Исследовательский проект “Экспериментальное исследование зависимости скорости изменения магнитного потока от ЭДС индукции и программирование осциллографа на Arduino”
Место работы/учебы: МБОУ Школа №88 "Новинская", Нижегородская область, 11 класс
Научный руководитель: Добрынина Екатерина Николаевна, учитель физики
Аннотация
В настоящий момент существуют различные способы добычи электроэнергии – с помощью солнечных панелей, ветрогенераторов, приливных и геотермальных электростанций, АЭС, привычных и распространённых ТЭС. Однако большинство способов добычи электроэнергии по-прежнему основаны на использовании генератора электрического тока и явления, лежащего в его основе – электро-магнитной индукции. Данное явление и его свойства будут экспериментально изучены в этой научной работе. Актуальность работы заключается в том, что даже незначительное усовершенствование генератора электрического тока в масштабах земного шара окажется крайне полезным – и с экономической, и с экологической точек зрения. Безусловно, добиться КПД генератора в 100% не представляется возможным, однако, прирост производительности даже в полпроцента заметно скажется на производительности генераторов. Именно возможность такого усовершенствования будет рассмотрена в данной работе. Получение вывода о возможности либо невозможности модернизации является целью работы. Для получения такого вывода будет проведён ряд экспериментов, имитирующих процессы, происходящие в генераторе электрического тока.
Задачи нашей работы:
Изучить явление электромагнитной индукции и историю его открытия, применения.
Провести серии экспериментов с катушками с разным количеством витков и магнитом, имитируя процессы, происходящие внутри генератора электрического тока, параллельно снимая предельные значения выходного напряжения.
Провести серию экспериментов по исследованию зависимости ЭДС индукции от скорости изменения магнитного потока.
Запрограммировать осциллограф на Arduino и продемонстрировать его работу, повторяя серию опытов.
Результаты
Погрешность измерений была довольно значительной – помимо некоторых неточностей измерений прибора важным фактором была разная скорость падения магнитов – для минимизации этого фактора все магниты опускались в катушки под действием силы тяжести с равной высоты. Теоретически, напряжения, возникающие на выводах катушки при прямом и обратном прохождении магнита должны быть равны по модулю – в большинстве случаев это приблизительно так. Катушки, состоящие из большего числа витков, показали более высокое напряжение – здесь причина, предположительно, в том, что измерялось именно предельное значение, а за время прохождения через более длинную катушку магнит успевал набрать большую скорость.
На основе полученных экспериментальных данных и изученной литературы можно сделать ряд выводов:
• Чем выше скорость изменения магнитного поля внутри генератора электрического тока, тем выше напряжение на выводах обмотки генератора.
• Чем больше число витков катушки и густота намотки, тем больше ЭДС самоиндукции.
Сейчас осциллограф проходит проверку, и мы планируем повторить наши опыты на получившемся осциллографе, а также изготовить ему достойный корпус.
Впоследствии эксперименты можно будет повторить, используя более точные методы измерений, с опорой на более глубокое изучение проблемы.
Содержание работы
Если прикрепленный файл не отображается, перегрузите, пожалуйста, страницу
Загрузка...
Перезагрузить документ 
Открыть в новой вкладке
Добавить комментарий