План - конспект по физике для 11 класса. Тема: Открытие явления электромагнитной индукции. Магнитный поток. Направление индукционного тока. Правило Ленца.

Тема: Открытие явления электромагнитной индукции. Магнитный поток. Направление индукционного тока. Правило Ленца.

Цель: Формирование понятия электромагнитной индукции, магнитного потока, ввести формулы для магнитного потока, научить определять направление индукционного тока по правилу Ленца; развивающая: формирование умений у учащихся сравнивать, самостоятельно делать выводы; воспитательная: формирование осознания детьми важности науки.

Оборудование: учебник, задачник, магнит, гальванометр, катушка.

Тип урока: урок изучения новых ЗУНов.

Должны знать/уметь: понятие – явление электромагнитной индукции, историю открытия, основные формулы данной темы.

Ход урока.

Организационный момент.

l. Актуализация опорных знаний. Повторение ранее изученного материала.

1.      Что является силовой характеристикой действия магнитного поля?  

Как обозначается? Формула? .

Единицы измерения? [В]=[ Тл].

2.        Какая сила возникает между двумя взаимодействующими проводниками с током? .

3.      Формула  .

4.        Как можно определить направление ? С помощью правила левой руки:  в ладонь, четыре пальца – направление , большой палец – направление .

5.        Какая сила действует на одну заряженную частицу в магнитном поле? . Формула. .

6.        Чему равна , если частица влетела параллельно линиям ?

7.      Что происходит с частицей, когда она влетает в магнитное поле под углом ? Начинает двигаться по спирали, потому что  изменяет траекторию ее движения.

8.        Чему равна , если частица влетела перпендикулярно линиям ? .

9.            Какая траектория движения частицы? Окружность.

10.    Какая траектория движения частицы, когда она влетает параллельно линиям ? Прямая.

11.     Как определить направление ? С помощью правила правой руки:  в ладонь, четыре пальца – направление , большой палец – направление .

II. Изучение новых ЗУНов.

До сих пор мы рассматривали электрические и магнитные поля, не изменяющиеся во времени. Выяснили, что электростатическое поле образовывается неподвижными заряженными частицами, а магнитное поле – перемещающимися,  т.е. электрическим током. Теперь необходимо выяснить что происходит с электрическим и магнитным полями , изменяющимися во времени.

После открытия Эрстедом связи электрического тока с магнетизмом, Майкл Фарадей заинтересовался, а возможна ли связь наоборот.

В 1821 г. Фарадей в своем дневнике записал: «Преобразовать магнетизм в электричество».

Он проводил множество опытов на протяжении многих лет, но все не давало результатов. Он хотел бросить свою идею и эксперименты много раз, но что-то останавливало его и 29 августа 1831г. После многочисленных опытов, которые он проводил на протяжении 10 лет, Фарадей достиг своей цели: он заметил, что в замкнутом проводнике, который расположен в замкнутом магнитном поле, появляется электрический ток, его ученый назвал индукционным током.

Фарадей придумал серию экспериментов, которые сейчас очень просты. Он на катушку наматывал параллельно один  другому проводники (два провода), которые были изолированы друг от друга и подключал один конец к батарее, а другой к прибору для определения силы тока (гальванометру).

Он заметил, что все время стрелка гальванометра была в покое и не реагировала при прохождении тока через электрическую цепь. А когда он включал и выключал ток, стрелка отклонялась.

Оказалось, что в тот момент, когда через первый провод проходил ток, и когда он прекращал идти, во втором проводе появляется ток всего на мгновенье.

Продолжая свои опыты Фарадей установил, что достаточно простого приближения проводника , закрученного в замкнутую кривую, к другому проводнику, по которому идет ток, чтобы в первом образовался индукционный ток, направленный обратно от проходящего тока. А если отдалять закрученный проводник от того, по которому проходит ток, то в первом вновь появится индукционный ток обратного направления.

Фарадей размышлял, электрический ток способен намагнитить железо. А может ли магнит в свою очередь вызвать появление электрического тока.

Долгое время эту взаимосвязь не удавалось обнаружить. Исследование проводилось таким образом, что катушка, на которую намотали проволоку была подключена к гальванометру и использовался магнит, который опускался в катушку или втягивался.

Вместе с Фарадеем подобный опыт выполнял Колладон (швейцарский ученый).

При работе он пользовался гальванометром, легкая магнитная стрелка которого помещалась внутри катушки прибора. Чтобы магнит не влиял на стрелку, концы катушки были выведены в другую комнату.

Когда Колладон помещал магнит в катушку, он шел в другую комнату и наблюдал за стрелкой гальванометра, шел обратно – вынимал магнит из катушки и опять возвращался в комнату с гальванометром.  И каждый раз он с огорчением убеждался, в том что стрелка гальванометра не отклонялась, а оставалась на нулевой отметке.

Стоило бы ему все время наблюдать за гальванометром и попросить кого-нибудь заняться магнитом, замечательное открытие было бы сделано. Но этого не случилось. Покоящийся относительно катушки магнит мог лежать преспокойно внутри нее сотни лет, не вызывая в катушке тока.

Ученому не повезло, это были тяжелые времена для науки и ни кто не нанимал тогда себе помощников, некоторые из-за финансовых проблем, а не которые чтоб не пришлось делиться открытием

С подобного рода случайностями сталкивался и Фарадей, потому что он неоднократно пытался получить электрический ток при помощи магнита и при помощи тока в другом проводнике, но безуспешно.

Но Фарадею все таки удалось сделать открытие  и как он писал в своих дневниках, он выявил ток в катушке, который назвал индукционным током.

Можно показать опыт с магнитом и катушкой. И сказать: на л.р. вы сами будете учиться наблюдать подобное явление.

Зн. Явление порождения в пространстве переменным магнитным полем переменного  эл. поля называется явлением электромагнитной индукции.

Индукционный ток в замкнутом проводящем контуре (или в катушке) возникает тогда, когда меняется количество линий магнитной индукции В (во время ввода или вывода магнита количество линий меняется), которые пронизывают поверхность, ограниченную контуром.

Физическую величину, которая прямо пропорциональна количеству линий магнитной индукции, которые пронизывают данную поверхность, называют потоком магнитной индукции.

     [Ф]=[Вб] Вебер           

Поток магнитной индукции характеризует распределение магнитного поля по поверхности, ограниченной замкнутым контуром.

Магнитный поток Ф (поток вектора магнитной индукции) через поверхность площадью  – это величина, равная произведению модуля вектора магнитной индукции  на площадь  и косинус угла  между векторами  и :

Направление В к площади, которую он пронизывает может быть разной:

1)      В ll

Чему равен угол между В и ? 0^о      А  чему равен? 

Зн. Чему будет равен магнитный поток?  

2)      В ⊥ 

         Чему равен угол между В и ? 90^о      А  чему равен?          

    Зн. Чему будет равен магнитный поток? 

3)             

Значит формула сохраняется в том виде, что и была.

А при расчете магнитного потока подставляется угол, который дан.

Направление индукционного тока определяется правилом Ленца. Индукционный ток, который возникает в замкнутом контуре, своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван.

Т.е. индукционный ток направлен так, чтобы препятствовать причине, его вызывающей.

Если вносить магнит в сплошное (целое) кольцо, то оно убегает от магнита, т.е. поворачивается перед ним. Если выдвигать магнит из кольца, то оно наоборот стремится догнать магнит. Если же кольцо разрезанное, т.е. не сплошное, то ничего не наблюдается.

Использование правила Ленца.

1.            Определяем направление линий В внешнего магнитного поля.

2.            Если ΔФ>0 (Ф усиливается), то линии В' и В направлены в разные стороны, т.е. В'↑↓В. Если ΔФ<0 (Ф уменьшается), то В'↑↑В.

3.            За линиями В' по правилу правой руки определяем направление индукционного тока.

III. Закрепление изученных ЗУНов.

1.            Кто открыл явление электромагнитной индукции? – Фарадей.

2.            Что называется явлением электромагнитной индукции? – Явление порождения в пространстве переменным магнитным полем переменного  эл. поля называется явлением электромагнитной индукции.

3.            Когда возникает индукционный ток? – Индукционный  ток возникает, когда меняется магнитный поток, пронизывающий замкнутую поверхность.

4.            Что такое поток электромагнитной индукции? - Физическую величину, которая прямо пропорциональна количеству линий магнитной индукции, которые пронизывают данную поверхность, называют потоком магнитной индукции.

5.      Формула для Ф? -     

6.             Ед. измер.? - [Ф]=[Вб] Вебер

7.            Как определить направление индукционного тока? – По правилу Ленца.

8.            Задача 10.25 из задачника Божинова.

9.            Задача 10.26.

10.        Задача 10.24

11.        Задача 10.23

12.        Задача стр.76

13.        Стр.133 учебника задача 5.

Д/з:§7,8(стр.35,36), задача А3, А6 стр.34 учебник Мякишев 11кл

 Итог урока: выставление оценок.