Закон електромагнітної індукції. Правило Ленца. Електродинамічний мікрофон. Індуктивність. Самоіндукція



Скачати 130.05 Kb.
Дата конвертації15.05.2017
Розмір130.05 Kb.
ТипЗакон

Тема Електромагнітна індукція (6 год)
Під час вивчення цієї теми треба зазначити, що закон електромагнітної індукції підтверджує взаємозв’язок і взаємозумовленість явищ, навчити учнів визначати напрям індукційного струму; підкреслити фундаментальність закону збереження й перетворення енергії; незнищенність матерії та її руху; систематизувати й узагальнити знання про електричні й магнітні поля та взаємозв’язок між ними.

Зміст теми

Електромагнітна індукція.

Закон електромагнітної індукції.

Правило Ленца.

Електродинамічний мікрофон.

Індуктивність. Самоіндукція.

Енергія магнітного поля струму.

Навчальні досягнення

Уявлення про те…



  • що електромагнітна індукція – це прояв взаємозумовленості електромагнітних явищ;

Знання:

  • понять: електромагнітна індукція, індуктивність;

  • правила Ленца; закону електромагнітної індукції;

  • явища самоіндукції

Уміння:

  • визначати напрям індукційного струму, розв’язувати найпростіші якісні задачі, наводити приклади практичного застосування явища електромагнітної індукції.

Демонстрації

1. Електромагнітна індукція. 2. Правило Ленца. 3. Залежність ЕРС індукції від швидкості зміни магнітного потоку. 4. Залежність ЕРС самоіндукції від швидкості зміни сили струму в колі та індуктивності провідника.1



В поданій нижче розробці уроку 1 звичайно ж можна проводити вказані демонстраційні досліди за допомогою приладів. Але в зв’язку з тим, що до уваги учнів я пропоную 5 дослідів, вважаю прийнятним використання віртуальних дослідів. В розробці демонструються фрагменти анімації.

Урок 1


Тема. Електромагнітна індукція

Мета.

Навчальна: з’ясувати, що таке електромагнітна індукція, як було її відкрито, що таке індукційний струм.

Розвивальна: учити учнів аналізувати побачене, розвивати логічне мислення.

Виховна: виховувати інтерес до предмета.

Обладнання: ПК у комп’ютерному класі, програмне забезпечення – електронний підручник «Фізика 11» ЗАТ «Транспортні системи» (Розділ 1, §1), портрет М.Фарадея

Тип уроку. Вивчення нового матеріалу

Хід уроку

І. Організаційний момент (Повідомляється тема уроку, мета уроку.)

ІІ. Мотивація навчальної діяльності.

– Запишемо в своїх зошитах: Майкл Фарадей, 1831 рік, явище електромагнітної індукції.

­– Відкрите Фарадеєм в 1831 році явище електромагнітної індукції має велике філософське, теоретичне і практичне значення, воно заклало основи електромагнітної картини світу, яка прийшла на зміну механічній картині світу, дало змогу Максвеллу побудувати теорію електромагнітного поля, в якій з єдиних позицій були пояснені всі відомі електричні й магнітні явища і передбачені нові, лягло в основу сучасної електротехніки – в основу генераторів всіх електростанцій світу, які перетворюють механічну енергію в енергію електричного струму (джерела, які працюють за другими принципами: гальванометр, акумулятори та ін., – дають мізерну частку електричної енергії).

(На моніторі перший фрагмент:) – Після відкриття у 1820 році датським фізиком Ерстедом зв’язку магнітного поля з електричним струмом, Фарадей записав у своєму науковому щоденнику програму досліджень коротким реченням: «Перетворити магнетизм на електрику». Після тривалих наукових пошуків він у 1831 році одержав перші позитивні результати стосовно поставленого завдання. Внаслідок взаємодії провідників з магнітним полем по них проходив електричний струм. Я пропоную послухати повідомлення «Історія великого відкриття», яке підготувала для нас Чубовська Оксана (виступ учениці, яка мала попереднє завдання підготувати матеріал для виступу. Додаток2 1).

– Зараз ми розглянемо, як же на практиці реалізовується здобуття струму. Вашій увазі пропонуються декілька дослідів. Спостерігаючи за стрілкою гальванометра, ми визначимо, чи виникає насправді електричний струм та за яких умов.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу (Демонструються досліди на ПК)

1. – До клем гальванометра приєднаний довгий провідник, частина якого закріплена в лапках штативів. Постійний підковоподібний магніт рухатиметься так, щоб його полюси спочатку наближалися до провідника а потім – віддалялися від нього. На початку досліду дивимося на стрілку і бачимо, що вона…

стоїть на позначці «нуль», тобто струму в колі немає.

– Так, дійсно. А тепер, коли магніт рухається, стрілка гальванометра…

відхиляється спочатку в один бік, а потім у протилежний.

– На що цей рух вказує?

На наявність електричного струму.

– Зверніть увагу на той момент, коли магніт зупиняється.

Ми бачимо, що в цю мить струму немає, стрілка нерухома на позначці «нуль».

– Який висновок з цього можна зробити? (Електричний струм в замкнутому провіднику з’являється коли провідник рухається в магнітному полі).

2. – Тепер підковоподібний магніт буде закріплений у лапках штатива, а провідник, приєднаний до клем гальванометра, буде вводитиметься в між полюсний простір, і виводитиметься з нього.

І знову так само – стрілка гальванометра відхиляється спочатку в один бік, а потім у протилежний.

(Робиться висновок.)

3. – Подивимося досліди з котушками, тобто постійний магніт замінений на електромагніт. Одна з котушок приєднана до клем гальванометра, а друга ввімкнена в електричне коло із джерела постійного струму і вимикача. Замикається коло живлення другої котушки і…

вона наближається до першої.

– Відхилення стрілки гальванометра засвідчує, що…

в колі першої котушки з’явився електричний струм. Напрямок цього струму змінюється на протилежний, якщо другу котушку віддаляти від першої. Якщо котушки нерухомі, то стрілка гальванометра нерухома.

(Робиться висновок.)



– Друга котушка розміщена поблизу першої нерухомо, замикається коло її живлення.

У момент замикання кола стрілка гальванометра відхилилась на деякий кут, а потім повернулась в початкове положення. Під час розмикання електричного кола другої котушки стрілка гальванометра відхилилась в протилежний бік і знову повернулась в початкове положення.

(Робиться висновок.)

Замикається коло живлення другої котушки і, стрілка гальванометра повернулася в початкове положення. Спостерігаємо за переміщенням повзунка реостата, роль якого…

змінювати силу струму в колі живлення другої котушки. Зі збільшенням сили струму стрілка гальванометра відхиляється в один бік, зі зменшенням – у протилежний.

(Робиться висновок.)

Не змінюючи положення котушок замикається коло живлення другої котушки, стрілка гальванометра повертається в початкове положення. Тепер в обидві котушки вводиться сталевий стрижень…

Стрілка гальванометра, як і в попередніх дослідах, відхилилася від нульової поділки – показала наявність електричного струму в першій котушці в момент введення стрижня. Під час виймання стрижня з котушок стрілка гальванометра відхиляється в протилежний бік.

– Давайте підведемо підсумки. Основні діючі елементи дослідів – це провідник та магнітне поле постійного магніту або електромагніта. Описані досліди засвідчують, що за будь-якої зміни магнітного потоку чи руху замкнутого провідника в магнітному полі з’являється…

електричний струм.

– Означення:

Явище виникнення електричного струму в замкнутому провіднику в разі змінного магнітного поля називається електромагнітною індукцією. Електричний струм, який виникає в замкнутому провіднику в змінному магнітному полі, називають індукційним.

– Напрямок індукційного струму залежить від характеру зміни магнітного поля. Зі збільшенням магнітної індукції він має один напрямок, зі зменшенням – протилежний. Докладніше про способи визначення його напрямку ми розглянемо на наступних уроках. А поки що запишемо дане означення у зошит.



ІV. Рефлексія Дайте відповіді на слідуючи питання:

  1. Хто з учених провів ефективні досліди з електромагнітної індукції?

  2. Сьогодні було розглянуто декілька дослідів з виявлення явища електромагнітної індукції. Що у них спільного?

  3. Якого висновку можна дійти з аналізу описаних дослідів?

  4. Сформулюйте означення електромагнітної індукції.

  5. Який струм називають індукційним?

V. Підсумки уроку Оцінювання активних учнів

VІ. Домашнє завдання Прочитати §1 за підручником С.У. Гончаренко та відповісти на запитання наприкінці параграфа; вивчити поняття за конспектом. Повторити правила свердлика та правої руки. (На узагальнюючий урок пропонується підготувати доклад «Майкл Фарадей – людина», виготовити спільну роботу – рекламний ролик теми «Електромагнітна індукція»: схеми дослідів, виступи про вчених, застосування явища і т.і.)

Урок 2


Тема. Правило Ленца

Мета.

Навчальна: навчити учнів визначати напрям індукційного струму за допомогою правила Ленца, робити висновки, застосовувати набуті знання

Розвивальна: сприяти формуванню вмінь логічно мислити, аналізувати, робити висновки.

Виховна: збуджувати інтерес до вивчення фізики.

Обладнання: прилад Петроєвського (кільця Ленца); малюнки

Тип уроку. Комбінований

Хід уроку

І. Організаційний момент (Повідомляється тема уроку, мета уроку.)

ІІ. Перевірка домашнього завдання.

Фронтальне опитування. Використовується прийом «Естафета»: перше запитання ставить учитель одному з учнів На запитання вчителя відповідає обраний ним учень. Цей учень ставить наступне питання іншому учню і т.д.



ІІІ. Актуалізація опорних знань.

1. Сформулюйте правило свердлика; правило правої руки («обхвату»).

2. Сформулювати задачу для кожного випадку и розв’язати її.


3. Позначте знаками «+» та «–» клеми джерела струму, яке живить соленоїд, щоб спостерігалася зображена на малюнку взаємодія.
ІV. Вивчення нового матеріалу

На минулому уроці на дослідах ми виявили як за допомогою магніту або електромагніту можна отримати електричний струм. Ви, імовірно, пам’ятаєте, що індукційний струм за певних умов змінював свій напрям. У практичних розрахунках електричних кіл, де спостерігається явище електромагнітної індукції, користуватися електронною теорією з залученням таких понять, як сила Лоренца, дуже незручно. Реальні дослідження відомого руського фізика Емілія Християновича Ленца дали змогу встановити універсальне правило для визначення напрямку індукційного електричного струму без залучення електронної теорії, лише на основі зовнішніх проявів цього явища. З цією метою Ленц дослідив взаємодію замкнутого провідника і змінного магнітного поля, яке викликало струм у провіднику. Щоб зрозуміти суть цих дослідів, розглянемо спеціальний прилад – прилад Петроєвського (кільця Ленца). На легкому горизонтальному важелі, що має вертикальну вісь обертання, знаходяться два легких кільця, одне з яких суцільне, а друге – розрізане. Важіль насаджений на тонке сталеве вістря так, щоб тертя було мінімальним.

(Демонструється дослід. Учням пропонується коментувати бачене)

Ми бачимо котушку, увімкнену у електричне коло з джерела струму і вимикача. Цю котушку вводимо до суцільного кільця. Кільце відштовхується від котушки. А зараз котушка виводиться з кільця і воно рухається вслід за котушкою. Змінили напрямок струму в котушці і знову підносимо її до кільця – кільце знову відштовхується. Котушка виводиться з кільця і бачимо, що кільце рухається вслід.

– Отже можна зробити висновок, що важливе значення має не напрямок струму в котушці і, відповідно, ліній магнітного поля, а зміна індукції магнітного поля (зростання або зменшення). Повторимо описані досліди з розрізаним кільцем.

Розрізане кільце ні як не реагує на рух магніту.

– Це засвідчує, що ефект пов’язаний з індукційним струмом, який з’являється в суцільному кільці.

Щоб зрозуміти подальший хід міркувань, пригадайте, що паралельні провідники, якими проходить струм в одному напрямку, притягуються, а в протилежних – відштовхуються. Подивіться на малюнок. Отже, якщо кільце відштовхується, то в ньому індукується струм, напрямок якого…

протилежний до напрямку струму в котушці.

– Протилежними будуть і напрямки індукції магнітних полів цих струмів. Магнітне поле струму в кільці компенсує зміну магнітного поля котушки.

Аналогічні міркування справедливі і для випадку віддалення котушки. Дивимося на малюнок.

(Тут дехто з учнів може прокоментувати замість вчителя)

Якщо кільце притягується до котушки, то напрямок індукованого в ньому струму збігається з напрямком струму в котушці. Збігаються напрямки індукцій магнітних полів цих струмів.

– Так, причому зменшення індукції магнітного поля котушки компенсується магнітним полем індукційного струму в кільці. Отримані результати можна узагальнити як правило Ленца.



Індукційний струм, який виникає в замкнутому провіднику, має такий напрямок, що його магнітне поле компенсує ту зміну магнітного потоку, яка викликала цей струм.

Запишемо його в зошити.

– Для визначення напрямку індукційного струму у прямолінійному провіднику зручно користуватися правилом правої руки, крім уже відомого правила Ленца.

Якщо долоню правої руки розмістити так, щоб вектор магнітної індукції був направлений у долоню, а відхилений на 90о великий палець збігався з напрямом руху провідника, то витягнуті чотири пальці вкажуть напрям індукційного струму у провіднику.

Якщо вгвинчувати свердлик у напрямку ліній магнітної індукції, то обіг

V. Закріплення матеріалу

1. Визначити напрям індукційного струму в котушці А, якщо в неї вводити котушку В, напрям струму в якій відомий (див. мал.)

2. Крізь отвір котушки падає магніт. Чи з однаковими прискореннями рухається магніт у випадках, коли обмотки котушки замкнуті й розімкнуті? (Опором повітря знехтувати.)

VІ. Підсумки уроку Виставлення оцінок

VІІ. Домашнє завдання Прочитати за підручником С.У. Гончаренко §3 та відповісти на запитання до параграфу; вивчити поняття за конспектом. (Підготувати повідомлення про Е.Х. Ленца)

Література




  1. Газета «Фізика» № 36/2001. – стаття С. Трушкіна «Майкл Фарадей – людина».

  2. Армемьева Н.В. Элементы интегрованного курса информатики-физики в школе./ Физика в шк. – 2001. – № 4.

  3. Анциферов Л.И. ЭВМ в обучении физике. Учебное пособие. – Курск: Изд-во КГПИ, 1991

  4. Водолазеная И.В. Использование компьютеров в лабораторном практикуме/ Материалы V Международной конференции. «Информатика. Образование, Экология и здоровье человека». Астрахань. Изд-во Астраханского гос.пед.ун-та, 2000

  5. Гочаренко С.У. Формування наукового світогляду учнів під час вивчення фізики. – К.: Рад.шк., 1990

  6. Кантрев А.Ф. Компьютерные модели в школьном курсе физики/ Компьютерные инструменты в образовании. – 1998. – № 2

  7. Жук Ю.О. Використання нових інформаційних технологій у навчально-дослідницькій діяльності/ Фізика та астрономія в шк.. – 1997. – № 1,3.

  8. Роберт И.В., Самойленко П.И. Информационные технологии в науке и образовании: Учебно-метод. Пособие. – Г.: МГЗИ, 1988 Головко М.В. Використання можливостей нових інформаційних технологій у навчанні/ Зб. наук. праць К.-Подільського держ.пед.ун-ту: Серія пед. – Коломія: ВПТ»ВІК», 2001. – Вип.. 7

Новоандреевская ОШ I-III ступеней
Доклад по физике на тему
«История

великого открытия»

Выполнила:

ученица 11 класса

Чубовская Оксана
Проверила:

учитель физики

Гореславская Лариса Васильевна

2008 год


В 1821 г. Майкл Фарадей записал в своем дневнике: «Превратить магнетизм в электричество». Через 10 лет эта задача была им решена.

Не случайно первый решающий шаг в открытии новых свойств электромагнитных взаимодействий был сделан основоположником представлений об электромагнитном поле – Фарадеем. Фарадей был уверен в единой природе электрических и магнитных явлений. Электрический ток, рассуждал Фарадей, способен намагнитить кусок железа. Не может ли магнит в свою очередь вызвать появление электрического тока? Долгое время эту связь обнаружить не удавалось. Трудно было додуматься до главного, а именно: только движущийся магнит или меняющееся во времени магнитное поле, может возбудить электрический ток в катушке.

Какого рода случайности могли помешать открытию, показывает следующий факт. Почти одновременно с Фарадеем получить электрический ток в катушке с помощью магнита пытался швейцарский физик Колладон. При работе он пользовался гальванометром, легкая магнитная стрелка которого помещалась внутри катушки прибора. Чтобы магнит не оказывал непосредственного влияния на стрелку, концы катушки, в которую Колладон вдвигал магнит, надеясь получить в ней ток, были выведены в соседнюю комнату и там присоединены к гальванометру. Вставив магнит в катушку, Колладон шел в соседнюю комнату и с огорчением убеждался, что гальванометр не показывает тока. Стоило бы ему все время наблюдать за гальванометром, а кого-нибудь попросить заняться магнитом, замечательное открытие было бы сделано. Но этого не случилось. Покоящийся относительно катушки магнит не вызывает в ней тока.

Зная, что данной проблемой занимаются другие ученые-экспериментаторы, за ее решение в 1831 году вплотную принялся Фарадей. Каждое утро он в одно и тоже время появлялся в лаборатории. Его ассистент – отставной сержант артиллерии Андерсон – спрашивал: «будем ли сегодня работать, мистер Фарадей?», и, неизменно получая утвердительный ответ, шел готовить инструменты и приборы.

В то утро 29 сентября 1831 года он, как и раньше, подсоединил батарею к подготовленной Андерсоном катушке и зафиксировал движение стрелки гальванометра, включенного во вторичную обмотку. Толчок – и стрелка на нуле. При выключении – то же самое, только стрелка отклонилась в другу. Сторону. В чем тут дело?

Вместе с Андерсоном он тщательно проверил установку. Но никаких причин для подозрительного поведения стрелки не выявил. Тогда он изменил условия опыта, заменив батарею лейденскою банкою. А обмотки Андерсон намотал на кольцо из мягкого металла. При наличии металлического сердечника толчки стрелки стали более значительными. Фарадей раз за разом изменяет условия эксперимента и постепенно приходит к определенному выводу. Причина возникновения индукционного тока во вторичной обмотке заключена в движении магнита. Именно в движении! Он записывает в дневник: «Электрическая волна возникает только во время движения, а не из-за свойства, присущего ему в покое». Это была победа! Решена задача, которая была поставлена без малого 10 лет назад. Андерсон настороженно смотрит, как его сорокалетний шеф – подумать только! – танцует в лаборатории что-то, похожее на зажигательную ирландскую джигу.



В течение одного месяца Фарадей опытным путем открыл все существенные особенности явления электромагнитной индукции. В настоящее время опыты Фарадея может повторить каждый.
ФОТО










1 Программа для гуманітарного профілю навчання

2 Виступ учениці представлений на мові оригіналу – на російській мові.


Поділіться з Вашими друзьями:

Схожі:

Закон електромагнітної індукції. Правило Ленца. Електродинамічний мікрофон. Індуктивність. Самоіндукція iconЗакон електромагнітної індукції Мета уроку
Виховна – на прикладі біографічних фактів з життя М. Фарадея, показати цілеспрямованість І працьовитість вченого
Закон електромагнітної індукції. Правило Ленца. Електродинамічний мікрофон. Індуктивність. Самоіндукція iconЕлектромагнітна індукція. Закон електромагнітної індукції
Гальванометр демонстраційний -2шт, магніт демонстраційний 4 шт., Котушка-2 шт., з'єднувальні дроти
Закон електромагнітної індукції. Правило Ленца. Електродинамічний мікрофон. Індуктивність. Самоіндукція iconУрок з теми «електромагнітне поле»
Ампера, сили Лоренца та правила визначення напрямків їхньої дії, закона електромагнітної індукції; закріпити магнітні властивості...
Закон електромагнітної індукції. Правило Ленца. Електродинамічний мікрофон. Індуктивність. Самоіндукція iconУрок №29 Нагрівання провідників електричним струмом
Відкритий урок з фізики «Теплова дія електричного струму. Закон Джоуля-Ленца» (9 клас)
Закон електромагнітної індукції. Правило Ленца. Електродинамічний мікрофон. Індуктивність. Самоіндукція iconЗакон України "Про інформацію". Сутність інформатизації. Закон України "Про Національну програму інформатизації". Етапи створення І тенденції розвитку засобів обчислювальної техніки. Принципи побудови та роботи персонального комп’ютера
Сутність інформатизації. Закон України “Про Національну програму інформатизації”
Закон електромагнітної індукції. Правило Ленца. Електродинамічний мікрофон. Індуктивність. Самоіндукція icon№467 від 23. 09. 2010p. Передплатні індекси
Однак, закон є закон, І його потрібно виконувати. Тому Володимир Хомко разом зі своїми однодумцями прийматиме участь у виборах від...
Закон електромагнітної індукції. Правило Ленца. Електродинамічний мікрофон. Індуктивність. Самоіндукція iconУрок №44 Клас 10 Тема уроку. Закон Гука. Дата
Мета: Освітня: продовжити характеризувати деформоване тіло, ввести закон Гука, розглянути діаграму розтягу твердих тіл; Розвивальна:...
Закон електромагнітної індукції. Правило Ленца. Електродинамічний мікрофон. Індуктивність. Самоіндукція iconПовторимо. Повторимо
Яка ерс індукції виникає в контурі, якщо магнітний потік через площу, обмежену ним, за час 0,01 с рівномірно змінюється на 5·10
Закон електромагнітної індукції. Правило Ленца. Електродинамічний мікрофон. Індуктивність. Самоіндукція iconУчні передають уявний мікрофон один одному, дають відповіді на запитання вчителя або діляться враженнями від уроку

Закон електромагнітної індукції. Правило Ленца. Електродинамічний мікрофон. Індуктивність. Самоіндукція iconТок-шоу «Перехрестя думок»: «За щастя треба боротися!»
Методи та прийоми: рольова гра, бесіда, діалог, «Мікрофон», соціологічне опитування


База даних захищена авторським правом ©biog.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка