Ампер күші. Электроқозғалтқыштың әрекет принципі. Магнит өрісінің қозғалыстағы зарядқа әсері. Лоренц күші.

	ШЖҚ «Талдықорған медицина колледжі» МКК ГКП на ПХВ «Талдыкорганский медицинский колледж»		САПА ФОРМАСЫ ФОРМА КАЧЕСТВА
			Теориялық сабақтың әдістемелік нұсқамасы Методическая разработка теоретического занятия
	F-05-06-05	Рев. 01 Ревизияның басталу мерзімі  10.04.2015           01.Рев. Дата ввода ревизии   10.04.2015		Бет  1-8 Страница 1 из 8

Теориялық сабақтың әдістемелік нұсқамасы

Пән: Физика және астрономия

Тақырыбы :  Электромагниттік индукция заңы. Өзіндік индукция құбылысы. Магнит өрісінің энергиясы.

Мамандық:  0302000 - «Мейірбике ісі»

Курс: І

                                                                                                                     ЦӘК отырысында

                                                                                                        қаралып талқыланды

                                                                                               Хаттама №____

                                                                                                         «___»_______2016 ж.

                                                                                                           ЦӘК төрайымы ______

Әдістемелік нұсқа жұмыс бағдарламасына сәйкес  құрастырылған:  Уразбаева Г.Т.

Теориялық сабақтың әдістемелік нұсқамасы  

Тақырыбы: Электромагниттік индукция заңы. Өзіндік индукция құбылысы. Магнит өрісінің энергиясы.

Сабақтың мақсаты:

білімділік -    Студенттерге электромагниттік индукция құбылысы және индукциялық токтың бағыты туралы ережесін түсіндіру.

тәрбиелік - Жауапкершілікті сезіне  отырып жұмыс жасауға, ұқыптылыққа, өз жолдасының пікірін тыңдауға тәрбиелеу.

дамытушылық - Оқу материалын талдай білу дағдысын дамыту, бақылау, салыстыру, оқылған құбылыстар мен фактілерді салыстыра білу, қорытынды жасай білуге баулу.  Жаңа білімді қолдану дағдысын дамыту, ақылға салу дағыдысын қалыптастыру.

Сабақтың түрі: аралас сабақ

Сабақтың әдісі: түсіндіру, сұрақ - жауап

Сабақтың уақыты: 2 сағат

Сабақты өткізу орны: дәрісхана

Пәнішілік байланыс:

Пәнаралық байланыс:  химия

Сабақтың жабдықталуы: үлестірмелі материалдар

Пайдаланылған әдебиеттер:

негізгі Б. Конграт, В. Кем, Н.Қойшыбаев, «Физика 11»

қосымша С. Ж. Асфендияров

Оқушы білуі тиіс:

-          Фарадей тәжірибелері, тәжірибелерден шыққан қорытынды;

-          Күнде болатын құбылыстардағы магнит өрісінің атқаратын рөлі, күн белсенділігі.     

Сабақтың хронокартасы және құрылымдық-логикалық сызбасы

І Ұйымдастыру кезеңі – 3-5 мин

ІІ Үй тапсырмасын тексеру – 15-20 мин

ІІІ Жаңа тақырыпты түсіндіру – 30-45 мин

ІҮ Жаңа тақырыпты бекіту – 10-15 мин

Ү Қорытындылау – 3-5 мин

ҮІ Үйге тапсырма – 3-5 мин

Сабақ барысы

І Ұйымдастыру кезеңі

       Сәлемдесу, студенттердің сабаққа даярлықтарын тексеру.  

ІІ Үй тапсырмасын тексеру

Сұрақ-жауап:

Магнит өрісіндегі тогы бар өткізгішке әсер ететін күшке арналған Ампер заңы
Ампер күшінің бағытын анықтауға арналған сол қол ережесі
Магнит өрісінде қозғалатын зарядқа әсер ететін Лоренц күші
Электромагниттік индукция құбылысы
Магниттік ағын

ІІІ Жаңа тақырыпты түсіндіру

1831 жылы ағылшын физигі Фарадей электромагниттік индукция құбылысын ашты. Бұл құбылыстың мазмұны: кез келген тұйық өткізгіш контурда осы контурмен шектелген ауданнан өтетін магнит индукциясының ағынын өзгертсек, онда электр тогы пайда болады. Осы токты индукциялық ток деп атайды. Тұйық контурдағы индукциялық ток контур ауданы арқылы өтетін индукция ағыны өзгергенде ғана туады. Олай болса, индукциялық тізбекте электр қозғаушы күші пайда болып, ол электромагниттік индукцияның электр қозғаушы күші деп аталады. Ол магнит ағыны өзгерісінің жылдамдығына пропорционал болады. ; (14.1)

Осы формула Фарадей заңын өрнектейді. Ток индукциясының электр индукциясынан айырмашылығы сол,ол тек тогы бар өткізгіштердің немесе магнит өрісінің басқадай көздерінің қозғалысы кезінде,сондай-ақ өткізгіштегі токты өзгерту кезінде ғана байқалады. Бұны Фарадейдің тәжірибелері растайды. 1-тәжірибе. L катушка гальвонометрге жалғанған.Сонан соң катушканың өзегіне  жылдамдықпен тұрақты магнит ендіріледі.Осының нәтижесінде гальвонометр стрелкасының белгілі бір бағытқа бұрылғаны байқалады.Магнитті  жылдамдықпен L катушкадан суырып алғанда әлгі стрелка қарама-қарсы бағытқа ауытқиды.

2-тәжірибе. L₂ катушкасы L₁ катушкасының ішіне сұғылып орнатылады. L₂ катушкасының ұштары гальвонометрге жалғанады. I тізбектегі токты айнымалы кедергі арқылы өзгерте отырып, ІІ тізбекте токтың пайда болуын бақылайды.

3-тәжірибе.Катушка жұмсақ өткізгіштен бірнеше ондаған орам болып жасалады. Катушканы созу немесе сығымдау арқылы оның ауданын өзгертуге болады. Егер ұштары гальвонометрге қосылған катушканың жанына магнит қойып,ол катушка чығымдалса немесе созылса, гальвонометр қарама-қарсы бағытта токтың пайда болғанын көрсетеді. Индукциялық токтың ЭҚК есебінен туатынын осы тәжірибелер көрсетеді.Өткізгішке сыртқы айнымалы магнит өрісі әсер ету нәтижесінде тізбекте ЭҚК пайда болады:

ε_i=-K 

мұндағы k-пропорционалдық коэффициенті.

Индукция ЭҚК теріс таңбамен алынған магниттік ағынның өзгеру жылдамдығына пропорционал.

Өткізгіш кедергісінің белгілі мәнінде индукциялық тоқтын шамасын Ом заңы бойынша анықтауға болады:

I_i= 

Тұйық өткізгіштің магнит өрісін кез келген жағдайдағы қиып өтуі I_i тогын тудыра бермейді.Тұйық өткізгіште I_i тогы пайда болуы үшін ілгерілмелі қозғалыстың біртекті емес өрісте жасалуы немесе өткізгіш қамтитын ауданның өзгеруі қажет.

Бұл Максвеллдің dФ-ге берген тұжырымында қамтылған.dФ-берілген контурмен ұласқан магниттік ағынның өзгерісі.Ұласқан ағын дегеніміз-өткізгіш қамтитын ауданды тесіп өтетін ағын Ф-дің өткізгіш орамының санына көбейтіндісі болады.Осы тұжырымға сәйкес,

Ф=NBS cos 

Өрнектеп Ф-ді бірнеше тәсілмен өзгертуге болатыны байқалды. Мысалы:

1.B=const, S=const, ал β=β(t).

2. B=const, β=const, ал S=S(t).

3. S=const, β=const, ал B=B(t).

Ф-ді өзгертудің жалпы санын үш параметрден (B, S, β) бір-бірден жасалған терудің санымен, яғни 6 тәсілмен анықтауға болады. Контурда индукцияланған электрдің мөлшерін мына формуламен анықтауға болады:

I_idt=- 

Индукцияның ЭҚК сыртқы ЭҚК болып табылады.Себебі оны тудыру үшін магнит өрісін тудыратын энергия шығындалады.Сыртқы ЭҚК анықтамасы бойынша

ε_i=- 

деп жазуымызға болады. Бұл өрнек Максвеллдің екінші теңдеуінің дербес түрі блдып табылады.

Өздік индукция – өткізгіш контурдағы ток күші өзгергенде сол контурда индукциялық ЭІК-нің пайда болу құбылысы. Өздік индукция эл.-магн. индукцияның дербес түрі. Контурдағы ток өзгергенде осы контур қоршап тұрған бет арқылы өтетін магнит ағыны өзгеріп, со-ның салдарынан контурда өздік индукцияның ЭІК-і (E) пайда болады. Өздік индукцияның ЭІК-нің бағыты Ленц ережесімен анықталады: тізбектегі ток күші өскенде өздік индукцияның ЭІК-і (E) токтың көбеюіне кері, ток күші кемігенде токтың азаюына кері әсерін тигізеді. тізбектегі токтың өзгеру жылдамдығына (dі/dt), контурдың индуктивтігіне  пропорционал: . Индуктивтік коэфф. L-дің өлшем бірлігі – Гн (генри). Тізбек тұрақты ток көзіне қосылғанда немесе одан ажырағанда  пайда болып, ондағы ток күшінің лезде өзгеруіне мүмкіндік бермейді. Бұл кезде пайда болатын  /2-ге қалып отырады. Өздік индукция құбылысыpток көзінің ЭІК-нен бірнеше есе артық болуы мүмкін. Айнымалы ток тізбегіндегі орамада өздік индукция әсерінен пайда болатын ток күші оған берілген кернеуден фаза бойынша  электртехника мен радиотехникада маңызды рөл атқарады. Орамаға тізбектеп жалғанған конденсатордағы заряд таңбасы өздік индукция әсерінен үздіксіз өзгеріп, тізбекте еркін эл.-магн. тербеліс пайда болады.

Электр тiзбегiн ток көзiне қосқан кезде контурдағы токтың мәнi нөлден бастап артып, өзiнiң қандай да бiр I – ге тең тұрақты мәнiне жеткенше, токтың осы өзгерiсiнен пайда болатын өздiк индукция ЭҚК-iн жеңуге қарсы жұмыс жасалынуы тиiс. Энергияның сақталу заңына сәйкес бұл жасалынған жұмыс энергияның басқа түрiне, яғни осы тұйық контурдың магнит өрiсiнiң энергиясына айналады. Бұл үрдiс механикада жұмыс iстей отырып массасы m – ға тең денеге v – ға тең жылдамдық бергенге ұқсас. Бұл жағдайда дене mυ²/2-ге тең кинетикалық энергияға ие болатыны белгiлi. Осы ұқсастықты пайдалана отырып бiздiң жағдайымыздағы энергияның өрнегiн мына түрде жазуға болады

Бұл өрнекте энергияның мәнi индуктивтiлiк және тiзбектегi ток арқылы анықталған. Бiрақ бұл магнит өрiсiнiң энергиясы болғандықтан оны тiкелей осы өрiстi сипаттайтын шамалар арқылы да жазуға болады. Ол үшiн өрiс туғызып тұрған контурды ұзындығы аса үлкен катушка деп есептесек, өрiстiң бүкiл энергиясы сол катушканың iшiне жинақталады Ал катушка индуктивiгiнiң L=μμ₀n²Sℓ және магнит өрiсi индукциясының B=μμ₀In екенiн ескерсек, онда (1.8) өрнегiнен

екендiгiн аламыз. Мұндағы μ-ортаның магниттiк өтiмдiлiгi, μ₀– магнит тұрақтысы, S- катушканың көлденең қимасының ауданы, ℓ-катушканың ұзындығы. Ал S·ℓ=V катушканың көлемi екенiн ескерсек, онда энергия тығыздығының, яғни көлем бiрлiгiндегi энергияның мәнi үшiн мынадай өрнектi аламыз:

Дербес жағдайда аса ұзын катушканың магнит өрiсi үшiн алынған осы өрнек өзін қандай токтардың туғызып тұрғанынан байланыссыз кез-келген магнит өрiсi үшiн де орынды болады.

Энергияның сақталу заңына сәйкес, тiзбектегi ток нөлге дейiн кемiген кезде өрiстегi жинақталған энергия қайта бөлiнiп шығады. Оны индуктивтi катушканы ток көзiнен ажыратқан кезде онымен параллель жалғанған шамның жылт етiп жанып өшкенiнен байқауға болады.

---

Share

ІҮ Жаңа тақырыпты бекіту

а) есептер шығару

1) 2 секундта контурды тесіп өтетін магнит ағыны 10 Вб –ден 0 Вб-ге дейін бірқалыпты  кеміді Контурдағы индукцияның ЭҚК-і неге тең? (5 В)

2)Өздік индукцияның максимальды ЭҚК-і 20 В, индуктивтілігі 0,5 ГШн контурда катушкадан өтетін  (А/с) ток күшінің өзгеру жылдамдығын тап. (40А/с)

ә) өзіндік жұмыс (тест сұрақтары)

1.Ленц ережесі нені анықтайды?

1.      Индукциялық токтың күшін

2.      Индукциялық токтың бағытын

3.      Индукциялық ЭҚК-ті

4.      Ток күшінің бағытын

5.      ЭҚК-ң бағытын.

2.Электр контурдың магниттік қасиеттерін анықтайтын шама:

1.      Сыйымдылық

2.      ЭҚК-і

3.      Индуктивтілік

4.      Ток күші

5.      Кернеу

6.      Ток күші 2 есе артса магнит өрісінің энергиясы қалай өзгереді?

7.      2 есе артады

8.      4 есе артады

9.      2есе азаяды

10.  4 есе азаяды

11.  Өзгермейді

12.  Төмендегі өрнектің қайсысы электромагниттік индукция заңының өрнегі болып табылады?

1.      E=I(R+r)

2.      E=

3.      E=

4.      E=vBIsina

5.      E=I/(R+r)

6.      Тізбекте өздік индукция ЭҚК ненің әсерінен туындайды?

13.  Сыртқы магнит өрісі әсерінің артуынан

14.  Магнит ағынының өзгеруінен

15.  Магнит ағыны әсерінің кездейсоқ өзгеруінен

16.  Сыртқы магнит өрісі ағынының кемуінен

17.  Жауаптардың дұрысы жоқ

6.Катушка ішіне темір өзекше енгізгенде ондағы магнит индукциясы қалай өзгереді?

1.      Көп өседі

2.      Азаяды

3.      Аз ғана өседі

4.      Өзгермейді

5.      Аз ғана азаяды

6.      Магнит ағынының өлшем бірлігі ..

7.      Тл*м²

в) Тл/м²

с) Вт*м²

д) Вт/м²

е) ²м/Тл

8.                  Тоғы бар катушканың энергиясы қай жерде шоғырланған?

9.      А) Катушканың өткізгіштерінде.

10.  В) Катушканың ішіндегі кеңістікте.

11.  С) Жалғастырғыш сымдарда.

12.  Д) Анықталмаған.

13.  Е) Катушканың өткізгіштерінде және жалғастырғыш сымдарда.

9.Магнит өрісін күш сызықтарымен бейнелеуді кім ұсынды?

1.      Ампер

2.      Фарадей

3.      Джоуль

4.      Ньютон

5.      Максвелл

10.Егер зарядталған бөлшектің бастапқы жылдамдығы магнит индукциясы сызықтарына перпендекуляр болса, бөлшек магнит өрісінде қалай қозғалады?

1.      Түзу сызықпен

2.      Параболамен

3.      Шеңбер бойымен

4.      Спираль бойымен

5.      Тыныш күйде болады

Ү Қорытындылау   

а) Бағалау

ә) рефлексия  (не білемін?,  не білдім?,  не білгім келеді?

ҮІ Үйге тапсырма     Р.Башарұлы, Г. Байжасарова, «Физика11» 61-63 бет