клас: 9

Мишена:чрез понятията и формулите за магнитен поток и индуцирана емф, накарайте учениците да разберат правилата за определяне на посоката на индуцирания ток.

Оборудване:

• интерактивна дъска SMART
• Софтуер L-micro, раздел “Електродинамика”,
• звено за компютърна координация,
• приставка "осцилоскоп",
• индуктор и статив,
• лентови магнити,

ПО ВРЕМЕ НА ЗАНЯТИЯТА

U:Нека си припомним какво е магнитен поток.

Д:
1) формула; Ф = В S Cosα;
2) броя на линиите на полето в сайта

U:За да стане ясно на всички, нарисувайте как разбирате какво е магнитен поток.

Д:С помощта на инструментите за интерактивна бяла дъска начертаваме полеви линии, минаващи през контурната област (фиг. 1, фиг. 2).

U:Кой може да увеличи магнитния поток? Покажи ми как. ( Д:увеличете броя на линиите на магнитна индукция, увеличете площта на пръстена) (Фигура 3, Фигура 4)

U:Това означава, че за да намалите магнитния поток, трябва...
Д:Намалете броя на линиите, намалете площта на пръстена. Тоест, за да „контролирате“ магнитния поток, можете да промените големината на магнитното поле и площта на веригата.
U:Начертайте магнитен поток
Д:Изобщо няма да съществува!
- Не, ще! Линиите на полето са начертани непрекъснато и покриват целия магнит. За удобство рисуваме само част от тях.
– По време на лабораторната работа бяха събрани стърготини както на Северния, така и на Южния полюс. Така че и тук ще има магнитен поток.
U:Тогава как обръщането на магнита повлия на магнитния поток?
Д:Вероятно няма начин. Ако вземем магнита и площта, както в предишната фигура, тогава нищо няма да се промени по размер. Ф = ВS
U:Как можем да покажем, че магнитът се е обърнал?
Д:Поставете знак „–“.
U:Позиционирайте пръстена и магнита така, че потокът през пръстена да е 0.
Д:снимка 5

U:Във формулата за магнитния поток има cosα. От справочник по математика

Къде е този ъгъл на фигурата, между кои две посоки? Потокът може да бъде равен на 0, ако ъгълът е 90 o, това е перпендикулярно. И нашият пръстен и магнит са успоредни (фиг. 6).
Д:Линиите на полето имат посока, но площта не.
U:Спомнете си как се задава този ъгъл според текста в ръководството.
Д:Там е начертан перпендикуляр на рамката
Това означава ъгълът между вектора на магнитното поле и нормалата. (фиг. 7)

U:Тествайте себе си - начертайте максималния поток, поставете всички възможни опции на дъската. (Фигура 8)

Д:Второто и третото не са подходящи. Там потокът се оказва отрицателен.

Д:Какво от това? Броят на линиите е същият, което означава, че потокът е същият. При експерименти с магнити стърготините не се интересуваха на кой полюс се залепиха - северния или южния.
U:Тогава, общо взето, защо трябва да знаем знака на потока, ъгъла. Потокът все още е чист, къде е максимумът?
Д: ?
U:Демонстрация на опит на Фарадей с намотка и магнит.
Д:В опитите на Фарадей! Видяхме, че посоката на тока се променя в зависимост от това как вкарваме или изваждаме магнита.
U:Напишете закона на Фарадей с математически термини.
Д: E = – ,
U:Нека се опитаме да разберем знаците в този закон. Ако искаме да получим "положителна" посока на тока, тогава...
Д:Потокът трябва да намалее. Тогава ∆Ф< 0 и в итоге получиться плюс.
Д:Може да расте, но със знак минус
U:Начертайте как трябва да се движи магнитът.

Д:Вкарваме магнита в намотката, броят на линиите се увеличава, което означава, че потокът се увеличава само с обратен знак. Можете да го проверите с числа (фиг. 9).
Д:Отстраняваме магнита от намотката, така че потокът да е положителен, а промяната в потока да е отрицателна.
U:При опита посоката на тока и в двата случая е еднаква. Това означава, че нашият анализ на формулите е правилен.
U:Ще използваме модерно оборудване, което ни позволява да видим как посоката на тока се променя не само като посока, но и като величина във времето.
Дадена е информация за възможностите на измервателния комплекс “L-micro”, кратко обяснение на предназначението на приборите и устройствата.

Пускане на демонстрации

Индукторът беше закрепен с помощта на триножник. Магнитният поток се променя чрез преместване на лента с постоянен магнит спрямо индуктора. Индуктивната едс, възникваща в индуктивната бобина, се подава към входа на приставката за осцилограф, който предава променлив във времето електрически сигнал към компютъра чрез съгласуващо устройство и се записва на монитора. Осцилоскопът се задейства от изследвания сигнал в режим на почистване "в готовност" при ниво на сигнала с порядък по-ниско от максималната стойност на индуцираната емф. Това направи възможно наблюдаването на индуцираната ЕДС почти напълно от момента, в който магнитният поток започна да се променя.
Хвърляме през макарата не е отбелязаномагнит. На екрана се изчертава графика на стойността на EMF спрямо времето. Но графиката на текущото спрямо времето ще се държи по подобен начин.
Учениците виждат, че магнит, който лети през намотка, предизвиква появата на индукционен ток в нея. (фиг. 10)

U:Начертайте диаграма на графиката в тетрадката си.

Домашна работа:запишете какво се е случило с магнитния поток на три етапа: магнитът лети до намотката, движи се вътре в нея и излита от нея. Скицирайте вашата версия на експеримента, като посочите полюсите на движещ се магнит.

Назад напред

внимание! Визуализациите на слайдове са само за информационни цели и може да не представят всички характеристики на презентацията. Ако се интересувате от тази работа, моля, изтеглете пълната версия.

Цели на урока:

• Образователни– разкриват същността на явлението електромагнитна индукция; Обяснете на учениците правилото на Ленц и ги научете да го използват, за да определят посоката на индукционния ток; обясни закона за електромагнитната индукция; научете учениците да изчисляват индуцираната ЕДС в най-простите случаи.
• Развитие– развиват познавателния интерес на учениците, способността им да мислят логично и да обобщават. Развиване на мотиви за учене и интерес към физиката. Развийте способността да виждате връзката между физиката и практиката.
• Образователни– култивирайте любов към работата на учениците, способността за работа в групи. Възпитавайте култура на публично говорене.

Оборудване:

• Учебник “Физика - 11” Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, В.М.Чаругин.
• Г.Н. Степанова.
• "Физика - 11". Планове на уроци към учебника на Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. автор - съставител G.V. Маркина.
• Компютър и проектор.
• Материал "Библиотека с нагледни помагала".
• Презентация към урока.

План на урока:

ПО ВРЕМЕ НА ЗАНЯТИЯТА

I. Организационен момент

1. Електрическите и магнитните полета се генерират от едни и същи източници - електрически заряди. Следователно можем да направим предположението, че има известна връзка между тези полета. Това предположение намери експериментално потвърждение през 1831 г. в експериментите на изключителния английски физик М. Фарадей, в който той откри явлението електромагнитна индукция. (слайд 1) .

Епиграф:

„Флук
се пада само на една акция
подготвен ум."

Л. Пастернак

2. Кратка историческа справка за живота и работата на М. Фарадей. (Съобщение на ученика). (Слайдове 2, 3).

II.Явлението, причинено от променливо магнитно поле, е наблюдавано за първи път през 1831 г. от М. Фарадей. Той реши проблема: може ли магнитно поле да предизвика електрически ток в проводник? (Слайд 4).

Електрическият ток, разсъждаваше М. Фарадей, може да магнетизира парче желязо. Не може ли един магнит от своя страна да предизвика електрически ток? Дълго време тази връзка не можеше да бъде открита. Беше трудно да се разбере основното, а именно: движещ се магнит или променящо се магнитно поле може да възбуди електрически ток в намотка. (Слайд 5).
(гледайте видеоклипа „Примери за електромагнитна индукция“). (Слайд 6).

Въпроси:

1. Какво мислите, че причинява протичането на електрически ток в намотката?
2. Защо сегашното беше краткотрайно?
3. Защо няма ток, когато магнитът е вътре в намотката (Фигура 1), когато плъзгачът на реостата не се движи (Фигура 2), когато една намотка спре да се движи спрямо другата?

Заключение:токът се появява при промяна на магнитното поле.

Феноменът на електромагнитната индукция се състои в възникването на електрически ток в проводяща верига, която или е в покой в ​​променливо във времето магнитно поле, или се движи в постоянно магнитно поле по такъв начин, че броят на линиите на магнитна индукция, проникващи през промени във веригата.
В случай на променящо се магнитно поле, неговата основна характеристика B - векторът на магнитната индукция може да се промени по големина и посока. Но явлението електромагнитна индукция се наблюдава и в магнитно поле с константа B.

Въпрос:Какви промени?

Площта, пробита от магнитното поле, се променя, т.е. броят на силовите линии, които проникват в тази област, се променя.

За да се характеризира магнитното поле в област на пространството, се въвежда физическо количество - магнитен поток - F(Слайд 7).

Магнитен поток Епрез повърхностна площ Снаричаме количество, равно на произведението на големината на вектора на магнитната индукция INКъм площада Си косинус на ъгъла между векторите INИ н.

Ф = ВS cos

работа V cos = V nпредставлява проекцията на вектора на магнитната индукция върху нормалата нкъм контурната равнина. Ето защо Ф = В n S.

Единица за магнитен поток – Wb(Вебър).

Магнитен поток от 1 weber (Wb) се създава от равномерно магнитно поле с индукция от 1 T през повърхност с площ от 1 m 2, разположена перпендикулярно на вектора на магнитната индукция.
Основното в явлението електромагнитна индукция е генерирането на електрическо поле от променливо магнитно поле. В затворена намотка възниква ток, което позволява да се запише явлението (Фигура 1).
Полученият индуциран ток в една или друга посока по някакъв начин взаимодейства с магнита. Бобина, през която минава ток, е като магнит с два полюса - северен и южен. Посоката на индукционния ток определя кой край на намотката действа като северен полюс. Въз основа на закона за запазване на енергията можем да предвидим в кои случаи намотката ще привлече магнита и в кои ще го отблъсне.
Ако магнитът се приближи до бобината, тогава в него се появява индуциран ток в тази посока, магнитът задължително се отблъсква. За да се сближат магнитът и намотката, трябва да се извърши положителна работа. Намотката става като магнит, като нейният едноименен полюс е обърнат към приближаващия се магнит. Като полюсите се отблъскват. При премахване на магнита е обратното.

В първия случай магнитният поток се увеличава (Фигура 5), а във втория случай намалява. Освен това в първия случай индукционните линии B/ на магнитното поле, създадено от индукционния ток, възникващ в намотката, излизат от горния край на намотката, т.к. намотката отблъсква магнита, а във втория случай влизат в този край. Тези линии са показани в по-тъмни цветове на фигурата. В първия случай намотката с ток е подобна на магнит, чийто северен полюс е разположен отгоре, а във втория случай - отдолу.
Подобни заключения могат да бъдат направени с помощта на експеримента, показан на фигурата (Фигура 6).

(Вижте фрагмента „Правилото на Ленц“)

Заключение:Индуцираният ток, възникващ в затворена верига, със своето магнитно поле противодейства на промяната в магнитния поток, която причинява. (Слайд 8).

Правилото на Ленц.Индуцираният ток винаги има посока, в която има противодействие на причините, които са го породили.

Алгоритъм за определяне посоката на индукционния ток. (Слайд 9)

1. Определете посоката на индукционните линии на външното поле B (те напускат N и влизат в S).
2. Определете дали магнитният поток през веригата се увеличава или намалява (ако магнитът се движи в пръстена, тогава ∆Ф>0, ако се движи навън, тогава ∆Ф<0).
3. Определете посоката на индукционните линии на магнитното поле B′, създадено от индуцирания ток (ако ∆Ф>0, тогава линиите B и B′ са насочени в противоположни посоки; ако ∆Ф<0, то линии В и В′ сонаправлены).
4. Използвайки правилото на гимлет (дясна ръка), определете посоката на индукционния ток.
Експериментите на Фарадей показаха, че силата на индуцирания ток в проводяща верига е пропорционална на скоростта на промяна в броя на линиите на магнитна индукция, проникващи през повърхността, ограничена от тази верига. (Слайд 10).
Винаги, когато има промяна в магнитния поток през проводяща верига, в тази верига възниква електрически ток.
Индуцираната ЕДС в затворен контур е равна на скоростта на промяна на магнитния поток през зоната, ограничена от този контур.
Токът във веригата има положителна посока, тъй като външният магнитен поток намалява.

(Вижте фрагмент „Законът за електромагнитната индукция“)

(Слайд 11).

ЕМП на електромагнитната индукция в затворен контур е числено равен и противоположен по знак на скоростта на промяна на магнитния поток през повърхността, ограничена от този контур.

Откриването на електромагнитната индукция допринесе значително за техническата революция и послужи като основа за съвременната електротехника. (Слайд 12).

III. Затвърдяване на наученото

Решаване на задачи № 1819, 1821(1.3.5)

(Сборник задачи по физика 10-11. Г.Н. Степанова).

IV. Домашна работа:

§8 - 11 (учи), Р. № 902 (б, г, е), № 911 (написано в тетрадки)

Библиография:

1. Учебник “Физика – 11” Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, В.М.Чаругин.
2. Сборник задачи по физика 10-11. Г.Н. Степанова.
3. "Физика - 11". Планове на уроци към учебника на Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. автор-съставител Г.В. Маркина.
4. В/м и видео материали. Училищен експеримент по физика „Електромагнитна индукция“ (раздели: „Примери за електромагнитна индукция“, „Правило на Ленц“, „Закон за електромагнитна индукция“).
5. Сборник задачи по физика 10-11. А. П. Римкевич.

Тема: Откриване на явлението електромагнитна индукция. Магнитен поток. Посока на индукционния ток. Правилото на Ленц.

Мишена: Формиране на концепциятаелектромагнитна индукция, магнитен поток, въведе формули за магнитен поток, научи как да определи посоката на индукционния ток според правилото на Lenz; развитие: развиване на способността на учениците да сравняват и да правят свои собствени заключения; образователни: развиване на съзнанието на децата за важността на науката.

Оборудване: учебник, задачник, магнит, галванометър, бобина.

Тип урок: урок по изучаване на нови ЗУН.

Трябва да знае/може да: концепция - явлението електромагнитна индукция, история на откритието, основните формули на тази тема.

По време на часовете.

Организиране на времето.

л . Актуализиране на основни знания. Повторение на предварително изучен материал.

Как се обозначава? Формула? .

Единици?[ IN]=[ Tl] .

Каква сила възниква между два взаимодействащи проводника с ток? .

Формула .

Как можете да определите посоката? ? Използвайки правилото на лявата ръка: .

Каква сила действа върху една заредена частица в магнитно поле? . Формула. .

На какво е равно , ако частицата лети успоредно на линиите ?

Какво се случва с частица, когато лети в магнитно поле под ъгъл ? Започва да се върти спираловидно, защото променя траекторията на своето движение.

На какво е равно , ако частицата е летяла перпендикулярно на линиите ? .

Каква е траекторията на частицата? кръг.

Каква е траекторията на частицата, когато тя лети успоредно на линиите ? Направо.

Как да определите посоката ? Използване на правилото на дясната ръка: в дланта, четири пръста - посока , палец - посока .

II . Изучаване на нови ЗУН.

Досега разглеждахме електрически и магнитни полета, които не се променят с времето. Установихме, че електростатичното поле се образува от неподвижни заредени частици, а магнитното поле от движещи се, т.е. токов удар. Сега трябва да разберем какво се случва с електрическите и магнитните полета, които се променят с времето.

След откритието на Ерстед за връзката между електрическия ток и магнетизма, Майкъл Фарадей се интересува дали е възможна обратната връзка.

През 1821 г. Фарадей пише в дневника си: „Превърнете магнетизма в електричество“.

Той провежда много експерименти през годините, но нищо не дава резултат. Много пъти е искал да се откаже от идеята и експериментите си, но нещо го спира и на 29 август 1831г. След многобройни експерименти, които провежда в продължение на 10 години, Фарадей постига целта си: той забелязва, че в затворен проводник, който се намира в затворено магнитно поле, се появява електрически ток; ученият го нарича индукционен ток.

Фарадей предложи серия от експерименти, които сега са много прости. Той навива проводници (два проводника) успоредни един на друг върху намотка, които са изолирани един от друг и свързва единия край към батерията, а другия към устройство за определяне на силата на тока (галванометър).

Той забеляза, че стрелката на галванометъра е в покой през цялото време и не реагира, когато токът преминава през електрическата верига. И когато пускаше и изключваше тока, стрелката се отклоняваше.

Оказа се, че в момента, в който токът преминава през първия проводник и когато той спира да тече, във втория проводник се появява ток само за миг.

Продължавайки експериментите си, Фарадей установи, че простото приближаване на проводник, усукан в затворена крива, към друг проводник, през който протича ток, е достатъчно, за да се образува индуциран ток в първия, насочен в посока, обратна на преминаващия ток. И ако преместите усукания проводник от този, през който тече токът, тогава в първия отново ще се появи индуциран ток в обратна посока.

Фарадей смята, че електрическият ток може да магнетизира желязото. Може ли магнит на свой ред да предизвика електрически ток?

Дълго време тази връзка не можеше да бъде открита. Изследването е проведено по такъв начин, че намотката, върху която е навита телта, е свързана с галванометър и е използван магнит, който се спуска в намотката или се прибира.

Заедно с Фарадей Коладон (швейцарски учен) извършва подобен експеримент.

Когато работеше, той използваше галванометър, чиято светлинна магнитна стрелка беше поставена вътре в бобината на устройството. За да се предотврати въздействието на магнита върху иглата, краищата на намотката бяха пренесени в друга стая.

Когато Коладон постави магнит в намотка, той отиде в друга стая и наблюдаваше стрелката на галванометъра, върна се, извади магнита от намотката и отново се върна в стаята с галванометъра. И всеки път с тъга се убеждаваше, че стрелката на галванометъра не се отклонява, а остава на нула.

Ако трябваше само да наблюдава галванометъра през цялото време и да помоли някой да работи върху магнита, щеше да бъде направено забележително откритие. Но това не се случи. Магнит в покой спрямо намотката може да лежи тихо вътре в нея стотици години, без да предизвиква ток в намотката.

Ученият нямаше късмет, това бяха трудни времена за науката и тогава никой не нае помощници, някои поради финансови проблеми, а други, за да не споделят откритието

Фарадей също се сблъсква с инциденти от този вид, защото многократно се опитва да получи електрически ток с помощта на магнит и с помощта на ток в друг проводник, но без успех.

Но Фарадей все пак успява да направи откритие и, както пише в дневниците си, той идентифицира ток в намотката, който нарича индуциран ток.

Можете да покажете експеримент с магнит и намотка. И кажете: на л.р. вие сами ще се научите да наблюдавате такова явление.

Zn. Феноменът на генериране в космоса от променливо магнитно поле на променливо електрическо поле. полета се наричаявлението електромагнитна индукция.

Индуциран ток в затворена проводяща верига (или в намотка) възниква, когато броят на линиите на магнитна индукция B се промени (по време на входа или изхода на магнит, броят на линиите се променя), които проникват през повърхността, ограничена от веригата.

Физическа величина, която е право пропорционална на броя на линиите на магнитна индукция, които проникват през дадена повърхност, се нарича поток на магнитна индукция.

[F]=[Wb] Вебер

Потокът на магнитната индукция характеризира разпределението на магнитното поле върху повърхност, ограничена от затворен контур.

Магнитен поток Ф (поток на вектора на магнитната индукция) през повърхност на площ е количество, равно на произведението на големината на вектора на магнитната индукция Към площада и косинус на ъгъла между вектори И :

Посоката B към зоната, в която прониква, може да бъде различна:

Какъв е ъгълът между B и ? 0 О А на какво е равно?

Тема на урока:

Откриване на електромагнитната индукция. Магнитен поток.

Мишена: Да запознае учениците с явлението електромагнитна индукция.

По време на часовете

I. Организационен момент

II. Актуализиране на знанията.

1. Фронтално проучване.

• Каква е хипотезата на Ампер?
• Какво е магнитна пропускливост?
• Какви вещества се наричат ​​пара- и диамагнитни?
• Какво представляват феритите?
• Къде се използват ферити?
• Как да разберем, че има магнитно поле около Земята?
• Къде са северният и южният магнитни полюси на Земята?
• Какви процеси протичат в магнитосферата на Земята?
• Каква е причината за съществуването на магнитно поле в близост до Земята?

2. Анализ на експерименти.

Експеримент 1

Магнитната стрелка на стойката се довеждаше до долния, а след това до горния край на статива. Защо стрелката се обръща към долния край на триножника от двете страни с южния полюс, а към горния край със северния край?(Всички железни предмети са в магнитното поле на Земята. Под въздействието на това поле те се намагнетизират, като долната част на обекта засича северния магнитен полюс, а горната – южния.)

Експеримент 2

В голям корков щепсел направете малък жлеб за парче тел. Поставете тапата във вода и поставете жицата отгоре, като я поставите успоредно. В този случай жицата заедно с щепсела се завърта и монтира по протежение на меридиана. Защо?(Жицата е магнетизирана и е монтирана в полето на Земята като магнитна стрелка.)

III. Учене на нов материал

Между движещите се електрически заряди действат магнитни сили. Магнитните взаимодействия са описани въз основа на идеята за магнитно поле, което съществува около движещи се електрически заряди. Електрическите и магнитните полета се генерират от едни и същи източници - електрически заряди. Може да се предположи, че между тях има връзка.

През 1831 г. М. Фарадей потвърждава това експериментално. Той откри явлението електромагнитна индукция (слайдове 1,2).

Експеримент 1

Свързваме галванометъра към бобината и ще изтеглим постоянен магнит от него. Наблюдаваме отклонението на иглата на галванометъра, появил се е ток (индукция) (слайд 3).

Токът в проводник възниква, когато проводникът е в зоната на действие на променливо магнитно поле (слайд 4-7).

Фарадей представи променливото магнитно поле като промяна в броя на силовите линии, проникващи през повърхността, ограничена от даден контур. Този брой зависи от индукцията IN магнитно поле, от зоната на веригатаС и ориентацията му в дадено поле.

Ф=BS cos a - магнитен поток.

F [Wb] Weber (слайд 8)

Индуцираният ток може да има различни посоки, които зависят от това дали магнитният поток, преминаващ през веригата, намалява или се увеличава. Правилото за определяне на посоката на индукционния ток е формулирано през 1833г. Е. X. Ленц.

Експеримент 2

Плъзгаме постоянен магнит в лек алуминиев пръстен. Пръстенът се отблъсква от него, а когато се разтяга, се привлича от магнита.

Резултатът не зависи от полярността на магнита. Отблъскването и привличането се обясняват с появата на индукционен ток в него.

Когато се натисне магнит, магнитният поток през пръстена се увеличава: отблъскването на пръстена показва, че индуцираният ток в него има посока, в която индукционният вектор на неговото магнитно поле е противоположен по посока на индукционния вектор на външното магнитно поле.

Правилото на Ленц:

Индуцираният ток винаги има такава посока, че неговото магнитно поле предотвратява всякакви промени в магнитния поток, които причиняват появата на индуцирания ток(слайд 9).

IV. Провеждане на лабораторна работа

Лабораторна работа по темата „Експериментална проверка на правилото на Ленц“

Уреди и материали:милиамперметър, намотка-намотка, дъгообразен магнит.

Напредък

1. Подгответе маса.