Электромагнитная пушка: опыты с катушкой и втягиванием магнита

«Электромагнитная пушка». Материалы и оборудование: 1) Стеклянная труба (l = 15—20 см; d_внутр. = 4—6 мм). 2) Проводник (d = 0,8— 1 мм). 3) Железный стержень (d = 2—5 мм; l= 10—15 см). 4) Штатив. 5) Рубильник. 6) Источник сильного тока.

Стеклянную трубку обматывают изолированным проводником в два-три слоя (рис. 147). Чтобы обмотка не распускалась, её пропитывают шеллачным лаком или обёртывают изолирующей лентой.

Рис. 147. Установка для приведения в действие электромагнитной пушки

Трубку А укрепляют наклонно (45°) в лапке штатива и вставляют в неё конец тонкого железного стержня В. Во избежание выскакивания стержня другой конец его опирают в какую-нибудь подставку С. Обмотку включают в цепь источника с достаточным напряжением (динамо-машина) через реостат с сопротивлением в 2—3 ома и замыкают на мгновение рубильник. В цепи возникает ток силой в несколько десятков ампер, под влиянием которого железный стержень втягивается в катушку с большой силой. Так как ток продолжается очень малое время, то стержень по инерции проскакивает через трубку и летит дальше на расстояние 5-10 м. Судя по дальности полёта, можно выяснить оптимальные условия, именно: на какое время производить замыкание тока, какое ввести сопротивление реостата, на какую длину вставить стержень в трубку и т. д.

Для успеха опыта важно также, чтобы стержень проскальзывал через трубку с возможно меньшим трением. Для этого концы стеклянной трубки надо оплавить и взять отполированный стержень (например, вязальную спицу).

На рисунке 148 показано оформление электромагнитной пушки, которое обычно придают ей учащиеся.

Рис. 148. Электромагнитная пушка, изготовленная учащимися

При стрельбе надо расположить учащихся так, чтобы стержень не мог попасть в них.

Втягивание и выбрасывание катушкой постоянного магнита. Материалы и оборудование: 1) Катушка с небольшим числом витков толстой проволоки. 2) Стальной намагниченный брусок. 3) Два штатива. 4) Две струбцинки. 5) Голый провод (l = 2—3 м; d = 0,8—1 мм). 6) Рубильник. 7) Источник сильного тока.

Для опыта необходима катушка А с достаточно большим отверстием, чтобы в него свободно проходил стальной брусок В. В этом случае удобна катушка с малым числом витков от разборного трансформатора (рис. 149) или каркас, обмотанный 50—100 витками толстого проводника. Стальной, хорошо намагниченный брусок В в двух местах обвивают проволокой и подвешивают на провод, натянутый между двумя штативами. Катушку с помощью подставки располагают так, как это показано на рисунке 150, и включают через рубильник К в цепь источника сильного тока (динамо-машина) через водяной реостат R в 2-З ома.

Рис. 149. Демонстрация втягивания катушкой постоянного магнита

Для наблюдения выбрасывания магнит сдвигают внутрь катушки и на мгновение включают ток. Если выбрасывания не происходит, то меняют направление тока в катушке, сделав для этого соответствующее переключение. Для втягивания магнит помещают вблизи катушки справа или слева, в зависимости от взаимного расположения полюсов катушки и магнита. При включении тока на мгновение магнит втягивается и затем, двигаясь по инерции, проскакивает через катушку и летит по проволоке дальше.

Опыт иллюстрирует явление взаимодействия двух магнитных полей.

Сведения об авторе и источнике:

Автор: Д. Д. Галанин, Е. Н. Горячкин, С. Н. Жарков, А. В. Павша, Д. И. Сахаров

Источник: Физический эксперимент в школе, том IV «Электричество»