Электромагниттік индукция. Ленц ережесі.

Сабақтың технологиялық картасы

І блок «Мақсаттылық»

Пән атауы: Физика

Мамандығы: «Негізгі мектептің шет тілі мұғалімі»

Тобы: ШТ-Д-15

Күні:17.02.2016ж

Оқытушының аты-жөні: Аманбаева Г.Қ

Сабақтың тақырыбы:

Электромагниттік индукция. Ленц ережесі.

Құзыреттілікті қалыптастырудағы сабақтың негізгі мақсаты:

Базалық

Электромагниттік индукция құбылысы және индукциялық токтың бағыты туралы Ленц ережесін меңгеруі.

Кәсіптік

Берілген тапсырмаларды, жағдаяттарды шешуде ақпаратты таңдауға шешімдер қабылдай және өз шешімінің салдарын бағалай білуі

Коммуникативтік

- нақты қоршаған ортамен байланысты есептерді шығара алу, мысалдарды шешу үшін әртүрлі ауызша және жазбаша жұмыстарын жүргізу;

- топтық тапсырмаларды бірлесіп, қауымдастықта шығара білуге үйрету;

Проблеманы шешу

Өз бетімен мақсатты жоспарлауға, дәлелдеуге және іске асыруға қалыптасуы

Сабақтың міндеттері:

Білімділік

Магнит өрісі қасиеттерін, электромагниттік индукция құбылысы және индукциялық токтың бағыты туралы Ленц ережесін және Фарадей тәжірибелерімен талдау, формулаларды пайдалана отырып есеп шығаруда қолдана білу міндеті.

Тәрбиелік

Оқушылардың білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығы мен оны игерудегі іскерлік пен дағдыны бақылау. Сабақ барысында оқушылардың дербестігін, пікір алмасуға, шығармашылық өздігінен білім алуға 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 типі:

Аралас

Сабақтың түрі:

Жаңа тақырыпты меңгерту

Оқытудың технологиясы:

ДОТ,МОТ, КОТ элементтері, ДЖЕГСО әдісі, түсіндіру, тест тапсырмалары, есептер шығару.

Қалыптасатын

Білім

Білік

Дағды

Электромагниттік индукция құбылысын, индукциялық токтың бағыты Ленц ережесін және Фарадей заңын біледі;

Электромагниттік индукция, индукциялық ток, айнымалы ток түрлерін, қасиеттерін ажырата білуі, электромагниттік құбылысын пайдалананып түсіндіре алады;

Индукциялық токтың бағыты, Ленц ережесі, Фарадей эаңы, Магнит ағыны, айнымалы токты тәжірибе жүзінде және практикалық түрде салысытырып, анықтай алады;

Пәнаралық байланыс:

Математика

ІІ блок «Сабақтың жабдықталуы»

Қолданылатын дидактикалық материалдар:

Таратпа материалдар

Негізгі әдебиеттер

Қосымша әдебиеттер

ОӘК

интерактивті тапсырмалар, слайд-презентация, тест тапсырмалары

Есептер

1. Жданов Л.С., Жданов Г.Л., Физика.Учебник для средних специальных учебных заведаний.-М.:Наука,1986

2. Кронгарт Б.А.,Кем В.И.,Қойшыбаев Н. Физика /Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану – математика бағытындағы 11-сыныбына арналған оқулық/.-Алматы: Мектеп, 2006

3. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. ФИЗИКА / Орта мектептің 10-11 сыныптарына арналған оқулық/ - Алматы: Мектеп: 2001

4. Сборник задач и вопросов по физике. Учебное пособие для средних специальных учебных заведений. / Под ред. Р.А.Гладковой. – М: Наука, 1998

5. Дондукова Р. А. Руководство по проведению лабороторных работ по физике. –М.: Высш. Шк., 1984

6. Рымкевич А.П. Физика есептерінің жинағы. Алматы: Рауан, 1998г

1. Прокофьев В.Л., Дмитриева В.Ф. Физика. –М., 1983

2. Методика преподавания физики в средних специальных учебных заведениях /Под. Ред. Пинского А.А., Самойленко П.И. –М.: Высш. Шк., 1986

3. Рябоволов Г.И., Дадашева Н.Р., Курганова В.А. Сборник дидактических заданий по физике. –М.: Высш. Шк., 1985

4. Степанова Г.Н. Сборник задач по физике –М.: Просвещение, 1995

5. Рымкеевич А.П. Сборник задач по физике. –М.: Просвещение, 1990

Электромагниттік индукция тарауына арналған оқу әдістемедік кешен

Қолданылатын техникалық құралдар:

плакаттар, оқулық , кестелер, тест парақшасы, интерактивті тақта, гальванометр, катушка, магнит

ІІІ Блок «Ұйымдастыру – рефлекциялық»

Сабақ барысы:

Оқытушы іс-әрекеті

Оқушы іс-әрекеті

Күтілетін нәтиже

Оқыту технологиясы

І. Оқу іс-әрекетін ұйымдастыру, мотивация

-топ оқушыларын түгелдеу;

-аудиторияның сабаққа дайындығын бақылау;

-сабақ мақсатын қою;

-«Түстер терапиясы» әдісін қолдана отырып, физикалық құралдар арқылы топқа бөлу

-оқу құралдарының дайындау;

-сабаққа назар аудару;

-сабақ өтуге қолайлы жағдай

-қызығушылығы артады

Үй тапсырмасын тексеру

-Топтардың таныстырылуы

-Теориялық тапсырма (сұрақтар тізбесі)

-әр топ физикалық құралдар арқылы дайындаған материалын таныстырады;

- сұраққа жауап береді;

-теориялық, практикалық, зертханалық білімдері молаяды

-Төрт топқа төрт түрлі тапсырма беріледі, барлығы бір уақытта орындалады

ІІ. Сабақтың тақырыбы

Мақсаттың қойылуы

-Жаңа тақырыпқа байланысты теориялық түсіндірме жасау;

- Құралдардың көмегімен дәлелдеу, көз жеткізу;

- Магнит өрісінің электр тогын тудыруы туралы болжамдар

-Фарадей тәжірибелері

-Электромагниттік индукция заңы

-Ленц ережесі

-Магнит өрісінің энергиясы

-жаңа материалдарды ұғынады;

-Электр өрісін магнит өрісімен салыстыра біледі;

-Физикалық заңдылықтармен танысады;

-Магнит өрісінің энергиясын есптеуді үйренеді;

-есептер шығаруға дағдыланады;

- Электр өрісінің күштік сипаттамасын бейнелейтін жаңа құралмен танысады, жұмыс істеу принципін түсінеді;

ІІІ. Жаңа білім беру

• Электромагниттік индукция құбылысы және Ленц ережесі (түсінік беріледі және тәжірибе жасау арқылы түсіндіріледі)

• Магнит қасиеті, индукция заңдары (плакаттар және слайд арқылы түсіндіріледі)

• Физикалық заңдар (кесте толтырылады )

-есеп шығаруға қажет материалдармен қаруланады;

-тәжірибе жасайды;

-физикалық ұғымдарды үш тілде жетік меңгереді

Алған білімдерін пайдалана отырып, аталған тақырып

бойынша сабақта жұмыс жасауға(есеп шығаруға) дайын болады;

ДОТ, МОТ элементтері

ІҮ. Алған білімді бекіту

• Пысықтау сұрақтары

• Есептер шығару (Кітаппен жұмыс)

• Дидактикалық тапсырмалар

(кесте толтыру)

-берілген есептерді шығару;--дәптеріне түсіріп алу;

-ой-тұжырым жасау;

Формулаларды қолданып есептер шығаруды меңгереді, машықтанады, логикалық ой-өрісі дамиды;

Ү. Білімді бақылау, бағлау

Сабақта белсенділік танытып, есеп, тест сұрақтарына жауап берген оқушыларды бағалау

Білім нәтижесін сараптайды

Өз білімін бағалауды үйренеді

ҮІ. Үй тапсырмасын беру

Теориялық тапсырма: &17 Электромагниттік индукция, Ленц ережесі.

Шығармашылық тапсырма: Майкл Фарадей Максвелл Джеймс еңбектеріне реферат жасау.

А.П.Рымкевич «Физика есептер жинағы»

1-деңгей №859

2-деңгей №872

3-деңгей №873

Сабақ барысы:

I. Ұйымдастыру кезеңі.

1) оқушыларды кабинеттегі орындарына ұқыпты орнығуын қадағалау.

2). Келмеген оқушыларды белгілеу.

3). Оқушыларға сабақтың түрі мен мақсатын хабардар ету.

Оқушыларды «Түстер терапиясы» әдісін қолдана отырып, «Магнит», «Катушка», «Конденсатор», «Трансформатор» атты төрт топқа бөлу (Әр топқа команда капитандарын сайлау. Оқушылардың өз іштерінен әділ - қазылар алқасын тағайында)

ІІ. Үй тапсырмасын сұрау кезеңі: 

Ой шақыру-қызығушылықты ояту кезеңі

«Теоретиктер» кезеңі (Үй тапсырмасы бойынша топтарды таныстыру және өткен материалдар бойынша әр топқа «миға шабуыл» әдісі арқылы сұрақтар қойылады.)

ІІІ. Жаңа тақырыптың қысқаша мазмұны:

а) Магнит өрісінің электр тогын тудыруы туралы болжамдар

ә) Фарадей тәжірибелері

б) Электромагниттік индукция заңы

в) Ленц ережесі

г) Магнит өрісінің энергиясы

Х.Эрстед тәжiрибесi электр тогы өзiнiң маңындағы кеңiстiкте магнит өрiсiн туғызатындығын дәлелдейдi. Бұл дерек, өз кезегiнде электр және магнит өрiстерiнiң арасында қандай да бiр байланыс бар екенiне нұсқағандай. Осымен байланысты мынадай заңды сауал туындайды:  «керiсiнше, магнит өрiсi электр тогын туғыза ала ма?». Бұл сауалдың жауабын 1831 жылы ағылшын ғалымы М.Фарадей бердi. Фарадей тәжiрибесi өткiзгiштiң тұйық контурын тесiп өтетiн магнит ағыны өзгерген кезде ол өткiзгiште электр тогы пайда болатынын көрсеттi. Физика мен техниканың одан арғы дамуында үлкен роль атқарған бұл құбылыс электромагниттiк индукция құбылысы деп, ал сәйкес контурда пайда болған ток индукциялық ток деп аталды. Электромагниттiк индукция құбылысы кезiнде тұйық контурда индукциялық токтың тууы бұл тiзбекте осы токты туғызатын индукция электр қозғаушы күшiнiң (ЭҚК) пайда болатындығының дәлелi. Электромагниттiк индукция заңы осы индукция ЭҚК-iнiңмәнiнiң неге байланыстыболатындығынанықтайды. Бұлзаңғасәйкестұйықконтурдапайдаболатын индукция ЭҚК-i εi, сол тұйық контурмен қоршаған беттi тесiп өтетiн магнит ағынының өзгеру жылдамдығының терiс таңбамен алынған мәнiне тең, яғни

Бұл өрнектен контурды тесiп өтетiн магнит ағыны неғұрылым тез өзгерсе (артса немесе кемiсе) соғұрылым индукция ЭҚК-нiң модулi де үлкен болатындығы көрiнiп тұр. Ал электромагниттiк индукция құбылысы кезiнде контурда пайдаболатын индукциялық токтың бағыты жөнiнде не айтуға болады ?

Бұл токтың бағытын анықтауға мүмкiндiк беретiн жалпы ереженi 1833 жылы Э.Ленц ашқан. Осы ғалымның құрметiне Ленцер ежесi деп аталған бұл тұжырым мынадай: Кезкелген ток тәрiздi тұйық контурда пайда болатын индукциялық ток та өзiнiң маңында магнит өрiсiнтуғызады. Индукциялық ток, әрқашан да өзi тудырып тұрған магнит өрiсi, сол токты тудырып тұрған магнит ағынының кез келген өзгерiсiне кедергi жасайтындай болып бағытталады. Электромагниттiк индукция заңының өрнегiндегi минус таңбасы осы Ленц ережесiмен байланысты.

Ленц ережесi электромагниттiк құбылыстардағы энергияның сақталу заңының салдарыболып табылады. Мұны тұйық және тұйық емес (үзiгi бар) сақиналар мен жасаған тәжiрибе айқын көрсетедi.

Индукциялық токтың энергиясы өзкезегiнде өткiзгiштердi қыздыруға жұмсалуы, қозғалатынәртүрлiмеханизмдердiңмеханикалықэнергиясынаайналуыжәнеэнергияныңбасқатүрлерiнеауысуымүмкiн. Катушка арқылы өтiп жатқан токтың шамасы өзгерсе, онда о лкатушканың маңындағы магнит өрiсiнiң ағыны да өзгередi. Ал, өз кезегiнде бұл өзгерген магнит ағыны электромагниттiк индукция құбылысына сәйкес катушкада қайтадан индукциялық ЭҚК-iн туғызады. Осылай, тiзбектегi токтың өзгеруiнен осы тiзбектiң өзiнде қайтадан индукциялық ЭҚК-нiң пайда болуы өздiк индукция құбылысы деп аталады.

Өткiзгiш арқылы өтiп жатқан ток туғызып отырған магнит өрiсiнiң ағыны Ф сол өрiстiң магнит индукциясына пропорционал, ал магнит индукциясы өз кезегiнде тiзбектегi ток күшiнен тәуелдi, олай болса, өздiк индукция магнит ағыны сол өткiзгiштiң өзiндегi ток күшiне тура пропорционал, яғни Ф ~ I. Контурдың пiшiнiнен және ортаның магниттiк қасиеттерiнен тәуелдi болатын пропорционалдық коэффициентi L деп белгiлеп, индуктивтiлiк немесе өздiк индукция коэффициентi деп атайды. Онда

Ф = L·I

Мұндағы L – дiң бiрлiгi ретiнде 1А ток өткенде 1 Вб магнит ағынын туғызатын контурдың индуктивтiлiгi алынады. Оны 1 Генри (Гн) деп атайды. Яғни, 1 Гн = 1 Вб/А. Ленц ережесi бойынша индукциялық ЭҚК-i тiзбектегi токтың арту сәтiнде оның өсуiне, ал төмендеу сәтiнде оның кемуiне кедергi жасайды. Осы тұрғыдан алғанда өздiк индукция құбылысы механикадағы заттардың инерттiлiк қасиетiмен, ал индуктивтiлiк сәйкес инерттi масса мен баламалы.

Фарадейдiң электромагниттiк индукция заңы өз дiк индукция құбылысы  үшiн де орынды. Яғни, өздiк индукция ЭҚК-i өздiк индукция магнит ағынының өзгерiсi түрiнде мына өрнекпен анықталады

Егер өткiзгiштiң индуктивтiлiгi уақытқа байланысты өзгермейтiн болса, онда  өрнекті ескере отырып εis-тi мына түрде анықтауға болады.

Өздiк индукция құбылысын индуктивтiлiгi үлкен катушкадан, резистордан және қыздыру лампаларынан тұратын тiзбекпен жасалғант әжiрибе айқын көрсетедi

  Магниттiкөрiстiңэнергиясы. Магнит өрiсi энергиясының тығыздығы

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 өрнегiнмына 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 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 бiрлiгiндегiэнергияның мәнiүшiн мынадай өрнектi аламыз:

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

Дәптерлеріне физикалық ұғымдарды, жаңа сөздерді жазып алады, оларды үштілде жаттайды

Орысша және ағылшынша сөздер жазылады:

Электромагниттік индукция – Электромагнитная индукция – Electromagnetic induction

Фарадей заңы –закон Фарадея- Faraday's law

Индукциялық ток – Индукциалной ток- Induktsialnoy current

Магнит ағыны – Магнитное поток- The magnetic flux

Өздік индукция – Явление самоиндукции- Phenomenon of self-induction

Катушка –Reel

Индуктивтілік – Индуктивность- inductance

Ленц ережесі – Правила Ленца- Lenz's Law

Заттардағы магнит өрісі – Магнитное поле в веществе-The magnetic field in the material

Лоренц күші – Сила Лоренца- Lorentz force

IV.Жаңа тақырыпты бекіту 

«Есеп шығару» кезеңі

(топтарға бірдей екі деңгейлік есептер беріледі)

Есеп 1

Егер өріс индукциясы 0,4 Тл болған жағдайда ауданы 50 см жазық бет:

а) өріс индукциясының векторына перпендикуляр болса;

ә) индукция векторымен 45⁰ бұрыш жасай орналасқан болса;

б) индукция векторымен 60⁰ бұрыш жасай орналасқан болса, онда бұл бетті қандай магнит өрісі жарып өте алады?

В=0.4 Тл

S=5.10^-3 м 2

А) <@=O^o 0.4Тл * 5.10^-3 м 2*соs @=2*10^-3Вб=2 мВб

Б) <@=45^о =1.4 мВб

В) <@=60^о =1 мВб

Т/к: Ф

Ф=B*S*cos @

Есеп 2

Көлденең қимасының ауданы 60 см 2 контурдың ішіндегі магнит ағыны 0.3 м Вб ге тең. Контур ішіндегі өрістің индукциясын табу керек. Өрісті біртекті деп есептеу керек.

Ф=3*10^-4 Bб

S=6*10^-3 м 2

Т/к: В

В=Ф/S =50 М Тл

Есеп 3

Индукциясы В = 0,2Тл бiртектi магнит өрiсiнде бойынан I = 5А ток ағып өтетiн, ұзындығы l = 15см өткiзгiш орналасқан. Өткiзгiшке F = 0,13Н –дық күш әсер етедi. Токтың бағыты мен магниттiк индукция векторы бағытының арасындағы α бұрышты анықтаңыз.

Шешуi. Өздерiңiз бiлетiндей,

сондықтан, α бұрышы мына формула арқылы анықталады:

Жауабы: Токтың бағыты мен магниттiк индукция векторы бағытының арасындағы бұрыш 60^o-ты құрайды.

«Кім жүйрік» кезеңі (тест сұрақтары)

(Электромагниттік индукция және Ленц ережесі тақырыбын бекіту мақсатында тест тапсырмаларына жауап береді. Тесттiң соңында жауап беруге жұмсаған уақыты жөнiнде, дұрыс жауабын тапқан және жауап беруде қиындық туғызған сұрақтар жөнiнде толық есеп беріледі)

V.Үйге тапсырма беру 

&17 Электромагниттік индукция, Ленц ережесі. Тақырыпты қосымша деректермен толықтару

VI.Қорытынды 

а) Бағалау

ә) рефлексия

не білемін? не білдім? не білгім келеді?