“Elektromanyetik indüksiyon olgusunun incelenmesi” konulu fizikte pratik çalışma (11. sınıf).

Çalışma kısmen doğası gereği araştırma niteliğindedir, kısmen hesaplamaya dayalıdır, gözlemi geliştirir, laboratuvar ekipmanlarını kullanma becerilerini geliştirir, öğrencilerin gözlemlenen olayları teorik yasaları, mantıksal zincirleri, referans tablolarını, gimlet kuralını kullanarak açıklayabilmelerini gerektirir, yani bu tür çalışmalar izin verir Öğrencilerin bilgi derinliğini ve bunları pratikte uygulama yeteneğini ortaya çıkarmanızı sağlar.

Çalışma sürecindeki öğrenciler fizik yasalarının nesnelliğine ikna olurlar.

Dersin organizasyon anında öğrencileri derste bağımsız olarak çözecekleri görevler ve görevlerin tamamlanması için zamanın adım adım dağılımı hakkında kısaca bilgilendiririm.

BENsahne– 1 No.lu “Elektromanyetik indüksiyon olgusu”, No. 2 “Doğa” pankartlarını kullanarak teorik materyalin kısa bir özet tekrarı EMF tümevarım” ve No. 3 “Lenz kuralı”. Bu, öğrencilerin bağımsız araştırmalara yönelik teorik hazırlıkları için gereklidir (saydamlar No. 1, 2, 3, eke bakınız).

Bilgi hazırlığının ardından öğrenciler devam eder. IIsahne: deneysel niteliksel ve hesaplamalı problemlerin bağımsız çözümü. Her öğrenci görevleri içeren talimatlar alır. Deneyi hızlı bir şekilde tamamlama, cihaz okumaları alma (ölçüm veya gözlem yapma) ve gözlem veya hesaplama sonuçlarını açıklama göreviyle karşı karşıya kalırlar. Talimatlar şöyle görünür:

Laboratuvar çalışması: “Elektromanyetik indüksiyon olgusunun incelenmesi.”

Çalışmanın amacı: Elektromanyetik indüksiyon olgusunun kalıplarını kontrol edin, gözlemlenen olayların neden-sonuç ilişkilerini ortaya çıkarın ve mevcut modellerin nesnelliğinden emin olun.

Teçhizat: farklı sayıda sarımlı bobinler veya transformatör bobinleri veya plastik bir çerçeve üzerinde bakır tel sarımları, 2 çubuk mıknatıs (veya at nalı), miliammetre, voltmetre, ampermetre, akım kaynağı, bağlantı kabloları, metronom (sınıf başına 1 adet).

Görev 1. TOPLAMAK bakır telden oluşan bir bobin, bir miliampermetre ve bağlantı kablolarından oluşan kapalı bir döngü. Belirli zaman aralıklarını geri sayan metronomu açın:

Uygulamakşerit mıknatısla egzersiz yapın: metronomun vuruşları altında, mıknatısı kuzey kutbuyla bobine eşit şekilde yerleştirmeye çalışın, miliammetre okumalarını alın (miliammetre iğnesinin maksimum sapması). Belirli bir süre sonra mıknatısı bobinden eşit şekilde çıkarın. Miliammetre okumalarını alın.

Açıklamak gözlemlenen fenomenler İki gözlemdeki ortak özelliklere ve farklılıklara dikkat edin.

Örnek olası cevap: Hem birinci hem de ikinci deneylerde kapalı bir devrede, bu devreye giren dış manyetik akı değiştiğinde bir endüksiyon akımının ortaya çıktığını gözlemledik. Mantıksal zincir şuna benzer:

Akımın büyüklüğü aynıdır, çünkü manyetik akının değişim hızı ve EMF indüksiyonlar aynıdır, devre direnci R de aynıdır. Manyetik akıdaki bir değişiklikle ilişkili endüksiyon akımı yönündeki fark: Ф - ilk durumda ve Ф↓ ikinci durumda. Bu Lenz kuralının bir tezahürüdür. Başka bir mantıksal zincir verin:

ve bir durumda endüksiyon akımının yönünü belirleyin.

Görev 2. 1) İletken bir devrede zaman içerisinde akan yükü hesaplayın ∆ T Görev 1'den alınan endüktif akım gücü Ii ile:

2) Belirli bir iletken devrede ortaya çıkan değeri Ohm yasasına göre hesaplayın:
R devresini belirlemek için bir akım kaynağından, devreden, ampermetreden, anahtardan ve bağlantı kablolarından bir seri devre monte etmek gerekir. İletken devreye bir voltmetre bağlayın. Ampermetre ve voltmetre okumalarını alın ve hesaplayın.

Görev 3.Şimdi deneyi, aynı zaman aralığında dikkatlice sabit bir mıknatıs (sabit manyetik alan) ile yapın. ∆ T bobini mıknatısın üzerine yerleştirin. Miliammetre ne gösterecek? Görev 1 ile Görev 3'teki gözlemler arasındaki benzerlikler ve farklılıklar nelerdir?

İpucu: doğayı karşılaştır EMF iki deneyde indüksiyon.

Örnek olası cevap: endüksiyon akımı değişmedi ancak görev 1'de
ve görev 3'te.

Görev 4. Metronomun çaldığı zaman aralıklarını değiştirin: (veya ↓). Görev 1'de ne gibi değişiklikler oldu? Açıklamak.
Örnek olası cevap: Eğer ∆ T, öyleyse, dolayısıyla: ↓, dolayısıyla Ii ↓.

Görev 5. 4. görevde benzer kutuplarla katlanmış 2 mıknatısın aynı zaman aralığında yerleştirilmesi durumunda meydana gelen değişiklikleri gözlemleyin. Ne gözlemlediğinizi açıklayın.
Örnek olası cevap: 2 kere, dış manyetik alanın indüksiyonu 2 kere olduğundan Ii ≈ 2 kere arttı.

Görev 6.İletken devredeki dönüş sayısını değiştirin ve görev modu 4'te indüklenen akımdaki değişimi gözlemleyin. Açıklayın.

Görev 7.İşin tamamlanmasına ilişkin bir rapor gönderin. Raporda öğrenciler şu soruyu özetlemeli ve cevaplamalıdır: Öğrenciler bu çalışmayı yaparken neye ikna oldular; Çalışmayı yazılı olarak hazırlayıp teslim etmek.

Bu derste 4 numaralı "Elektromanyetik indüksiyon olgusunun incelenmesi" laboratuvar çalışmasını gerçekleştireceğiz. Bu dersin amacı elektromanyetik indüksiyon olgusunu incelemek olacaktır. Gerekli ekipmanı kullanarak laboratuvar çalışması yapacağız ve bunun sonunda bu fenomeni nasıl doğru bir şekilde inceleyeceğimizi ve belirleyeceğimizi öğreneceğiz.

Amaç - çalışma elektromanyetik indüksiyon fenomeni.

Teçhizat:

1. Miliammetre.

2. Mıknatıs.

3. Makara çilesi.

4. Mevcut kaynak.

5. Reostat.

6. Anahtar.

7. Bir elektromıknatıstan bobin.

8. Kabloların bağlanması.

Pirinç. 1. Deneysel ekipman

Kurulumu yaparak laboratuvar çalışmalarına başlayalım. Laboratuvar çalışmalarında kullanacağımız devreyi kurmak için bir çile bobinini miliampermetreye bağlayacağız ve bobine yaklaştıracağımız veya uzaklaştıracağımız bir mıknatıs kullanacağız. Aynı zamanda indüklenen akım ortaya çıktığında ne olacağını da hatırlamalıyız.

Pirinç. 2. Deney 1

Gözlemlediğimiz olguyu nasıl açıklayacağınızı düşünün. Manyetik akı gördüklerimizi, özellikle de elektrik akımının kökenini nasıl etkiler? Bunu yapmak için destekleyici şekle bakın.

Pirinç. 3. Kalıcı şerit mıknatısın manyetik alan çizgileri

Manyetik indüksiyon hatlarının kuzey kutbundan çıkıp güney kutbuna girdiğini unutmayın. Üstelik mıknatısın farklı yerlerinde bu çizgilerin sayısı ve yoğunlukları da farklıdır. Manyetik alanın yönünün de noktadan noktaya değiştiğini lütfen unutmayın. Bu nedenle manyetik akıdaki bir değişikliğin kapalı bir iletkende bir elektrik akımının ortaya çıkmasına yol açtığını söyleyebiliriz, ancak yalnızca mıknatıs hareket ettiğinde bu bobinin dönüşleriyle sınırlı alana giren manyetik akı değişir. .

Elektromanyetik indüksiyon çalışmamızın bir sonraki aşaması kararlılıkla ilgilidir. indüksiyon akımının yönü. İndüksiyon akımının yönünü miliampermetre iğnesinin saptığı yöne göre değerlendirebiliriz. Yay şeklinde bir mıknatıs kullanalım ve mıknatıs yaklaştığında okun bir yöne sapacağını görelim. Mıknatıs şimdi diğer yöne hareket ettirilirse ok diğer yöne sapacaktır. Deney sonucunda mıknatısın hareket yönünün aynı zamanda indüksiyon akımının yönünü de belirlediğini söyleyebiliriz. İndüksiyon akımının yönünün mıknatısın kutbuna da bağlı olduğunu da belirtelim.

İndüksiyon akımının büyüklüğünün mıknatısın hareket hızına ve aynı zamanda manyetik akı değişim hızına bağlı olduğunu lütfen unutmayın.

Laboratuvar çalışmamızın ikinci kısmı başka bir deneyle ilgili olacak. Gelin bu deneyin tasarımına bakalım ve şimdi ne yapacağımızı tartışalım.

Pirinç. 4. Deney 2

İkinci devrede prensip olarak endüksiyon akımının ölçümüyle ilgili hiçbir şey değişmedi. Aynı miliampermetre bir bobin bobinine bağlanmıştır. Her şey ilk durumda olduğu gibi kalır. Ancak şimdi kalıcı mıknatısın hareketinden değil, ikinci bobindeki akım gücündeki değişiklikten dolayı manyetik akıda bir değişiklik elde edeceğiz.

İlk bölümde varlığı keşfedeceğiz indüklenen akım Devreyi kapatırken ve açarken. Yani deneyin ilk kısmı: anahtarı kapatıyoruz. Lütfen devrede akımın arttığını, okun bir yöne saptığını ancak anahtarın artık kapalı olduğunu ve miliampermetrenin herhangi bir elektrik akımı göstermediğini unutmayın. Gerçek şu ki manyetik akıda bir değişiklik yok, bundan daha önce bahsetmiştik. Şimdi anahtarı açarsanız miliampermetre akımın yönünün değiştiğini gösterecektir.

İkinci deneyde nasıl olduğunu izleyeceğiz indüklenen akım ikinci devredeki elektrik akımı değiştiğinde.

Deneyin bir sonraki kısmı, devredeki akımın büyüklüğü bir reostat vasıtasıyla değiştirilirse endüksiyon akımının nasıl değişeceğini gözlemlemek olacaktır. Bir devredeki elektrik direncini değiştirirsek Ohm kanununa göre elektrik akımının da değişeceğini biliyorsunuz. Elektrik akımı değiştikçe manyetik alan da değişecektir. Reostatın kayan teması hareket ettiği anda manyetik alan değişir ve bu da bir endüksiyon akımının ortaya çıkmasına neden olur.

Laboratuvarı sonuçlandırmak için, bir elektrik akımı jeneratöründe indüklenen elektrik akımının nasıl oluşturulduğuna bakmamız gerekiyor.

Pirinç. 5. Elektrik akımı jeneratörü

Ana kısmı bir mıknatıstır ve bu mıknatısların içinde belirli sayıda sarım dönüşüne sahip bir bobin bulunmaktadır. Şimdi bu jeneratörün çarkını döndürürseniz, bobin sargısında endüktif bir elektrik akımı indüklenecektir. Deney, devir sayısındaki artışın ampulün daha parlak yanmaya başlamasına yol açtığını gösteriyor.

Ek literatür listesi:

Aksenovich L. A. Ortaokulda fizik: Teori. Atamalar. Testler: Ders Kitabı. Genel eğitim veren kurumlar için ödenek. çevre, eğitim / L.A. Aksenovich, N.N. Rakina, K.S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - S. 347-348. Myakishev G.Ya. Fizik: Elektrodinamik. 10-11 sınıflar. İleri düzey fizik çalışmaları için ders kitabı / G.Ya. Myakishev, A.3. Sinyakov, V.A. Slobodskov. - M .: Bustard, 2005. - 476 s. Purysheva N.S. Fizik. 9. sınıf. Ders kitabı. / Purysheva N.S., Vazheevskaya N.E., Charugin V.M. 2. baskı, stereotip. - M.: Bustard, 2007.

Materyal, 11. sınıfta fizikteki laboratuvar çalışmalarına eşlik eder. Dersin başında öğrencilere bir hedef verilir ve teori kısaca gözden geçirilir.

Daha sonra işin ilerleyişi tartışılır ve deneyler yapılır. Gözlemlerin sonuçları açıklama gerektiren çizimler halinde defterlere kaydedilir. Ve çalışmanın sonunda sonuçlar çıkarılır.

Belge içeriğini görüntüle
"Laboratuvar çalışması "Elektromanyetik indüksiyon olgusunun incelenmesi""

Laboratuvar çalışması

"Elektromanyetik indüksiyon olgusunun incelenmesi"

Belyan L.F.,

Fizik öğretmeni MBOU "Ortaokul No. 46"

Bratsk

Hedefler:

• koşulları keşfet

indüksiyonun meydana gelmesi

kapalı bir iletkendeki akım;

• adil olduğundan emin ol

Lenz'in kuralları;

• olan faktörleri öğrenin

indüksiyon akımının gücüne bağlıdır.

Teçhizat:

• miliampermetre ( mA)

veya mikroampermetre ( μA ),

• ark mıknatısı,
• tel makarası.

İşin ilerlemesi

1. Bobin ve miliampermetreden oluşan bir devre kurun. Bobinin içine kalıcı bir mıknatıs indirerek ortaya çıkan endüksiyon akımının yönünü belirleyin.

İşin ilerlemesi

2. Mıknatısı bobinden çıkarın. İndüklenen akımın yönü değişti mi? Defterlerinize deneyin basitleştirilmiş bir diyagramını çizin.

3. Mıknatıs bobine göre hareketsiz durumdayken indüklenen bir akım ortaya çıkacak mı?

Bu nasıl kanıtlanabilir?

Çalışma raporunun hazırlanması:

Çalışma raporunun hazırlanması:

Çalışmanın her noktası için sonuçları formüle edin.

1. Bobinden geçen manyetik akı nasıl değişir (artar, azalır, değişmez)?

2. Kalıcı bir mıknatısın manyetik indüksiyon alan çizgilerinin yönleri nelerdir?

3. İndüklenen akımın manyetik alan çizgileri nasıl yönlendirilir?

4. Bobinin manyetik alanının kutuplarını belirleyin.

5. Sağ el kuralını kullanarak indüksiyon akımının yönünü belirleyin.

Çözüm:

1. İndüksiyon akımının yönü neye bağlıdır?

2. İndüksiyon akımının büyüklüğü neye bağlıdır?

İŞİN AMACI:

Galvanizleme aparatının yapısını ve çalışma prensibini öğrenin.

Galvanizleme aparatının elektrik devresinin ana elemanlarının özelliklerini belirleyin.

TEÇHİZAT:

galvanizleme aparatı, elektronik osiloskop.

YÖNTEMİN ÖNEMİ

Tıbbi uygulamada doğru akım yaygın olarak kullanılmaktadır. Galvanizleme yardımıyla hem bireysel organları (karaciğer, kalp, tiroid bezi vb.) Hem de tüm vücudu etkilerler. Örneğin, servikal sempatik düğümlerin tahrişi yoluyla "yaka bölgesinin" galvanizlenmesi, kardiyovasküler sistemin uyarılmasına ve metabolik süreçlerin iyileşmesine neden olur. Bu nedenle yöntem çok çeşitli hastalıkların tedavisinde kullanılır:

periferik sinir sistemi;

merkezi sinir sistemi;

hipertansiyon ve peptik ülser;

diş hekimliğinde - trofik bozukluklar veya ağız boşluğundaki dokuların iltihaplanması vb. durumunda.

Galvanizleme genellikle çözeltilerde iyonlara ayrışan tıbbi maddelerin vücut dokularına sokulmasıyla birleştirilir. Bu prosedür denir terapötik elektroforez veya tıbbi maddelerin elektroforezi. Doğru akımla elektroterapi ve ilaçların vücut dokularına verilmesi galvanizleme aparatı kullanılarak gerçekleştirilir.

TEORİK BÖLÜM

Vücut dokusu üzerinde düşük seviyeli doğru akımın (50 miliampere kadar) kullanıldığı tedavi yöntemine denir. galvanizleme.

Galvanizleme prosedürlerini ve terapötik elektroforezi gerçekleştirmek için, çeşitli prosedürler için akım gücünü düzenlemek üzere bir potansiyometre ve bir ölçüm cihazı ile donatılmış sabit bir voltaj kaynağı gereklidir. Böyle bir kaynak olarak, kural olarak, aydınlatma ağının yarı iletken bir AC doğrultucusu kullanılır. Galvanizleme aparatının elektrik devre şeması (Şekil 1) bir transformatör (3), iki diyotlu bir doğrultucu (5), iki dirençten (7) ve üç kapasitörden (6) oluşan bir yumuşatma filtresi, bir ayar potansiyometresi (8) ve şöntlü bir miliammetre (9) içerir. hasta devresindeki akımı ölçmek için anahtar 10.

Pirinç. 1. Galvanizleme aparatının elektrik şeması.

(1 – şebeke şalteri, 2 – şebeke gerilim şalteri, 3 – trafo, 4 – gösterge lambası, 5 – diyotlar, 6 – kapasitörler, 7 – dirençler, 8 – ayar potansiyometresi, 9 – miliampermetre, 10 – miliampermetre şönt, 11 – terminaller çıkış voltajı).

Galvanizleme aparatındaki transformatör şebekeden gelen voltajı azaltır (AB, Şekil 1). Ayrıca hastanın güvenliği açısından varlığı zorunludur (3, Şekil 1). Transformatörün primer ve sekonder sargıları arasındaki endüktif bağlantı, hastanın vücuduna uygulanan elektrotları içeren devre ile cihazın bağlı olduğu alternatif voltaj ağı arasında doğrudan bağlantı olasılığını ortadan kaldırır. Aksi halde belirli koşullar altında (örneğin hastanın kazara topraklanması durumunda) elektrik yaralanması meydana gelebilir.

Alternatif akımın düzeltilmesi (doğru akıma dönüştürülmesi) yarı iletken diyotlar (5, Şekil 1) kullanılarak gerçekleştirilir. Yarı iletkenler, elektrik iletkenliği iletkenlerin ve dielektriklerin arasında olan katı kristalli maddelerdir. Yarı iletkenlerin elektriksel iletkenliği büyük ölçüde dış koşullara (sıcaklık, aydınlatma, dış elektrik alanları, iyonlaştırıcı radyasyon vb.) bağlıdır. Bu nedenle, mutlak sıfıra (-273 °C) yakın çok düşük sıcaklıklarda, yarı iletkenler, süper iletken duruma dönüşen çoğu iletkenin aksine dielektrik gibi davranır. Sıcaklık arttıkça iletkenlerin elektrik akımına karşı direnci artar, yarı iletkenlerin direnci azalır.

Oda sıcaklığında bile, saf bir yarı iletkenin, içsel iletkenlik adı verilen elektriksel iletkenliği küçüktür; bu, kaotik olarak oluşturulmuş deliklerin (kafes atomlarındaki boş alanlar) ve neredeyse eşit miktarlarda serbest elektronların (ana yük taşıyıcıları) bir sonucudur. Saf bir yarı iletkene çok küçük bir miktar yabancı madde eklendiğinde elektriksel iletkenliği önemli ölçüde artar.

Yarı iletken bir diyotun etkisi, farklı iletkenlik türlerine sahip iki yarı iletkenin bağlantı bölgesinde bir temas potansiyeli farkının oluşmasına dayanır:

n-tipi yarı iletken (ana yük taşıyıcıları elektronlardır);

p tipi yarı iletken (ana yük taşıyıcıları deliklerdir).

N ve p tipi yarı iletkenler safsızlıklar kullanılarak üretilebilir. Örneğin, değerlik katmanında (As) beş elektrona sahip olan germanyuma (Ge) safsızlık arsenik atomları eklendiğinde, her safsızlık atomu bir germanyum atomunun yerini alır. Safsızlık atomunun dört elektronu, komşu germanyum atomlarının değerlik elektronlarıyla kovalent bağlar oluşturur ve beşinci elektron serbest kalır ve bir akım taşıyıcısı olabilir. Ana elementten daha yüksek değerliliğe sahip safsızlıklar, kristale fazla elektron verdikleri için donörler olarak adlandırılır ve bu tür safsızlık atomlarına sahip kristaller, n-tipi kristaller olarak adlandırılır. Harici bir sabit alanın etkisi altında serbest elektronlar pozitif elektroda doğru hareket edecektir.

İndiyum atomları gibi üç değerlik elektronuna sahip safsızlık atomları saf germanyuma dahil edilirse, safsızlık atomu germanyum kristal kafesindeki bir atomun yerini alır. Tam bir kovalent bağ oluşturmak için safsızlık atomu herhangi bir komşu germanyum atomunun dördüncü elektronunu işgal eder. Bu durumda komşu atomun kovalent bağlarından biri kırılır. Doldurulmamış bir kovalent bağa delik adı verilir; Pozitif yüklü bir elektronun özelliğine sahiptir. Düşük valanslı safsızlıklara alıcılar denir. Almanya içeren alıcı atomlar p tipi bir kristaldir. P tipi bir kristale sabit bir alan uygulamak deliklerin negatif elektroda doğru hareket etmesine neden olur. Akım akışı açısından, deliklerin pozitif elektrottan negatif elektrota akışı, elektronların negatif elektrottan pozitif elektrota akışıyla aynı etkiye sahiptir.

P ve n tipi yarı iletkenler arasındaki temasa elektron-delik bağlantısı denir.

Bu yarı iletkenlerin temas bölgesinde delikler ve elektronlar bağlantı noktasından uzakta yoğunlaşmıştır (Şekil 2). Bu, deliklerin ve elektronların hareketliliğine kıyasla kristal kafesteki donör atomların ve alıcı atomların neredeyse tamamen hareketsiz olmasıyla açıklanır. Verici atomların toplam yükünün etkisi, deliklerin p-n bağlantısından sola doğru itilmesinde kendini gösterir ve alıcı atomların toplam yükü, elektronları etkileyerek p-n bağlantısından sağa doğru itilmelerini sağlar. Bu durumda deliklerin ve elektronların akışını engelleyen potansiyel bariyer adı verilen bir bariyer oluşur. Böylece sınır tabakası, n-p yönündeki elektronlara ve p-n yönündeki deliklere karşı çok yüksek direnç kazanır ve blokaj tabakası olarak adlandırılır.

Gerçekte, bu katman, alan gücü E" olan küçük bir pil görevi görür (Şekil 2'de noktalı çizgilerle gösterilmiştir). Doğrultma için p-n bağlantısını kullanmak amacıyla, harekete yardımcı olacak veya engelleyecek şekilde harici bir pil bağlanır. pilin potansiyel bariyerine eşdeğerdir.

Pirinç. 2. Temas potansiyeli farkının oluşması.

(– alıcılar, “+” – delikler, – donörler, “–” – elektronlar)

Yarı iletkenler, ana yük taşıyıcılarına ek olarak azınlık yük taşıyıcılarını da içerir:

p tipi bir yarı iletkende – elektronlar;

n-tipi bir yarı iletkende delikler vardır.

Pozitif bir kutbu p-tipi bir yarı iletkene ve bir voltaj kaynağının negatif kutbunu n-tipi bir yarı iletkene bağlarsak (Şekil 3a), o zaman E" kuvvetine zıt yönde yönlendirilen dış alan kuvveti E hareket edecektir. Yarıiletkenlerin her birinde bulunan ana yük taşıyıcıları kontak katmanına doğru yönelerek temas bölgesindeki konsantrasyonları önemli ölçüde artar ve bunun sonucunda bariyer katmanı azalır ve bu yöndeki elektrik akımı sağlanır. ana yük taşıyıcıları p-n eklemindeki bu yöne doğrudan veya geçiş denir.

Uygulanan harici voltajın polaritesini değiştirirseniz (Şekil 3b), o zaman E" kuvveti ile çakışan harici alan kuvveti E, ana yük taşıyıcılarının temas katmanından her birinde zıt yönlerde hareket etmesine neden olacaktır. Blokaj tabakası genişleyecek ve direnci önemli olacaktır. Temas yoluyla geçen akım, yalnızca yarı iletkenlerde konsantrasyonu çok küçük olan azınlık yük taşıyıcılarının hareketi ile gerçekleştirilecektir. p-n eklemindeki engellemeye engelleme denir.

Yarı iletken diyotun çalışması bu prensibe dayanmaktadır. Bir yarı iletken diyota bir yük direnci (örneğin biyolojik doku) seri olarak bağlanırsa ve ona alternatif bir voltaj uygulanırsa, akım yük direncinden yalnızca bir yönde akacaktır. Bu dönüşüme AC düzeltmesi denir.

Pirinç. 3. Elektron-delik bağlantısı içeren bir devrede akımın geçişi (a – iletim modu, b – engelleme modu).

Harici bir EMF kaynağını yarı iletken diyota bağlarken p-n bağlantısının mevcut modu, Şekil 1'de gösterilmektedir. 4.

pozitif voltaj değerinde (geçiş modu) akım keskin bir şekilde artar;

negatif bir voltaj değerinde (engelleme modu), diyotun kırılma voltajına U ve doğrultma özelliklerinin kaybına kadar akım çok yavaş değişir.

Pirinç. 4. Yarı iletken diyotun volt-amper karakteristiği.

Alternatif voltaj grafiği sinüzoide benzer (Şekil 5a). Bir diyottan geçirilirse, tek yönlü iletkenlik nedeniyle çıkış sinyali Şekil 5b'de gösterilen formu alacaktır.

Galvanizleme aparatı, transformatörün (3) sekonder sargısının A ve B terminallerine bağlanan iki yarı iletken diyot (5, Şekil 1) kullanır. A noktasının potansiyeli B noktasının potansiyelinden büyük olduğunda üst diyottan akım akar. Alt diyot bu sırada kilitlenir. Periyodun sonraki yarısında B noktasının potansiyeli A noktasının potansiyelinden yüksek olduğunda alt diyottan akım akacaktır. Sonuç olarak C noktasında potansiyel değer (D noktasına göre) negatif değer almayacak ve bu noktalara harici bir yük bağlandığında akım sadece tek yönde akacaktır. Böylece alternatif voltajın tam dalga doğrultulması elde edilir (Şekil 5c).

Gerilim dalgalanmalarını düzeltmek için, bir kapasitörden veya kapasitörlerden ve dirençlerden (Şekil 1'de 6.7) veya diğer filtre türlerinden oluşan bir elektrik filtresi kullanılır.

Pirinç. 5. Zamanın şunlara bağımlılığının grafikleri: a) alternatif voltaj, b) bir diyot üzerinde düzeltilen voltaj, c) iki diyot üzerinde düzeltilen voltaj.

RC filtresinin çalışması, X C kapasitansının elektrik direncinin ω frekansına bağımlılığına dayanır:

X C = . (1)

Elemanları seçerken aşağıdaki koşulların karşılanması gerekir:

Titreşimli voltaj arttıkça filtre kondansatörü (6) şarj edilir (bu voltaj maksimum değere ulaşana kadar şarjı artar). Gerilim darbeleri arasındaki duraklamalar sırasında, kapasitörler yüke (8, Şekil 1) boşaltılır ve titreşimli voltajın yönüne denk gelen yönde akan bir deşarj akımı oluşturulur. Sonuç olarak, çıkış voltajı düzgünleştirilmiş bir şekil alır (Şekil 6).

Elektrotlar aracılığıyla hastaya sağlanan voltajın düzenlenmesi bir potansiyometre (8, Şekil 1) kullanılarak gerçekleştirilir: cihazın çıkışındaki maksimum voltaj, hareketli kontağın üst konumunda olacak ve sıfır değeri – alt konumda.

İşlemleri gerçekleştirirken hastadan geçen akım miktarını kontrol etmek gerekir. Bir miliammetre (9, Şekil 1) kullanılarak gerçekleştirilir. Bir şönt (10, Şekil 1) bağlamak, miliampermetre ölçeğinin ölçeğini artırmanıza olanak tanır.

Pirinç. 6. Elektrik filtresinden geçtikten sonra sinyalin grafiği (noktalı çizgi titreşimli giriş sinyalini gösterir).

Akım hastaya, altına su veya salinle nemlendirilmiş pedlerin yerleştirildiği elektrotlar kullanılarak uygulanır. Bu, elektrotların altındaki dokuların elektroliz ürünleriyle “koterizasyonunun” etkisini ortadan kaldırmak için gereklidir. Aslında vücudun canlı dokuları, sodyum klorür - Na+ ve Cl- iyonlarının elektroliz ürünlerini içerir. Sıvı fazda bulunan su iyonları (H+, OH-) cilt yüzeyinde etkileşime girdiğinde negatif elektrot altında alkali NaOH, pozitif elektrot altında ise hidroklorik asit HCl oluştururlar. Bu nedenle, doğru akımın kullanıldığı her durumda, metal elektrotlar doğrudan vücut yüzeyine uygulanmamalıdır.

Vücut dokuları, doku sıvısı ile çevrelenmiş hücrelerden oluşur. Böyle bir sistem, akımı nispeten iyi ileten iki ortamdan (doku sıvısı ve hücre sitoplazması) oluşur ve zayıf iletken bir katmanla - hücre zarı (zar) ile ayrılır.

Doğru akımın vücut dokusu üzerindeki birincil etkisi, iyonları adsorbe eden koloidal parçacıkların yanı sıra, esas olarak doku elektrolitleri olmak üzere, içinde bulunan yüklü parçacıkların hareketinden kaynaklanmaktadır. Harici bir elektrik alanı, doku elemanlarındaki (hücre içi ve hücre dışı sıvı) membranların yakınında iyonların tutulmasına ve birikmesine neden olarak normal konsantrasyonlarını değiştirir (Şekil 7). Sonuç olarak membranlarda aşağıdakiler not edilir:

çift ​​elektrik katmanının oluşumu;

kutuplaşma olgusu;

difüzyon kapasitesi yaratmak;

biyopotansiyeldeki değişiklik vb.

Pirinç. 7. Galvanizleme sırasında iyonların hücre zarları üzerindeki dağılımı (E – elektrotlar).

Aktif maruz kalmanın sonucu makro düzeyde fark edilir hale gelir: damar genişlemesi nedeniyle elektrotların altında ciltte kızarıklık (hiperemi) meydana gelir. Tüm bu süreçler hücrelerin fonksiyonel durumunu etkiler. Doku yenilenmesinde (periferik sinir lifleri, kaslar, epitel) ve sinir sisteminin düzenleyici fonksiyonunda bir artış vardır. Bu mekanizmalar galvanizlemenin tedavi amaçlı kullanımını belirler. Ancak şunu bir kez daha belirtmek gerekir ki, doğru akımın vücut dokusu üzerindeki birincil etkisi kutuplaşma fenomeni biyomembranın yüzeyinde.

Tedavi sürecinde contalı elektrotlar vücut yüzeyinde uygun yerlere sabitlenir (“transserebral galvanizasyon”, “galvanik yaka” vb.).

Elektrotların altındaki deri ve deri altı yağ tabakasının üstesinden gelindiğinde, akımın dallanıp derin yerleşimli doku ve organlardan düşük dirençli ortamlardan (doku sıvısı, kan, lenf, sinir gövdelerinin zarları) geçtiğini hesaba katmak gerekir. , vesaire.). Sonuç olarak hastanın birçok organı ve sistemi aynı anda etkilenir.

PRATİK BÖLÜM

Bu çalışmamızda yan panelinde ünitelerinin ayrı ayrı bağlanmasını sağlayan geçiş anahtarları bulunan galvanizleme aparatı kullanmaktayız. Elektrik sinyallerinin şeklini gözlemlemek için cihaza bir osiloskop bağlanır.

• " onclick="window.open(this.href,"win2","durum=hayır,araç çubuğu=hayır,kaydırma çubukları=evet,başlık çubuğu=hayır,menubar=hayır,resizable=evet,genişlik=640,yükseklik=480,dizinler =hayır,konum=hayır"); yanlış döndür;" > Yazdır
• E-posta

9 numaralı laboratuvar çalışması

Elektromanyetik indüksiyon olgusunun incelenmesi

Çalışmanın amacı: indüklenen akımın, indüklenen emf'nin oluşma koşullarını inceleyin.

Teçhizat: bobin, iki şerit mıknatıs, miliampermetre.

Teori

Elektrik ve manyetik alanlar arasındaki karşılıklı bağlantı, 1831'de seçkin İngiliz fizikçi M. Faraday tarafından kuruldu. Bu fenomeni keşfetti. elektromanyetik indüksiyon.

Çok sayıda Faraday deneyi, manyetik alan kullanarak bir iletkende elektrik akımı üretmenin mümkün olduğunu göstermektedir.

Elektromanyetik indüksiyon olgusudevreden geçen manyetik akı değiştiğinde kapalı bir devrede bir elektrik akımının oluşmasından oluşur.

Elektromanyetik indüksiyon olgusundan kaynaklanan akıma denir indüksiyon.

Bir elektrik devresinde (Şekil 1), mıknatısın bobine göre hareketi varsa veya bunun tersi olursa, indüklenen bir akım meydana gelir. İndüksiyon akımının yönü hem mıknatısın hareket yönüne hem de kutuplarının konumuna bağlıdır. Bobin ve mıknatısın bağıl hareketi yoksa indüklenen akım da olmaz.

Şekil 1.

Açıkça söylemek gerekirse, bir devre manyetik alanda hareket ettiğinde üretilen şey belirli bir akım değil, belirli bir e'dir. d.s.

Şekil 2.

Faraday deneysel olarak şunu tespit etti: İletken bir devrede manyetik akı değiştiğinde, devre tarafından sınırlanan yüzey boyunca manyetik akının eksi işaretiyle alınan değişim hızına eşit, indüklenmiş bir emk E ind ortaya çıkar.:

Bu formül ifade eder Faraday yasası:e. d.s. indüksiyon, konturla sınırlanan yüzey boyunca manyetik akının değişim hızına eşittir.

Formüldeki eksi işareti şunu yansıtır: Lenz'in kuralı.

1833'te Lenz deneysel olarak şu ifadeyi kanıtladı: Lenz'in kuralı: Manyetik akı değiştiğinde kapalı bir döngüde uyarılan endüksiyon akımı her zaman, oluşturduğu manyetik alan, indüklenen akıma neden olan manyetik akıdaki değişikliği önleyecek şekilde yönlendirilir..

Artan manyetik akı ileФ>0 ve ε ind< 0, т.е. э. д. с. индукции вызывает ток такого направления, при котором его маг­нитное поле уменьшает магнитный поток через контур.

Manyetik akı azaldığında F<0, а ε инд >0, yani indüklenen akımın manyetik alanı devre boyunca azalan manyetik akıyı arttırır.

Lenz'in kuralı derin fiziksel anlam – enerjinin korunumu yasasını ifade eder: devredeki manyetik alan artarsa, devredeki akım, manyetik alanı dışarıya doğru yönlendirilecek şekilde yönlendirilir ve devredeki harici manyetik alan azalırsa, akım, içeriye doğru yönlendirilir. öyle ki manyetik alanı bu azalan manyetik alanı destekleyecektir.

İndüklenen emk çeşitli nedenlere bağlıdır. Bobine bir kez güçlü bir mıknatıs ve bir kez daha zayıf bir mıknatıs iterseniz, ilk durumda cihazın okumaları daha yüksek olacaktır. Mıknatıs hızla hareket ettiğinde de daha yüksek olacaklardır. Bu çalışmada yapılan deneylerin her birinde indüksiyon akımının yönü Lenz kuralı ile belirlenmektedir. İndüksiyon akımının yönünü belirleme prosedürü Şekil 2'de gösterilmektedir.

Şekilde kalıcı bir mıknatısın manyetik alan çizgileri ve indüklenen akımın manyetik alan çizgileri mavi renkle gösterilmiştir. Manyetik alan çizgileri her zaman N'den G'ye, yani mıknatısın kuzey kutbundan güney kutbuna doğru yönlendirilir.

Lenz kuralına göre, manyetik akı değiştiğinde ortaya çıkan bir iletkende indüklenen elektrik akımı, manyetik alanı manyetik akıdaki değişime karşı koyacak şekilde yönlendirilir. Bu nedenle, bobinde, mıknatıs bobine doğru hareket ettiğinden, manyetik alan çizgilerinin yönü, kalıcı mıknatısın kuvvet çizgilerinin tersidir. Akımın yönünü burgu kuralını kullanarak buluruz: eğer bir jilet (sağ dişli) öteleme hareketi bobindeki endüksiyon hatlarının yönü ile çakışacak şekilde vidalanırsa, o zaman dönme yönü Gimlet kolu endüksiyon akımının yönü ile çakışmaktadır.

Bu nedenle miliampermetreden geçen akım, Şekil 1'de kırmızı okla gösterildiği gibi soldan sağa doğru akar. Mıknatısın bobinden uzaklaşması durumunda indüklenen akımın manyetik alan çizgileri kalıcı mıknatısın alan çizgileri ile aynı doğrultuda olacak ve akım sağdan sola doğru akacaktır.

İş ilerlemesi.

Rapor için bir tablo hazırlayın ve deneyler yaparken bu tabloyu doldurun.