Магнитное поле как вид материи. План урока

УРОК 2/14

ТЕМА. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Цель урока: сформировать представления учащихся о магнитном поле как виде материи.

Тип урока: урок изучения нового материала.

ПЛАН УРОКА

Контроль знаний	5 мин.	1. Какие взаимодействия называют магнитными? 2. В чем заключалось открытие Эрстеда? 3. В чем проявляется магнитное действие электрического тока? 4. В чем заключается гипотеза Ампера?
Демонстрации	5 мин.	1. Магнитное поле прямого провода с током. 2. Магнитное поле катушки с током. 3. Спектры магнитных полей прямого провода и катушки с током
Изучение нового материала	25 мин.	1. Магнитное поле. 2. Магнитная индукция. 3. Линии магнитной индукции
Закрепление изученного материала	10 мин.	1. Качественные вопросы. 2. Учимся решать задачи

 1. Магнитное поле

Во время изучения электрических явлений мы выяснили, что электрическая взаимодействие осуществляется с помощью электрического поля. Магнитное взаимодействие так же, как и электрическая, осуществляется с помощью магнитного поля. Любой проводник с током создает вокруг себя магнитное поле, и это магнитное поле действует на проводники с токами.

Магнитное поле, создаваемое также постоянными магнитами, действует на постоянные магниты. Напомним, что, согласно гипотезе Ампера, магнитные свойства постоянных магнитов также обусловлены микроскопическими токами, циркулирующими внутри них.

Магнитное поле удобно исследовать с помощью маленьких магнитов (например, магнитных стрелок): в магнитном поле они в определенный способ возвращаются.

Таким образом, в пространстве вокруг проводника с током возникают силы, действующие на движущиеся заряды и на магнитную стрелку.

Эти силы получили название магнитных. Итак, магнитным полем мы будем называть то состояние пространства, которое проявляет себя через действие магнитных сил.

Определяющие свойства магнитного поля такие:

· магнитное поле порождают магниты и токи;

· магнитное поле обнаруживается за действием на магниты и токи.

2. Магнитная индукция

Для магнитного поля, так же как и для электрического, можно ввести векторную величину, характеризующую это поле в каждой точке. Эту величину называют вектором магнитной индукции и обозначают .

Силовой характеристикой магнитного поля может служить сила, действующая в этом поле на проводник с током.

Опыт показывает, что сила, которая действует со стороны магнитного поля на прямолинейный проводник с током, зависит не только от магнитного поля, но и от силы тока в проводнике, длине проводника l и угла α между проводником и вектором магнитной индукции .

При заданных силы тока и длины проводника эта сила максимальна, когда проводники расположен перпендикулярно к вектору магнитной индукции. По этой причине именно такое расположение проводника с током было выбрано для определения модуля вектора магнитной индукции. Согласно опыта, сила F, действующая со стороны магнитного поля на проводник, прямо пропорциональна произведению Il.

Получается, отношение F/Il не зависит ни от силы тока в проводнике, ни от длины этого проводника и, следовательно, характеризует собственное магнитное поле. Поэтому модуль вектора магнитной индукции можно определить следующим образом:

модуль вектора магнитной индукции равен отношению силы, действующей на проводник с током, расположенный перпендикулярно к вектору магнитной индукции, к произведению силы тока в проводнике и длины проводника:

За единицу магнитной индукции принимают магнитную индукцию однородного поля, в котором на участок проводника длиной 1 м при силе тока в нем 1 А действует со стороны поля максимальная сила 1 Н:

3. Лины магнитной индукции

Линии магнитной индукции можно сделать намного более наглядными, если вместо магнитных стрелок использовать опилки в магнитном поле они намагничиваются, становясь крошечными магнитиками.

Линиями магнитной индукции являются линии, проведенные так, что касательные к ним в каждой точке указывают на направление поля в этой точке.

Отметим, что линии магнитной индукции реально не существуют, они всего лишь удобный способ его описания.

Направление вектора магнитной индукции определяют, используя орієнтувальну действие магнитного поля на магнитную стрелку или рамку с током.

За направление вектора магнитной индукции принимают направление, в котором указано северный полюс свободно вращающейся магнитной стрелки.

Необходимо обратить внимание на то, что:

1) линии магнитной индукции поля, созданного катушкой или магнитом, «выходят» из северного полюса и входят в южный полюс;

2) внутри катушки с током линии магнитной индукции направлены от южного полюса к северному;

3) опыты показывают, что линии магнитной индукции всегда замкнуты.

Направление линий магнитной индукции поля, созданного проводником с током, связан с направлением тока в проводнике правилом, что называют правилом буравчика.

Направление линий магнитной индукции поля, создаваемого прямолинейным проводником с током, совпадает с направлением вращения ручки буравчика (винта с правой нарезкой), когда направление поступательного движения собственно буравчика совпадает с направлением тока в проводнике.

Направление линий магнитной индукции поля, созданного проволочным витком или катушкой с током, связан с направлением тока в витке или катушке также правилом буравчика.

Направление линий магнитной индукции поля, создаваемого током в проволочном витке или катушке, совпадает с направлением поступательного движения буравчика (винта с правой нарезкой), когда направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением тока.

Необходимо обратить внимание:

правила буравчика для прямолинейного проводника и для витка (катушки) с током отличаются тем, что в них «меняются местами» направление силовых линий магнитного поля и направление тока.

ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Первый уровень

1. С помощью чего осуществляется магнитное взаимодействие?

2. Опишите опыты, с помощью которых можно обнаружить магнитное поле.

3. Магнитное поле действует на стрелку компаса. А создает стрелка компаса магнитное поле вокруг себя?

4. Как можно определить направление линий магнитной индукции поля, создаваемого прямым проводом с током?

5. Как можно определить направление линий магнитной индукции поля, создаваемого катушкой с током?

Второй уровень

1. Как на опыте показать, что направление силовых линий магнитного поля связано с направлением тока?

2. Электрический ток в проводе линии электропередачи направленный с юга на север.

Какое направление укажет северный полюс магнитной стрелки, помещенной: а) чуть выше провода; б) чуть ниже провода?

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

1). Качественные вопросы

1. Как с помощью компаса можно определить полюса магнита? Объясните свой ответ.

2. Как определить, какой торец катушки с током является ее северным полюсом?

2). Учимся решать задачи

1. Ось катушки с током расположена вертикально. Ток проходит через катушку по часовой стрелке, если смотреть сверху. Как направлены силовые линии магнитного поля внутри катушки?

2. Определите направление тока в проводнике, сечение которого и магнитное поле показаны на рисунке.

3. За витком провода (см. рисунок) идет электрический ток. В каком направлении повернется магнитная стрелка, помещенная в точку А? в точку С?

ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ

· В пространстве вокруг проводника с током возникают силы, действующие на движущиеся заряды и на магнитную стрелку.

· Магнитным полем мы будем называть то состояние пространства, которое проявляет себя через действие магнитных сил.

· Модуль вектора магнитной индукции равен отношению силы, действующей на проводник с током, расположенный перпендикулярно к вектору магнитной индукции, к произведению силы тока в проводнике и длины проводника:

· За единицу магнитной индукции принимают магнитную индукцию однородного поля, в котором на участок проводника длиной 1 м при силе тока в нем 1 А действует со стороны поля максимальная сила 1 Н:

· Линиями магнитной индукции являются линии, проведенные так, что касательные к ним в каждой точке указывают на направление поля в этой точке.

· За направление вектора магнитной индукции принимают направление, в котором указано северный полюс свободно вращающейся магнитной стрелки.

· Направление линий магнитной индукции поля, создаваемого прямолинейным проводником с током, совпадает с направлением вращения ручки буравчика (винта с правой нарезкой), когда направление поступательного движения собственно буравчика совпадает с направлением тока в проводнике.

· Направление линий магнитной индукции поля, создаваемого током в проволочном витке или катушке, совпадает с направлением поступательного движения буравчика (винта с правой нарезкой), когда направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением тока.

Домашнее задание