Конспект лекции «Явление электромагнитной индукции»

Тема урока: «Явление электромагнитной индукции»

Тип урока: урок комплексного получения знаний, умений, навыков

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично-поисковый.

Формы организации познавательной деятельности:

·фронтальная (фронтальная беседа на всех этапах урока);

групповая

Цели урока:

·обучающие: изучить явление электромагнитной индукции и условия его возникновения, показать причинно – следственные связи при наблюдении явления электромагнитной индукции, способствовать актуализации, закреплению и обобщению полученных знаний, самостоятельному конструированию новых знаний;

·развивающие: способствовать развитию умения работать в группе, развивать логическое мышление и внимание, умение анализировать, сопоставлять полученные результаты, делать соответствующие выводы.

·воспитательные: воспитывать познавательную потребность и интерес к предмету;

Оборудование: полосовой магнит, соединительные провода, гальванометр, миллиамперметр, катушки, источник тока, ключ, виток, магнит дугообразный, реостат, трансформатор, прибор для демонстрации электросварки.

На доске:

·этапы работы учащихся

"Вспоминай – наблюдай – делай выводы – поделись мыслями".

Ход урока

Организационный момент

Здравствуйие. Приветствую вас на сегодняшнем уроке физики,  а вы мне в этом поможете его провести. Тема нашего урока «Явление электромагнитной индукции». Запишите, пожалуйста, тему урока в тетрадь. Озвучить цели и задачи урока. Наш урок пройдёт под девизом: «Вспоминай – наблюдай – делай выводы – поделись мыслями». У вас на столах лежат карточки, с изображениями смайликов, которыми понадобятся нам по окончанию занятия.

Рефлексия: посмотрели друг на друга – улыбнулись, глядя друг другу в глаза.

Работа по теме урока

1.Мотивация и актуализация знаний.

Теоретические вопросы

1.Какая связь существует между электрическим током и магнитным полем?

Студент : Магнитное поле порождается движущимися заряженными частицами. Электрический ток- это упорядоченное движение заряженных частиц. Следовательно, электрический ток порождает магнитное поле (вокруг проводника стоком существует магнитно поле).

2.Что можно определить, используя правило буравчика?

Студент: С помощью правила  буравчика по направлению тока можно определить направление линий магнитного поля, создаваемого этим током. А по направлению линий магнитного поля- направление тока, создающего это поле.

3. Как называется величина, служащая количественной характеристикой магнитного поля? Её обозначение, единица измерения, формула для расчета?

Студент:  Эта величина получила название магнитной индукции. Магнитная индукция - векторная  величина. Направление магнитной индукции выбрано перпендикулярно направлению тока и направлению силы, с которой поле действует на ток.

Задачи

1.На рисунке изображены три точки: А, М, N. В какой из них магнитное поле тока, протекающего по проводнику ВС, будет действовать на магнитную стрелку с наибольшей силой, с наименьшей силой?

2. Определить полюсы у электромагнита который изображен на рисунке.  Как можно изменить положение полюсов у этого электромагнита?

3. На рисунке изображены два оголённых проводника, соединённых с источником тока, и лёгкая алюминиевая трубочка АВ. Определите направление тока в трубочке АВ, если в результате взаимодействия этого тока с магнитным полем, трубочка катится по проводникам в направлении, указанном на рисунке. Какой полюс источника тока является положительным, а какой отрицательным?

4. В однородном магнитном поле размещена рамка . При какой ориентации рамки по отношению к линиям магнитной индукции магнитный поток, будет максимален и  равен нулю?

 

 

5.Объясните опыт Эрстеда.

2. Постановка проблемы.

1820г. Эрстед сделал вывод: «Электричество порождает магнетизм».

- Как вы думаете: «Может ли магнетизм порождать электричество»?

Такую задачу в начале XIX века пытались решить многие учёные. Поставил её перед собой и английский учёный М.Фарадей. В 1822г. он в своём дневнике записал «Превратить магнетизм в электричество».

- Как с помощью магнитное поле, получить электрический ток?

Выслушать высказывания учеников.

Почти 10 лет потребовалось М.Фарадею, чтобы её решить.

Опыт Фарадея: катушка, соединённая с гальванометром, к этой катушке приближаем и удаляем магнит.

- Что мы видем, когда магнит приближается к катушке?

- Из-за чего отклонилась стрелка?

-  Если магнит поместить в катушку, что вы видите?

- Стрелка галванометра не отклоняется почему?

- Выдвигая магнит от катушки, что мы видим? Стрелка начинает отклонятся почему? В какую сторону стрелка отклонилась?

- В результате  чего возникает ток в катушке?

- Можно ли менять величину тока в катушке?

-Каким образом? Что для этого нужно сделать?

- Какой вывод можем сделать после увиденного опыта?

Вывод: Изменяющее числа линий магнитной индукции пронизывающих замкнутый контур,  вызывает электрический ток который называется индукционный или наведенным.

Мы с вами рассмотрели только один способ возникновения электрического тока. Существует ещё несколько способов получения электрического тока. И сейчас мы с вами будем работать в группах и решим экспериментальные задачи.

3.Работа в группах.

1 группа: полосовой магнит, соединительные провода, миллиамперметр, катушка.

Задание: Приближайте и удалейте магнит от катушки.

- Что мы видем?

- Почему возникает электрический ток ?

- Что произойдет, если магнит будет неподвижный и начать двигать катушку относительно магнита?

Сделайте вывод из проделанных опытов.

2 группа: источник тока, две катушки (одна вставляется в другую), соединительные провода, миллиамперметр, ключ.

- Замкните цепь . Перемещайте одну катушку относительно другой катушки. Что вы наблюдаете?

- Замыкайте и размыкайте ключ, и пронаблюдайте, что будет происходить?

- Возникнет ли электрический ток в катушке и почему?

Сделайте вывод из проделанных опытов.

3 группа: источник тока, реостат, 2 катушки с железным сердечником, соединительные провода, миллиамперметр.

- Будет ли в цепи возникать электрический ток если медленно перемещать ползунок реостата?  пронаблюдайте и охарактеризуйте.

- Почему возникает электрический ток?

- Теперь ползунок реостата перемещайте быстрее. Что происходит с  величиной тока?

Сделайте вывод из проделанных опытов.

4 группа: два магнита закреплённые в штативах, проволочная рамка, соединительные провода, миллиамперметр.

- Вращайте медленно рамку между полюсами магнита. Что будет происходить?

- Стрелка миллиамперметра в какие моменты отклоняется?

- Почему ток то появляется то исчезает ток в рамке?

Сделайте вывод по  опыту.

4. Обсуждение результатов эксперимента

Способы получения электрического тока.

- движение магнита относительно катушки;

- движение катушки относительно магнита;

- замыкание и размыкание цепи;

- вращение рамки внутри магнита;

- перемещение бегунка реостата;

- движение одной катушки относительно другой.

Этот ток называется индукционный, его название указывает только на причину возникновения тока.

Причины возникновения электрического тока.

1. Изменении магнитного потока, пронизывающего охваченную проводником площадь;

2. Изменения силы тока в цепи;

3. Изменения ориентации контура по отношению к линиям магнитной индукции.

Ребята давайте сделаем общий вывод из продемонстрированных опытов.

Вывод: В замкнутом контуре, который помещён в переменное магнитное поле, возникает электрический ток, тогда и только тогда, когда число силовых линий, пронизывающих контур изменяется.

Явление которое мы с вами рассматривали называется электромагнитной индукцией.

Определение: Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении индукционного 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.

4. Применение электромагнитной индукции.

Открытие электромагнитной индукции принадлежит к числу самых замечательных научных достижений первой половины XIX века. Оно вызвало появление и бурное развитие электротехники и радиотехники. Электромагнитная индукция используется в современной технике: детекторы металла, электродинамический микрофон, в поездах на магнитных подушках, в бытовых микроволновых СВЧ-печах,  считывание видео и аудиоинформации с магнитных лент.

Фарадей первым сконструировал несовершенную модель генератора электрического тока, превращающего механическую энергию вращения в ток, состоящую из медного диска, вращающегося между полюсами сильного магнита. Зафиксированный гальванометром ток был слаб, но было сделано самое важное: найден принцип построения генератор тока. Устройство и принцип работы генератора вы будете изучать на следующем уроке.

Электромагнитная индукция используется в различных технических устройствах и приборах. Рассмотрим такое устройство – это трансформатор.

Трансформатор – это устройство, применяемое для повышения или понижения переменного напряжения.

Устройство трансформатора: магнито – мягкий стальной сердечник, на который надеты две катушки с проволочными обмотками. Первичная обмотка – подключается к источнику переменного напряжения, вторичная обмотка – подключается к нагрузке.

Опыт: 1. Ко вторичной обмотке трансформатора подключить лампочку. Показать, как горит лампочка, когда мы убираем сердечник, соединяющий обмотки, и когда  мы замыкаем катушки сердечником.

-Что вы наблюдаете? Почему в первом случае лампочка горит слабее, чем во втором случае?

2. С трансформатора убрать вторичную катушку и вместо этой катушки на стержень одевать  и снимать проволочный виток, сначала без сердечника.

- Что вы наблюдаете?

Затем замкнуть цепь сердечником.

- Что вы наблюдаете? Почему лампочка горит ярче?

3. Вместо второй катушки используем прибор для демонстрации сварки. Показать как появляется искра, как плавятся электроды.

5. Закрепление изученного материала.

 

Задание: изучить устройство генератора переменного тока по плакату и на модели, рассказать о принципе работы и применении.

Однажды после лекции Фарадея в Королевском обществе, где он демонстрировал свои опыты, к нему подошел богатый коммерсант, оказывавший обществу материальную поддержку, и надменным голосом спросил:

- Всё, что вы нам здесь показывали, господин Фарадей, действительно красиво. Но теперь скажите мне, для чего годится эта магнитная индукция!?

- А для чего годится только что родившийся ребёнок? - ответил рассердившийся Фарадей. На вопрос коммерсанта в последующие годы ответили многие учёные и изобретатели, и прежде всего, Вернер фон Сименс (1816-1892), изобретший в 1866г. динамо-машину, положившую основу для промышленного производства электроэнергии.

-На счету великого ученого более 10 открытий в области химии и физики.

 - Никакие почести не уменьшили природную скромность Фарадея. Он отказался от дворянского звания, президентства в Королевском обществе, крупных гонораров и даже от государственной пенсии. Следуя его воле, на его надгробии в Вестминстерском аббатстве выбито лишь два слова - Майкл Фарадей.

Имя Майкла Фарадея и его открытия  заняли  достойное место среди  гениальных ученых человечества. Его имя вошло в историю физики и в честь этого гениального ученного была названа единица измерения емкости.

Отвечаем на вопросы:

-Кто впервые с помощью магнитного поля получил электрический ток?

1) Ш. Кулон    2) А. Ампер      3) М. Фарадей            4) Н. Тесла

- Что основное вы узнали с сегоднешней темы?

- Что такое явление электромагнитной индукции?

-  Условия необходимы для возникновения явления электромагнитной индукции?

- Как получить индукционный ток?

- Значение индукционного тока от чего зависит?

6. Подведение итогов. Домашнее задание.

 

1. §23.1-23.9 задачи №18.6-18.9

2. Оформить доклады по теме: « Современна техника и явление электромагнитной индукции». Рассмотреть принцип действия устройств современной техники: тахометра, микроволновая СВЧ-печь, фен, электромясорубок.