда изобрёл первый электродвигатель, пригодный для практического применения?
6. Первый электрический двигатель, пригодный для практического применения изобрел русский ученый — Борис Семенович Якоби в 1834 году. Задание 11
1. На рис. 117 показа схема электрического измерительного прибора. В нем рамка с обмоткой в отключенном состоянии удерживается пружинками в горизонтальном положении, при этом стрелка, жестко соединенная с рамкой, указывает на нулевое значение шкалы. Вся рамка с сердечником помещена между полюсами постоянного магнита. Когда прибор подключается в сеть, ток в рамке взаимодействует с полем магнита, рамка с обмоткой поворачивается и стрелка поворачивается по шкале, причем в разные стороны, в зависимости от направления тока, а угол зависит от величины силы тока.
2. На рис. 118 показан автомат для включения звонка, если температура превысит допустимую. В состав его входит две сети. Первая содержит специальный ртутный термометр, служащий для замыкания этой цепи, когда ртуть в термометре поднимается выше заданного значения, источник питания, электромагнит, якорь которого замыкает вторую цепь, содержащую кроме якоря звонок и источник питания. Можно применять такой автомат в теплицах, инкубаторах, где очень важно следить за поддержанием нужной температуры.
