Изучение явления электромагнитной индукции, магнитного взаимодействия, дисперсии света

Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

• Участник: Ибрагимов Булат Наилевич
• Руководитель:Сулейманова Альфия Сайфулловна

Лабораторные работы на темы: «Электромагнитная индукция», «Магнитное взаимодействие», «Дисперсия света».
Цель работы: экспериментальное изучение данных явлений.

Лабораторная работа №1 «Изучение явления электромагнитной индукции»

Цель работы: экспериментальное изучение явления магнитной индукции.

Теоретическая часть: явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется. в нашем случае разумнее было бы менять во времени магнитное поле, так как оно создается движущимися (свободно) магнитом. Согласно правилу Ленца, возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван. В данном случае это мы можем наблюдать по отклонению стрелки миллиамперметра.

Оборудование: миллиамперметр, катушка с сердечником, дугообразный магнит, соединительные провода.

Вывод по проделанной работе: вводя магнит в катушку одним полюсом (северным) и выводя ее, мы наблюдаем, что стрелка амперметра отклоняется в разные стороны. В первом случае число линий магнитной индукции, пронизывающих катушку (магнитный поток), растет, а во втором случае – наоборот. Причем в первом случае линии индукции, созданные магнитным полем индукционного тока, выходят из верхнего конца катушки, так как катушка отталкивает магнит, а во втором случае, наоборот, входят в этот конец. Так как стрелка амперметра отклоняется, то направление индукционного тока меняется. Именно это показывает нам правило Ленца. Вводя магнит в катушку южным полюсом, мы наблюдаем картину, противоположную первой.

Лабораторная работа №2 «Изучение магнитного взаимодействия»

Цель работы: проверить на опыте, что магнитное взаимодействие сильнее гравитационного.

Теоретическая часть: В гравитационном взаимодействии участвуют все тела обладающие массой. Гравитационные силы являются лишь силами притяжения, так как все тела обладают положительной массой. Гравитационные силы убывают пропорционально квадрату расстояния между взаимодействующими телами. Электромагнитное взаимодействие очень похоже на гравитационное. Отличие лишь в том, что у нас есть как положительные так и отрицательные заряды. Электромагнитное взаимодействие более сильное чем гравитационное из-за большей константы связи (заряды в один кулон притягиваются сильнее чем массы в один килограмм).

Оборудование: пластиковый стержень, магниты.

Вывод по проделанной работе: опуская магниты в пластиковый стержень одноименными полюсами друг к другу мы наблюдаем, как магниты отталкиваются, преодолевая тем самым силу гравитации.

Лабораторная работа №3 «Изучение дисперсии света»

Цель работы: наблюдение дисперсии света.

Теоретическая часть: дисперсия света – это зависимость показателя преломления вещества и скорости света в нем от частоты световой волны. Очень просто наблюдать явление дисперсии при пропускании белого света через призму. При этом мы увидим, что пучок света не только отклониться к более широкой части призмы, но и разложиться в спектр, в котором семь цветов – красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый- как в радуге, плавно переходят друг в друга. Белый свет является сложным, состоящим из световых волн разных цветов и, соответственно, разных частот. Цветные лучи являются простыми или, как их еще называют, монохроматическими. Сложить спектральные цвета и получить белый цвет можно и на более простом опыте. Возьмем картонный диск с изображенными на нем разноцветными секторами и укрепим его на валу центробежной машины. При быстром вращении диска создается впечатление, что он белый.

Оборудование: картонный диск с изображенными на нем разноцветными секторами, источник питания, машина с валом центробежной силы.

Вывод по проделанной работе: Закрепив картонный диск с изображенными на нем разноцветными секторами на валу машины с центробежной силой, мы наблюдаем, что спектральные цвета складываются и получается белый цвет. В состав белого цвета входят все цвета радуги.

Ссылка на видеоролик: https://yadi.sk/d/Y9-xtikU3JZBSc3

4.2 Явление электромагнитной индукции — ф9 т3 Электромагнитные явления

Прослушать урок можно на сайте «физика для школьников»  Явление электромагнитной индукции.  
Основные понятия: явление электромагнитной индукции, электродвижущая сила (э.д.с.) индукции, индукционный ток, правило Ленца, явление самоиндукции.

  Английский ученый Майкл Фарадей:

“Если электрический ток, способен намагнитить кусок железа. Не может ли магнит, в свою очередь, вызвать появление электрического тока?”

В 1821 г. М.Фарадей записал в своем дневнике: “Превратить магнетизм в электричество”. Через 10 лет эта задача была им решена. Он открыл явление электромагнитной индукции.

1 Опыт. Соединив гальванометр с катушкой, мы вдвигаем внутрь катушки постоянный магнит. При этом гальванометр покажет изменение тока в цепи.

Так как никакого источника тока у нас в цепи нет, то логично предположить, что ток возникает вследствие появления магнитного поля внутри катушки. Когда мы будем вытаскивать магнит обратно из катушки, мы увидим, что снова изменятся показания гальванометра, но его стрелка при этом отклонится в противоположную сторону.

Мы опять получим ток, но уже направленный в другую сторону.

2 опыт с теми же элементами, только при этом мы зафиксируем магнит неподвижно, а надевать на магнит и снимать с него мы теперь будем саму катушку, подсоединенную к гальванометру. Мы получим те же результаты стрелка гальванометра будет показывать нам появление тока в цепи. При этом, когда магнит неподвижен, тока в цепи нет стрелка стоит на ноле.

Можно провести измененный вариант такого же опыта, только постоянный магнит заменить электрическим, который можно включать и выключать. Получим схожие с первым опытом результаты при движении магнита внутри катушки. Но, кроме того, при выключении и выключении неподвижного электромагнита, он будет вызывать кратковременное появление тока в цепи катушки.

Катушку можно заменить проводящим контуром и проделать опыты по перемещению и вращению самого контура в постоянном магнитном поле, либо же магнита внутри неподвижного контура. Результаты будут те же появление тока в цепи при движении магнита или контура.

Изменение магнитного поля вызывает появление тока, этот ток назвали индукционным ((от лат. inductio, букв. – наведение).

Определение явления электромагнитной индукции: При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в этом проводнике возникает электрический ток, существующий в течение всего процесса изменения магнитного потока.

Открытие электромагнитной индукции принадлежит к числу самых замечательных научных достижений первой половины XIX века, которое вызвало бурное развитие электротехники и радиотехники.

Микротест:

В металлическое кольцо в течении первых 2 с вдвигают магнит, в течение следующих 3с магнит оставляют неподвижным, а в течении последних 4 с магнит вынимают из кольца. В какие промежутки времени в катушке течет ток?

а) 0 – 2 с;

б) 0 – 2 с и 5 – 9 с;

в) 0 – 9 с;

г) 2 – 9 с.

Что такое электромагнитные помехи (EMI)?

Мобильные вычисления

К

• Гэвин Райт

Что такое электромагнитные помехи?

Электромагнитные помехи (EMI) — это нежелательные шумы или помехи в электрическом тракте или цепи, вызванные внешним источником. Это также известно как радиочастотные помехи. Электромагнитные помехи могут привести к плохой работе электроники, неисправности или полной остановке работы.

Электромагнитные помехи могут быть вызваны естественными или искусственными источниками. Использование высококачественной электроники, электрического экранирования и современной коррекции ошибок может уменьшить влияние электромагнитных помех.

Распространенным примером электромагнитных помех является размещение мобильного телефона рядом с аудиооборудованием или динамиками с питанием, что вызывает шум или серию гудков.

Что вызывает электромагнитные помехи?

Электромагнитные помехи возникают из-за тесной связи между электричеством и магнетизмом. Все электрические потоки создают небольшое магнитное поле. И наоборот, движущееся магнитное поле создает электрический ток. Эти принципы позволяют работать электродвигателям и генераторам. Кроме того, все электрические проводники могут работать как радиоантенны. Электрические и радиоисточники большой мощности могут создавать нежелательные эффекты в устройствах, находящихся далеко. По мере того, как электроника становится меньше, быстрее, плотнее и чувствительнее, она становится более восприимчивой к этим эффектам, вызывая электромагнитные помехи.

Источники электромагнитных помех можно разделить на две категории: природные и антропогенные.

В природе есть источники, которые могут создавать достаточно мощные электрические поля, чтобы воздействовать на электронные устройства. Молния может производить сильные электростатические разряды и магнитные импульсы.

Солнечные бури и солнечные вспышки испускают сильно заряженные частицы, которые могут вызвать проблемы со спутниковой и наземной связью. Известно, что космическое излучение вызывает битфлипы в электронике.

Электромагнитные помехи, созданные человеком, могут исходить из многих мест. Мощные радио- и электрические источники могут вызывать нежелательные электромагнитные помехи. Неисправные или неправильно спроектированные потребительские устройства могут вызывать электромагнитные помехи в других устройствах. Использование электромагнитного импульса для преднамеренного создания электромагнитных помех в устройствах-жертвах также является возможным наступательным действием.

Виды электромагнитных помех

В ЭМИ есть источник, путь и рецептор (или жертва). Существует несколько типов путей или способов передачи электромагнитных помех от источника к приемнику.

Излучаемые электромагнитные помехи возникают, когда мощный передатчик или электрическое устройство создает радиочастоту, которая улавливается и вызывает нежелательные эффекты в другом устройстве. Если есть электромагнитные помехи, а источник и приемник находятся далеко друг от друга, то, скорее всего, это излучаемые электромагнитные помехи. Некоторыми примерами этого могут быть сломанная кухонная микроволновая печь, вызывающая перезагрузку компьютера, или старые беспроводные телефоны, вызывающие отключение Wi-Fi.

Излучаемые электромагнитные помехи можно разделить на узкополосные и широкополосные помехи.

• Узкополосные электромагнитные помехи влияют только на определенную радиочастоту и обычно исходят от радиопередатчика.
• Широкополосные электромагнитные помехи воздействуют на большую часть радиоспектра на многих частотах и ​​обычно вызываются неисправностью оборудования.

Беспроводные телефоны, вызывающие сбои Wi-Fi, являются примером излучаемых электромагнитных помех.

Кондуктивные электромагнитные помехи возникают, когда существует физический электрический путь от источника к приемнику. Чаще всего это линии электропередач. Некоторыми источниками могут быть большой двигатель или блок питания. Примером кондуктивных электромагнитных помех является включение беговой дорожки или сушилки для белья, вызывающее перезагрузку компьютера, подключенного к той же электрической сети.

Связанные электромагнитные помехи

возникают, когда источник и приемник находятся близко друг к другу, но не связаны электрически. Связанные электромагнитные помехи могут передаваться через индукцию или через емкость.

• ЭМП с индуктивной или магнитной связью возникает, когда магнитное поле проводника индуцирует нежелательный ток в соседнем проводнике. Примером наведенных электромагнитных помех является ситуация, когда кабель питания и аудиокабель находятся рядом друг с другом, а в аудиолинии слышен гул.
• Емкостная связь EMI возникает, когда два проводника параллельны и между ними накапливается емкостной заряд. ЭМС с емкостной связью требует, чтобы проводники располагались очень близко друг к другу, и чаще всего встречается на электронных печатных платах или в группах плотно расположенных проводов, проходящих на большие расстояния.

Как предотвратить электромагнитные помехи

Лучший способ предотвратить электромагнитные помехи — использовать электронику хорошего качества от надежных поставщиков. В Соединенных Штатах FCC требует, чтобы все устройства были проверены на соответствие стандартам излучения, чтобы они не вызывали чрезмерных электромагнитных помех в других устройствах; аналогичные правила существуют и в других странах. Плохо изготовленная, дешевая или контрафактная электроника может быть не проверена должным образом или не защищена от электромагнитного излучения, что делает ее более вероятной причиной электромагнитных помех в других устройствах и более восприимчивой к электромагнитным помехам. Современная коррекция ошибок и фильтры также могут уменьшить влияние близлежащих источников электромагнитных помех.

Учет электромагнитных помех важен для высокоскоростных сетей. Для проводных сетей линии электропередач должны быть отделены от линий передачи данных. Экранированные кабели и кабели с витой парой обеспечивают более высокую целостность сигнала. Волоконно-оптический кабель также можно заменить медным кабелем, поскольку он не подвержен электромагнитным помехам. При планировании беспроводной сети может также потребоваться учитывать количество и мощность мест передачи, близлежащие источники радиосигналов и линии передачи высокой мощности.

Использование экранированной и неэкранированной витой пары помогает защитить проводные сети от электромагнитных помех.

Медицинские устройства могут иметь юридические требования по экранированию и тестированию электромагнитных помех. В больницах также часто требуют, чтобы мобильные телефоны были выключены, чтобы они не вызывали электромагнитных помех в чувствительном оборудовании.

Учет электромагнитных помех важен при проектировании электроники и печатных плат. Особенно это касается современных высокоскоростных устройств. Разработчики плат должны учитывать расположение и маршрутизацию компонентов. Они также могут включать металлические экранирующие банки или токопроводящую ленту для предотвращения воздействия электромагнитных помех на чувствительные компоненты.

В очень чувствительных ситуациях клетка Фарадея может использоваться для защиты устройства или помещения от внешних электромагнитных помех. Радиотелескопы часто строят в изолированных районах вдали от населенных пунктов, чтобы уменьшить электромагнитные помехи.

См. основы настройки беспроводной сети: 5 шагов , обзор задач управления сетью и передовой опыт , различные типы инструментов настройки для управления изменениями в сети и как устранить проблемы с подключением к беспроводной сети за 10 шагов .

Последнее обновление: март 2022 г.

Продолжить чтение Об электромагнитных помехах (EMI)

• Куда подходят новые высокоскоростные интерфейсы и как они работают вместе

• Краткий указатель основ настройки сети

• Как создать новую деловую сеть

• Что означает будущее граничных вычислений для облака и сетей

• Enterprise 5G: руководство по планированию, архитектуре и преимуществам

Копать глубже в мобильной инфраструктуре

• Генри (H)

  Автор: Пол Кирван

• диэлектрическая проницаемость (электрическая проницаемость)

  Автор: Рахул Авати

• вольт на метр (В/м)

  Автор: Рахул Авати

• фарад (F)

  Автор: Рахул Авати

Сеть

• Особенности мультиоблачной сетевой архитектуры

  Предприятиям нужны функции мультиоблачной сети, которые включают программируемость, интеграцию безопасности и сквозную . ..

• Отраслевой взгляд на новые стандарты нулевого доверия MEF SASE

  MEF недавно выпустил новые стандарты нулевого доверия и SASE. Стандартизация может помочь с функциональной совместимостью, но необходима ли она…

• Сравните 6 основных сетевых сертификатов на 2023 год

  Сетевые сертификаты могут охватывать основы работы в сети и знания по конкретному продукту. Оцените шесть сертификатов и взвесьте …

Унифицированные коммуникации

• Новые функции Teams Rooms направлены на упрощение управления пользователями.

  Последние изменения Microsoft в Teams Rooms включают упрощенный доступ к наиболее часто используемым кнопкам, предварительный просмотр календаря с прокруткой и …

• Инвестиции Microsoft в OpenAI для повышения производительности труда

  В этой серии блогов UC рассматриваются инвестиции Microsoft в OpenAI, достижения Amazon Chime, повышающие производительность, и . ..

• Zoom добавляет виртуального помощника чат-бота в предложение CCaaS

  Чат-бот Zoom использует разговорный язык и запатентованный искусственный интеллект, чтобы помочь людям, звонящим в контакт-центр Zoom как к услуге. …

Безопасность

• Подозреваемый во взломе Vastaamo арестован во Франции

  Подозреваемый в печально известной кибератаке Юлиус Кивимяки — 25-летний финн, арестованный после заключения под стражу в …

• 6 прогнозов безопасности данных на 2023 год

  Распространяется множество новых инструментов для защиты данных, где бы они ни находились. Шесть тенденций в области безопасности данных — от очистки ИИ до новых данных …

• Широко распространенная кампания программ-вымогателей нацелена на серверы VMware ESXi

  Атаки использовали уязвимость переполнения кучи двухлетней давности в VMware ESXi, хотя остается много вопросов о масштабах . ..

EMC 101 — Что такое электромагнитные помехи?

Добро пожаловать в серию из двух частей, посвященную электромагнитной совместимости или ЭМС.

Чтобы понять ЭМС, нам нужно ввести ЭМП, и мы начнем с того, что сначала поговорим об электромагнитных волнах.

Что такое электромагнитные волны?

В 19 ^-м -м веке Майкл Фарадей, Джозеф Генри и Джеймс Максвелл установили, что электрические и магнитные сигналы связаны. Изменяющееся магнитное поле индуцирует изменяющееся электрическое поле, и наоборот. Эти изменяющиеся поля создают электромагнитные волны.

Электромагнитная энергия окружает нас повсюду, от электроэнергии 50/60 Гц до слышимых частот и радио AM/FM.

Микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение и гамма-излучение также являются различными формами электромагнитных волн.

Электромагнитный спектр распределяет электромагнитную энергию в соответствии с частотой и длиной волны. Высокоскоростное переключение электрических и электронных устройств также может генерировать электромагнитные сигналы.

Чтобы понять, какие проблемы предотвращает электромагнитная совместимость или ЭМС, нам нужно рассмотреть два типа помех: радиочастотные помехи и электромагнитные помехи.

Радиочастотные помехи, или RFI , — это когда нежелательный шум от 15 кГц до 1000 мегагерц вызывает проблемы из-за электромагнитной энергии.

Электромагнитные помехи или EMI — это термин, обозначающий, когда помехи могут исходить от любой частоты, включая радиоволны и микроволны. (источник)

Электромагнитные помехи — это явление, которое может варьироваться от неприятности до катастрофы, в зависимости от того, на что оно влияет. Например, помехи вашему телевизору или радио могут быть неприятными, но не будут иметь большого общего влияния. С другой стороны, вмешательство в работу кардиостимулятора или другого медицинского устройства может иметь разрушительные последствия. Вот почему ЭМС так важна.

На рубеже веков это создало потребность в регулировании электромагнитных помех до более безопасных пределов, что привело к возникновению требований по электромагнитной совместимости.

Современная мощная и быстродействующая коммутационная электроника, такая как симисторы, полевые МОП-транзисторы или тиристоры, генерирует очень высокий уровень нежелательных электромагнитных сигналов. Это называется «электромагнитный шум» или просто «шум». Эти нежелательные сигналы могут распространяться на другие электронные системы поблизости, вызывая неудобства, сбои или сбои в работе. Это явление «электромагнитных помех или электромагнитных помех».

Электромагнитные помехи исходят как от естественных, так и от искусственных источников. Естественные источники находятся вне нашего контроля и включают в себя электростатический разряд от удара молнии или корональный выброс массы после крупных солнечных вспышек.

Контроль антропогенных электромагнитных помех находится в центре внимания EMC. Две широкие категории искусственных источников электромагнитных помех: 1) преднамеренные и 2) непреднамеренные.

Преднамеренные источники требуют электромагнитных волн для своей предполагаемой работы, такой как сотовые телефоны, телевидение и радио. Эти электромагнитные сигналы необходимы и не могут быть ограничены. Единственный способ смягчить их воздействие — защитить от них другое оборудование. Например, во многих больницах запрещено пользоваться мобильным телефоном.

Непреднамеренные источники создают нежелательный электромагнитный шум во время своей работы. Это серьезные помехи для других устройств поблизости. К непреднамеренным источникам относятся двигатели, электроприборы, инверторы, выпрямители, беговые дорожки и другие. Шум от этих непреднамеренных источников должен быть подавлен, чтобы обеспечить правильную работу других устройств поблизости.

Давайте определим несколько терминов, чтобы закрыть основы EMI и RFI.

Что такое источник?

Электрооборудование, генерирующее и распространяющее электромагнитные помехи или шум, называется источником. Примеры включают сотовые телефоны, бытовую технику, компьютеры, беговые дорожки, инверторы, сварочные аппараты и т. д.

Что такое приемник?

Электрическое оборудование, которое принимает нежелательные шумовые сигналы или электромагнитные помехи, называется приемником. Если приемник подвергается неблагоприятному воздействию этих электромагнитных помех, его также можно назвать жертвой. Сотовые телефоны, телевизоры и компьютеры могут быть как приемником, так и источником. Другие приемники включают электронные модули, медицинское оборудование и сенсорные панели.

Что такое муфта?

Муфта представляет собой механизм, с помощью которого электромагнитное излучение создает помехи другому чувствительному электрическому оборудованию. Электромагнитные помехи могут распространяться двумя путями: по электрическим кабелям и линиям электропередач или излучаться по воздуху с использованием электрических проводов, дорожек на печатных платах или выводов компонентов антенн передатчика и приемника.