Pelajaran Teach
Medan magnet: jarak dan arus
Aktiviti fizik sekolah menengah yang lengkap: murid menggunakan makmal jarak jauh Medan Magnet untuk menyiasat perubahan medan magnet mengikut jarak daripada konduktor dan kekuatan arus.
Kali pertama menggunakan LabsLand? Cipta akaun guru anda
Hasil pembelajaran
Menerangkan cara konduktor lurus yang membawa arus menghasilkan medan magnet di sekelilingnya.
Menggunakan makmal jarak jauh untuk merekodkan bacaan jarak dan medan magnet pada 4 A.
Menjelaskan berdasarkan data bahawa medan bertambah apabila sensor semakin dekat dengan konduktor.
Membandingkan arus pada jarak yang hampir sama menggunakan baris rujukan berlabel.
Menukar jarak daripada sentimeter kepada meter apabila menggunakan 1/r.
Menulis kesimpulan yang mengandungi dakwaan, bukti, penaakulan dan satu batasan.
Pratonton aktiviti pelajar
Kandungan aktiviti
Pratonton sahaja. Dalam sesi kelas, pelajar boleh mengisi jawapan dan menyerahkan hasil kerja mereka kepada guru.
Bina kerangka model
9 min
Anda akan menyiasat satu soalan khusus: bagaimanakah medan magnet berubah apabila sensor bergerak lebih dekat kepada konduktor yang membawa arus, dan apakah yang berlaku apabila arus lebih besar?
Sebelum membuka makmal, gunakan istilah berikut:
- Arus elektrik: pergerakan cas yang teratur. Dalam aktiviti ini, arus diukur dalam ampere, A.
- Konduktor: bahan yang membolehkan arus mengalir. Di sini, konduktor itu lurus dan menyerupai wayar.
- Medan magnet, B: kesan magnet di sekeliling konduktor. Paparan menunjukkan nilainya dalam militesla, mT.
- Sensor Hall: sensor yang mengukur medan magnet pada kedudukannya.
- Jarak, r: pemisahan antara sensor Hall dengan konduktor. Paparan menunjukkan nilainya dalam sentimeter, cm.
- Perbandingan terkawal: perbandingan adil yang hanya mengubah satu pemboleh ubah penting. Untuk membandingkan arus, gunakan jarak yang sama atau hampir sama.
- Nilai pencilan: titik data yang sangat berbeza daripada data berdekatan. Jangan padamkannya tanpa penjelasan; tandakan dan semak semula.
Konduktor lurus yang membawa arus elektrik menghasilkan medan magnet di sekelilingnya. Dalam makmal ini, sensor Hall bergerak lebih dekat kepada konduktor sementara arus dikekalkan semasa larian. Tugas anda bukan membuktikan formula yang sempurna, tetapi menggunakan data sebenar untuk menyokong suatu pola dan mengenal pasti batasannya.
Radas makmal jarak jauh
Makmal menggunakan sensor Hall untuk mengukur magnitud medan magnet pada jarak yang berbeza daripada konduktor lurus yang membawa arus.
Model medan bagi wayar lurus
Model wayar lurus membantu anda memikirkan polanya: pada jarak yang hampir sama, arus yang lebih besar biasanya menghasilkan medan yang lebih besar; pada arus tetap, medan bertambah apabila sensor semakin dekat.
Pilih satu jawapan. Dalam penyiasatan ini, apakah sumber medan magnet yang diukur?
Pilih satu jawapan. Menurut model kaedah tangan kanan bagi konduktor lurus, apakah arah medan magnet di sekeliling wayar?
Jawab dalam 2-3 ayat. Sebelum membuka makmal, ramalkan dua pola: apakah yang sepatutnya berlaku kepada B apabila sensor bergerak lebih dekat pada arus tetap, dan apakah yang sepatutnya berlaku kepada B apabila arus lebih besar pada jarak yang hampir sama.
Rancang pengukuran yang adil
9 min
Dalam aktiviti ini, anda akan mengikuti satu laluan yang jelas: jalankan 4 A dalam makmal dan rekodkan baris data daripada surihan semasa sensor bergerak. Kemudian, bandingkan pemerhatian itu dengan baris rujukan berlabel bagi arus lain. Makmal tidak membenarkan anda menaip sebarang jarak yang dikehendaki, jadi perbandingan mesti menggunakan baris pada jarak yang hampir sama, bukannya titik rekaan.
Aliran kerja makmal
Gunakan aliran kerja yang konsisten: bukti langsung anda datang daripada 4 A, manakala perbandingan arus menggunakan baris rujukan berlabel.
Pilih satu jawapan. Rancangan manakah memberikan perbandingan arus yang paling kukuh?
Jawab dengan rancangan 3-5 ayat. Nyatakan bahawa anda akan memerhatikan 4 A dalam makmal, baris jarak yang akan dibandingkan, cara menggunakan baris rujukan untuk arus lain, dan jadual atau graf yang akan digunakan bagi menyokong kesimpulan.
Kumpul dan proses bukti
22 min
Buka makmal, perhatikan satu larian 4 A dan rekodkan data. Anda tidak perlu memuat turun apa-apa daripada makmal untuk melengkapkan aktiviti ini: salin baris yang diperlukan daripada paparan secara manual.
Buka makmal Medan Magnet
Buka tab
2 - Configuration(Konfigurasi).Kekalkan 4 A sebagai arus kerja, kemudian klik
Start measurement(Mulakan pengukuran).Dalam tab
3 - Observation(Pemerhatian), klikAutomatically draw near(Dekatkan secara automatik) untuk menjalankan pergerakan sensor. Sensor bergerak dari kira-kira 20 cm ke arah kira-kira 1.5 cm; dalam surihan anda, cari baris berhampiran 20 cm, 10 cm, 5 cm dan 2 cm.Salin arus, jarak dalam cm dan medan magnet dalam mT. Jangan ubah unit pada paparan semasa menyalinnya.
Rekodkan baris 4 A anda sebagai
diperhatikan 4 A.Untuk membandingkan arus, gunakan baris rujukan berlabel di bawah.
Gunakan baris rujukan berikut untuk membandingkan arus melalui laluan kelas yang sama. Salin baris yang diperlukan ke dalam jadual bukti anda dan tulis rujukan dalam lajur "Larian/sumber". Jangan campurkannya seolah-olah anda sendiri memerhatikannya secara langsung.
Baris rujukan yang boleh disalin:
- 4 A: 20 cm -> 0.0041 mT; 10 cm -> 0.0092 mT; 5 cm -> 0.0182 mT; 2 cm -> 0.0382 mT.
- 8 A: 20 cm -> 0.0080 mT; 10 cm -> 0.0165 mT; 5 cm -> 0.0333 mT; 2 cm -> 0.0796 mT.
- 12 A: 20 cm -> 0.0107 mT; 10 cm -> 0.0249 mT; 5 cm -> 0.0470 mT; 2 cm -> 0.1108 mT.
- 16 A: 20 cm -> 0.0140 mT; 10 cm -> 0.0311 mT; 5 cm -> 0.0624 mT; 2 cm -> 0.1332 mT.
Sekarang lengkapkan jadual bukti anda. Setiap baris mewakili satu jarak bagi satu arus. Salin current_a, distance_cm dan magnetic_field_mt daripada makmal atau baris rujukan; hitung distance_m dengan membahagikan cm dengan 100; hitung inverse_distance_m_inv sebagai 1 / distance_m; dan lengkapkan source_or_repeat dengan diperhatikan 4 A, diperhatikan 8 A, rujukan atau label jelas yang lain. Gunakan lajur catatan jika sesuatu baris kelihatan seperti kemungkinan nilai pencilan.
Bukti medan magnet
Rekodkan sekurang-kurangnya lapan baris. Setiap baris mesti mengandungi arus dalam A, jarak dalam cm, jarak dalam m, 1/r dalam m^-1, medan magnet dalam mT dan sumber. Gunakan baris 4 A yang diperhatikan dan baris rujukan berlabel untuk membandingkan arus. Tukarkan distance_cm kepada distance_m sebelum menghitung inverse_distance_m_inv.
| Arus A | Jarak cm | Jarak m | 1/r m^-1 | Medan magnet mT | Larian/sumber | Catatan atau kemungkinan nilai pencilan |
|---|---|---|---|---|---|---|
Untuk graf, 1/r bermaksud "satu dibahagi dengan jarak dalam meter". Anda tidak perlu membuktikan formula: gunakannya sebagai cara mudah untuk memeriksa sama ada titik yang lebih dekat dengan konduktor mempunyai medan yang lebih besar daripada titik yang lebih jauh.
Masukkan satu nombor dan penjelasan ringkas. Tukarkan 5 cm kepada meter dan hitung 1/r dalam m^-1.
Kenal pasti pola
10 min
Graf memudahkan pola dilihat tanpa menghafal formula. Mula-mula bandingkan B dengan jarak bagi pemerhatian 4 A anda. Kemudian bandingkan B pada jarak yang hampir sama untuk beberapa arus menggunakan baris rujukan berlabel. Jika anda membuat graf 1/r, gunakannya sebagai panduan sahaja: makmal sebenar tidak semestinya menghasilkan garis yang sempurna.
Templat graf
Gunakan templat ini sebagai panduan susun atur. Plot baris jadual anda sendiri dahulu, gunakan warna atau label yang berbeza untuk baris rujukan, kemudian tentukan pola yang disokong oleh bukti.
Graf atau artifak bukti
Lampirkan atau rujuk graf yang anda hasilkan atau graf yang telah disemak oleh guru berdasarkan jadual anda. Graf itu mesti menunjukkan salah satu pilihan berikut: B melawan jarak bagi satu arus, B melawan 1/r, atau perbandingan antara arus pada jarak yang hampir sama. Jangan salin graf rujukan yang lengkap sebagai bukti anda sendiri.
Pilih satu jawapan. Bagi arus tetap, graf manakah paling berguna untuk memeriksa model wayar lurus secara kualitatif?
Jawab dalam 2-4 ayat. Jika satu baris jauh lebih besar daripada baris berdekatan dalam larian yang sama, bagaimanakah anda akan menentukan sama ada hendak mengekalkannya, mengulangi pengukuran atau menandakannya sebagai kemungkinan nilai pencilan?
Jawab dalam 2-4 ayat dan sertakan sekurang-kurangnya dua nombor. Gunakan jadual anda untuk membandingkan medan magnet pada jarak yang sama atau hampir sama bagi 4 A dan satu arus rujukan lain. Nyatakan dengan jelas baris yang diperhatikan dan baris rujukan. Apakah yang dicadangkan oleh perbandingan itu tentang hubungan antara arus dengan B?
Buat dakwaan saintifik
8 min
Sekarang tulis kesimpulan yang boleh ditaksir dengan cepat oleh guru fizik. Gunakan dakwaan, bukti, penaakulan dan ketidakpastian.
Jawab dalam 1-2 ayat. Nyatakan satu sebab makmal sebenar mungkin tidak mengikuti pola ideal dengan sempurna. Gunakan radas, sensor Hall, unit atau persekitaran dalam penjelasan anda.
Jawab dalam satu perenggan yang terdiri daripada 5-7 ayat. Sertakan: (1) perubahan B mengikut jarak, (2) perubahan B mengikut arus pada jarak yang hampir sama, (3) sekurang-kurangnya dua nombor daripada jadual atau graf anda, (4) sama ada data itu diperhatikan atau daripada baris rujukan, dan (5) satu ketidakpastian atau batasan.
Lanjutan pilihan
15 min
Gunakan bahagian ini hanya jika guru anda menetapkan versi yang lebih panjang.
Jawab dalam 3-5 ayat atau sebuah jadual mini. Pilih satu larian arus dan anggarkan sama ada B/I berubah dengan cara yang serupa dengan 1/r. Apakah yang perlu anda hitung untuk mengukuhkan perbandingan itu tanpa menganggap formula ideal sebagai skema jawapan yang tepat?