8 b -- inductia electromagnetica

40
Electromagnetismul Proiect realizat de elevii Argint Andrei Silviu Constantin Alexandra Hagi Ionut Alexandru Lãzãrean Iulia Emilia Profesor indrumator Laurentziu Roşu Scopul lucrarii: -prezentarea in format electronic a notiunilor despre electromagnetism si aplicatiile tehnice: alternator, dinam, motor electric -crearea de animatii originale, ilustrând fenomenele fizice implicate -crearea de exercitii interactive noi, originale CONCURSUL STEFAN PROCOPIU, SECTIUNEA REFERATE

Transcript of 8 b -- inductia electromagnetica

Electromagnetismul

Proiect realizat de eleviiArgint Andrei Silviu

Constantin AlexandraHagi Ionut AlexandruLãzãrean Iulia Emilia

Profesor indrumator Laurentziu Roşu

Scopul lucrarii: -prezentarea in format electronic a notiunilor despre electromagnetism si aplicatiile tehnice: alternator, dinam, motor electric-crearea de animatii originale, ilustrând fenomenele fizice implicate-crearea de exercitii interactive noi, originale

CONCURSUL STEFAN PROCOPIU, SECTIUNEA REFERATE

CUPRINS

1.Inductia electromagneticaIn prezent, folosim in fiecare zi- calculator, telefon, TV, radio, becuri electrice pentru iluminat, etc. Dar stim ca in istoria omenirii nu a fost

mereu asa –toate aceste aparate necesita energie electrica, iar omenirea trebuia sa descopere calea de a o obtine. La inceputul

secolului XIX unul din obiectivele stiintei era sa descopere o modalitate de obtinere a energiei electrice. Acest lucru a fost reusit de savantul englez Michael Faraday in 1831, când dupa 10 ani de

cercetari a descoperit inductia electromagnetica

2.Descoperirea lui Michael Faraday

• Deplasând un magnet in preajma unei bobine se obtine curent electric- ce se poate masura conectând un miliampermetru cu scala 10mA cu zero-ul la mijloc (pentru a putea masura curenti in orice sens).

• La introducerea magnetului in bobina acul miliampermentrului se misca intr-un sens, iar la iesirea lui din bobina acul se misca in sens contrar. Cu alte cuvinte se obtine curent alternativ.

• Daca magnetul doar sta langa bobina atunci acul miliampermetrului nu se va misca. Concluzia este ca energia electrica nu se obtine din nimic, ci din energia mecanica(necesara miscarii magnetului)

Animatie originala creata cu programul PaintShopPro pentru

ilustrarea inductiei electromagnetice

• Descoperirea inductiei Descoperirea inductiei eletromagnetice si eletromagnetice si aplicatiile ulterioare(dinam, aplicatiile ulterioare(dinam, motor electric) au fost motor electric) au fost posibile datorita descoperirii posibile datorita descoperirii efectului magnetic (de catre efectului magnetic (de catre fizicianul suedez Oersted fizicianul suedez Oersted alaturi de studentii sai in alaturi de studentii sai in timp ce studia efectul timp ce studia efectul termic cu o busola lânga termic cu o busola lânga circuitul electric) si circuitul electric) si descoperirii fortei descoperirii fortei electromagnetice (de catre electromagnetice (de catre Ampere). Ampere).

• In continuare, prezentam pe In continuare, prezentam pe scurt aceste descoperiri:scurt aceste descoperiri:

3.ISTORIC

4.Efectul termic(Joule) al curentului electric

• Când un material conductor este plasat într-un câmp magnetic alternativ, curenții induși determină încălzirea materialului.

Spre exemplu, in prezent, efectul termic al inductiei electromagnetice a fost gasit util in bucatarie, creandu-se astfel plita/cuptorul pe baza inductiei electromagnetice.

Efectul magnetic al Efectul magnetic al curentului electric- constă în curentului electric- constă în apariapariţţia unui câmp ia unui câmp magnetic-în jurul magnetic-în jurul conductoarelor străbătute conductoarelor străbătute de curent electric. de curent electric. Manifestari ale efectului Manifestari ale efectului magnetic:magnetic:1. devierea acului magnetic 1. devierea acului magnetic al busolei in preajma al busolei in preajma circuitelor electricecircuitelor electrice2. O bobină străbătută de O bobină străbătută de curent electric devine curent electric devine electro-magnet: atrage electro-magnet: atrage corpurile din fiercorpurile din fier

BUSOLE

CURENT ELECTRIC

BOBINA ELECTROMAGNET

5.Efectul magnetic 5.Efectul magnetic al curentului electrical curentului electric

6.FORTA ELECTROMAGNETICAForţa electromagnetică este forţa cu care un câmp magnetic acţionează asupra unui conductor străbătut de curent electric

Pe baza acestei forte, Faraday a realizat primul motor electric (care a fost un fel de mixer !)

BATERIE

CONDUCTOR MOBIL

MAGNET

VAS CU MERCUR CONDUCTOR LICHID

7.Generatoare de energie electrica:ALTERNATORUL si DINAMUL

Functionarea alternatorului

Componentele alternatorului

Dinamul

Functionarea alternatorului• O spira care se roteste intr-un camp magnetic produce

curentul electric alternativ. • Pentru a roti o spira/bobina, este necesara energie

mecanica• Alternatorul transforma energia mecanica in energie

electrica , prin inductie electromagnetica – deci are loc o transformare energetica!

Componentele alternatorului• Componentele

alternatorului sunt:1. statorul (magnet sau

electromagnet)

2. Rotorul (bobina sau spira)

3. Colectorul (2 inele conectate la capetele bobinei)

DinamulDacă înlocuim la un alternator cele 2 inele cu 2 semi-inele, dispozitivul format se numeste DINAM si produce curent electric continuu (in loc de alternativ).

DinamulANIMATIE ORIGINALA REALIZATA CU PROGRAMUL PAINT ANIMATIE ORIGINALA REALIZATA CU PROGRAMUL PAINT

SHOP PROSHOP PRO

Obtinerea energiei electrice cu dinamul, in laborator

8.Motorul electric

• Motorul electric de curent continuu are o constructie asemanatoare cu dinamul, cu deosebirea ca motorul trebuie conectat la o baterie (sau priza), si va transforma energia electrica primita in energie mecanica (invers faţă de dinam).

• Piesele componente sunt in principiu aceleasi:

Motorul electric ANIMATIE ORIGINALA REALIZATA CU PROGRAMUL PAINT SHOP PRO, ANIMATIE ORIGINALA REALIZATA CU PROGRAMUL PAINT SHOP PRO,

ILUSTRAND FUNCTIONAREA MOTORULUI ELECTRICILUSTRAND FUNCTIONAREA MOTORULUI ELECTRIC

• Primul motor electric care a dat rezultate practice este cel inventat de inginerul american Thomas Davenport, in 1837. Acesta a fost folosit pentru a pune in miscare un burghiu si un strung electric. Dupa ce a reusit sa foloseasca electricitatea pentru a produce miscare, fizicianul Faraday a cautat apoi cai de a folosi miscarea pentru a produce electricitate. In 1831, el a demonstrat ca daca se apropie un magnet in forma de bara de o bobina, printr-un aparat conectat la bobina trece curent electric. De asemenea, o bobina genereaza mai mult curent decat un singur fir conductor.

Motorul electric al lui Thomas Davenport

Efectul magnetic• ANIMATIE ORIGINALA REPREZENTAND EFECTUL ANIMATIE ORIGINALA REPREZENTAND EFECTUL

MAGNETIC AL CURENTULUI ELECTRIC: MAGNETIC AL CURENTULUI ELECTRIC: • devierea acului magnetic al busolei in preajma circuitelor devierea acului magnetic al busolei in preajma circuitelor

electriceelectrice

Forta electromagnetica

Din cauza fortei electromagnetice, cele doua bobine se atrag una de cealalta.

Fotografie cu montajul experimental pentru evidentierea inductiei electromagnetice

De ce in imagine acul apermetrului se misca cand magnetul este introdus in bobina?

RASPUNS: prin inductie electromagnetica se obtine tensiune electomotoare

In laborator, experimentând inductia electromagnetica

Prin adaugarea unui alternator, se realizeaza

o hidrocentrala ce transforma energia

mecanica in energie electrica.

Camera alternatoarelor dintr-o centralăelectrică

Energia cinetica poate fi transformata in energie electrica, prin intermediul

fenomenului de inductie electromagnetica.

• Vechile mori de vant s-au putut transforma in centrale eoliene cu ajutorul unei piese numite ‘Alternator’.

1. 1. Intr-o Intr-o termocentrala, termocentrala, energia electrica este energia electrica este produsa de:produsa de:

TURBINA TERMOCENTRALEI

ALTERNATORUL TERMOCENTRALEI

CAMERA de ARDEREa CARBUNELUI din TERMOCENTRALA

CORECT

GREŞIT GREŞIT

De la leneş pân` la carte e mult prea departe!

De la leneş pân` la carte e mult prea departe!

2. Dinamul produce :

CURENT ALTERNATIV

CURENT CONTINUU

CURENT DISCONTINUU

CORECTCORECT

GRESIT

GREŞIT

Ti-a fost lene sa înveti???

Lenea cauta de lucru, dar nu doreste sa-l

gaseasca.

Ti-a fost lene sa înveti???

Lenea cauta de lucru, dar nu doreste sa-l

gaseasca.

• 3. Putem produce curent electric daca avem :Bec si

conductor electric (cablu)

Bec, magnet si cablu

conductor

Magnet, bobina, colector

Gresit GresitCorect

Cu aceste piese se confectioneaza un

alternator sau dinam !

Cu aceste piese se confectioneaza un

alternator sau dinam !

Cine se ia cu

lenevia pierde

si suta si mia.

Cine se ia cu

lenevia pierde

si suta si mia.

• 4. Hoţii de fier vechi care au vrut sa fure din vagoanele CFR au incercat sa descarce repede fierul vechi si s-au electrocutat desi nu au atins linia de înalta tensiune de deasupra vagonului. De ce? Ce nu au stiut ei ?

Fierul vechi se

electrizeaza cand sta

depozitat

Prin Inductie electromagnetica apar tensiuni

electrice

Fierul vechi in cantitati mari

produce tensiune electrica

CORECTGRESIT GRESIT

Cine se lauda cu greseala lui, greseste

de doua ori.

Miscarea fierului in câmpul magnetic al firelor electrice de deasupra vagonului produce tensiune prin inductie. Cu cât

miscarea e mai rapida, cu atât tensiunea indusa e mai mare

Miscarea fierului in câmpul magnetic al firelor electrice de deasupra vagonului produce tensiune prin inductie. Cu cât

miscarea e mai rapida, cu atât tensiunea indusa e mai mare

• 5. E periculos sa pescuiesti lânga stâlpii cu linii de tensiune, daca undita metalica nu atinge sârmele liniei de tensiune?

Nu, daca nu atingi linia de

tensiune

Da, daca mişti rapid undiţa pe sub linia de tensiune

Depinde din ce metal e facuta

undiţa

CORECTGRESIT GRESIT

Cine se lauda cu greseala lui, greseste

de doua ori.

Daca miscarea undiţei metalice e mai rapida, in câmpul magnetic al

firelor electrice se produce o tensiune mai mare prin inductie

electromagnetica

6.Pentru măsurarea curentului electric se folosește :

7.Fenomenul de inductie electromagnetica a fost descoperit de catre :

AlternatorulVoltmetrulAmpermetrulDinamul

Thomas Edison Michael Faraday André-Marie Ampère

James Presctott Joule

André-Marie Ampère

Motorul electric

Michael Faraday

Efect electrotermic

James Prescott Joule(1818-1889)

A fost un bun experimentator si un stralucitor teoretician. Nascut in

regiunea Manchester, el a fost elevul lui John Dalton si a contribuit prin cercetarile sale la revolutionarea

industriei Angliei(sec. 19). In 1873 el a formulat legea conservarii

energiei. A efectuat numeroase masurari ale unor marimi specifice

circuitelor electrice, a studiat motoarele electrice, si a

descoperit efectul electrotermic care îi poarta numele, pe baza asectui efect functioneaza azi aparatele

electrocasnice de încalzit.

Efectul electrotermic• Efectul electrotermic este reprezentat de

disiparea căldurii într-un conductor traversat de un curent electric. Aceasta se datorează interacțiunii particulelor curentului (de regulă electroni) cu atomii conductorului, interacțiuni prin care primele le cedează ultimilor din energia lor cinetică, contribuind la mărirea agitației termice în masa conductorului.

• Efectul termic al curentului electric (descoperit de Joule si Lenz) are multiple aplicații industriale: cuptoarele încălzite electric, tăierea metalelor, sudarea cu arc electric etc.

André-Marie Ampère

A determinat configurația curenților asupra câmpului magnetic al selenoidului, stabilind regula de fixare a sensului liniilor de câmp.Introduce noțiunea de curent electric și tensiune electrică.Explică magnetismul corpurilor printr-o ipoteză care arată că forma curenților moleculari este presupusă a fi circulară.Prin legea circuitului magnetic sau legea circuitală a lui Ampère, stabilește primateorie a electromagnetismului și introduce noțiunile de electrostatică și electromagnetism. Această lege stabilește legătura dintre câmpul magneticși curent.Inventează ampermetrul (care îi poarta si numele), voltmetrul si galvanometrul, aparatul cu care pot fi măsurate tensiunile electrice și curentul electric. Inventează de asemeni un electromagnet și împreună cu François Arago realizează în 1820, primul aparat telegrafic.Contribuțiile lui Ampère în domeniul electromagnetismului au constituit un punct de plecare pentru cercetările lui Maxwell, Ohm, Joule si Faraday.Ampère a adus contribuții și în alte ramuri ale fizicii. Astfel, în 1828 a studiat teoria suprafețelor de undă, refracția luminii, teoria undelor luminoase, teoria cinetică a gazelor și numeroase probleme de cinematică.

Michael Faradayo În anul 1831 descoperă inducția electromagnetică,

reușind să realizeze conversia electromecanică a energiei și să enunțe Legea inducției electromagnetice.

o A elaborat teoria electrizării prin influență și principiul ecranului electrostatic (sau cusca lui Faraday), enunțând astfel legea consevării sacinii electrice (1843). Mai târziu, în 1846, arată că energia electrostatică este localizată în dielectrici.

o Ultimele sale cercetări arată acțiunea câmpului electric asupra luminii polarizate sau efectul de polarizare rotatorie a luminii în câmp magnetic.

o Ca prețuire a cercetărilor sale și a contribuției sale în fizică, denumirea unității de capacitate se numește "Farad", iar numărul care exprimă cantitatea de electricitate necesară depunerii prin electroliză a unui atom-gram dintr-un element - "constanta lui Faraday".

Discul lui Farday, inventat de Michael Faraday în 1831, unul dintre primele generatoare de curent care ilustrează practic legea enunțată de marele fizician

Motorul electric - In regim de motor masina primeste putere electrica si furnizeaza, la arbore, putere mecanica. Generatorul(alternator sau dinam) realizeaza conversia inversa, din putere mecanica in putere electrica. Frana electrica este acel regim de functionare al motorului in care masina primeste atat putere electrica cat si putere mecanica, pe care le transforma, in cea mai mare parte, in caldura, furnizand la arbore un cuplu de forte opus miscarii. Primul motor electric a fost conceput de Michael Faraday.

Mai învaţă, ai răspuns GREŞIT !

• Incearca din nou !

FOLOSEŞTE CLICK-UL DE MOUSE, NU TASTATURA !

Felicitări, ai răspuns CORECT !

FOLOSEŞTE CLICK-UL DE MOUSE, NU TASTATURA !

Programul îţi ‘spune’ dacă răspunzi CORECT doar dacă FOLOSEŞTI MOUSE-UL !!