9 класс 19 урок
Самоиндукция
Цель
урока: формирование понятия явления самоиндукции, его проявлении в
цепях электрического тока, отработка навыков применения правила Ленца, умения
проводить аналогии между явления природы, привитие интереса к предмету через
знакомство с историей открытий в области физики.
Оборудование: 1)
опыт по наблюдению явления самоиндукции при замыкании цепи; 2) опыт по
наблюдению явления самоиндукции при размыкании цепи; 3) интерактивная доска.
Ход урока
1. Изучение
нового материала
Учитель:
В
блоке “Электродинамика” <Презентация,
слайд 1> мы продолжаем изучение модуля “Электромагнетизм”, в котором
знакомимся с явлениями, подтверждающими взаимосвязь электричества и магнетизма.
Вернемся к началу 19 века.
Сообщения
учащихся, подготовленные к уроку <Презентация,
слайд 2>:
1-ый
ученик.
В
1831году английский ученый М. Фарадей, директор лаборатории королевского
института, в статье “Об индукции электрических токов” описал эксперимент,
который стал открытием явления электромагнитной индукции: “На широкую
деревянную катушку была намотана медная проволока длиной 203 фута, а между ее
витками была намотана проволока такой же длины, изолированная от первой
хлопчатобумажной нитью. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром,
а другая с сильной батареей. При замыкании цепи наблюдалось внезапное, но
чрезвычайно слабое действие на гальванометре, и тоже действие замечалось при
прекращении тока”. Затем Фарадей получил электрический ток с помощью только
лишь магнита, вталкивая его внутрь спирали, а при резком удалении магнита
стрелка отклонялась в противоположную сторону.
2-ой
ученик.
В
1833 году русский ученый Э. Х. Ленц сформулировал правило для определения
направления индукционного тока: “Если металлический проводник движется
поблизости от магнита, то в нем возбуждается ток такого направления, что если
бы данный проводник был неподвижен, то ток мог бы обусловить его перемещение в
противоположную сторону”.
3-ий
ученик.
Перенесемся
на другую сторону Атлантики в небольшой городок Олбани в Соединенных Штатах
Америки. Здесь в Академии преподавал физику и математику Джозеф Генри. В свободное
время он увлекался изготовлением электромагнитов и добился успехов: один из
магнитов мог удержать платформу массой в тонну. Как и Фарадей Генри размышлял
над проблемой получения электрического тока с помощью магнита.
Генри
поставил эксперимент, вошедший во все учебники физики. Он изготовил две
катушки, большую и малую, с таким расчетом, чтобы одна свободно вдвигалась в
другую. Затем подключил малую катушку к электрической батарее, а большую к
гальванометру, и, вдвигая первую во вторую, заметил отклонение стрелки.
Генри
смог опубликовать свои результаты лишь в 1832 году т. е. уже после Фарадея.
4-ый
ученик.
Приехав
в столицу Великобритании в 1838 году, Генри поспешил в лабораторию к Фарадею и
поинтересовался над какой проблемой тот работает.
Фарадей
показал Генри термопару, один спай которой был погружен в сосуд со льдом, а
другой лежал на раскаленной печке. Фарадей поднес концы проводов от термопары
друг к другу, безуспешно пытаясь получить между ними искру.
Тогда
Генри сделал спираль, намотав на палец один из проводов, вдвинул в спираль
железный стержень, поднес их концы друг к другу – и искра проскочила!
Учитель:
Каким
же образом провод смотанный в катушку усилил действие термопары (источника
тока)?
Демонстрация
опыта 1.
Две
одинаковые лампы присоединим к источнику тока параллельно друг другу, но одну -
через реостат, а другую - через катушку с большим числом витков медного
провода, в которую вставим железный сердечник.
Почему
вторая лампа загорается позже первой?
Демонстрация
опыта 2.
В
цепь, содержащую дроссельную катушку, параллельно ей подключили светодиод в
обратном направлении.
Почему
при размыкании цепи вспыхивает светодиод?
Ответить
на эти вопросы нам поможет изучение явления самоиндукции, открытого Джозефом
Генри в 1829 году.
Повторим,
что нам известно о явлении электромагнитной индукции.
Опрос учеников:
1.
Какое явление называется электромагнитной индукцией?
2.
Как можно изменить магнитный поток через поверхность замкнутого
контура?
3.
Как определяется магнитный поток созданный проводником с током?
Как его можно изменить?
4.
От чего зависит индуктивность проводника?
5.
Как читается закон электромагнитной индукции?
6.
Какова современная формулировка правила Ленца?
Работа
ученика на интерактивной доске:
Используя
правило Ленца, определите направление индукционного тока в верхнем витке при
замыкании и размыкании цепи витка, подключенного к источнику тока <Презентация,
слайд 3>.
Учитель:
Проверьте
ваши результаты <Презентация,
слайд 4>.
Учитель:
Ток
— это движение заряженных частиц под действием электрического поля.
Электрическое поле в проводнике возникло при изменении магнитного поля. Исходя
из единства природы, мы должны предположить, что такое же явление должно
происходить и в витке, подключенном к источнику тока. При замыкании ключа
возникает ЭДС индукции направленная против ЭДС источника тока, а при размыкании
– вдоль ЭДС источника тока. Это явление получило название явление самоиндукции
<Презентация,
слайд 5>.
Рассмотрим
схемы предыдущих опытов <Презентация,
слайд 6>.
Какая лампа на схеме 1 загорится позже? Почему?
Почему
вспыхивает светодиод при размыкании ключа? Покажите
на схеме направление тока самоиндукции.
Как зависит сила тока от времени при замыкании ключа и
размыкании цепи?
От
чего зависит ЭДС самоиндукции? <Презентация,
слайд 7>
Что
принято за единицу измерения индуктивности? Индуктивность
какого проводника равна 1 Генри?
Из-за
большой индуктивности катушки ЭДС самоиндукции может значительно превысить ЭДС
источника тока. Появление значительной разности потенциалов в месте размыкания
цепи часто приводит к электрическому пробою воздуха, т. е. возникновению
электрической искры. (Что и произошло, как вы помните в опыте Генри). Процесс
самоиндукции задерживает увеличение и уменьшение тока в электрических схемах и
линиях передачи сигналов, тем самым приводя к искажению информации.
Какому
механическому явлению аналогично явление самоиндукции? <Презентация,
слайд 8>
1.
Закрепление
Учащимся
предлагается тест для самооценки полученных знаний по теме “Электромагнетизм”
<Приложение 1>.
Полученные ответы заносятся в бланки. После выполнения работы учащиеся
сравнивают свои результаты с правильными ответами <Презентация,
слайд 9>. Разбираются вопросы, вызвавшие затруднение.
Домашнее
задание: 17
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.