Урок 29. Индукция электрического тока. Правило Ленца

РАЗДЕЛ I. Поурочные разработки по физике к учебнику С. В. Громова

Урок 29. Индукция электрического тока. Правило Ленца

Цель: познакомить учащихся с явлением электромагнитной индукции.

Ход урока

I. Повторение. Беседа

1. В чем заключается гипотеза Ампера?

2. Что такое магнитная проницаемость?

3. Какие вещества называют пара- и диамагнетиками?

4. Что такое ферромагнетики?

5. Что такое ферриты?

6. Где они применяются?

7. Откуда известно, что вокруг Земли существует магнитное поле?

8. Где находятся Северный и Южный магнитные полюса Земли?

9. Какие процессы происходят в магнитосфере Земли?

10. Какова причина существования магнитного поля у Земли?

Эксперимент 1

Магнитную стрелку на подставке поднесем к нижнему, а затем к верхнему концу штатива. Почему стрелка поворачивается к нижнему концу штатива с любой стороны южным полюсом, а к верхнему концу - северным полюсом.

(Ответ: Все железные предметы находятся в магнитном юге Земли. Под действием этого поля они намагничиваются, причем нижняя часть предмета обнаруживает северный магнитный полюс, верхняя - южный.)

Эксперимент 2

В небольшой корковой пробке сделайте небольшой желобок для пуска проволоки. Пробку опустите в воду, а сверху положите проволоку, располагая ее по параллели. При этом проволока вместе с пробкой поворачивается и устанавливается по меридиану. Почему?

(Ответ: Проволока была намагничена, и устанавливается в поле Земли, как магнитная стрелка.)

II. Изучение нового материала

Между движущимися электрическими зарядами действуют магнитные силы. Магнитные взаимодействия описываются на основе представления о магнитном поле, существующем вокруг движущихся электрических зарядов. Электрические и магнитные поля порождаются одними и теме же источниками - электрическими зарядами. Можно предположить, что между ними есть связь. В 1831 г. М. Фарадей подтвердил это экспериментально. Он открыл явление электромагнитной индукции.

Эксперимент 1

Гальванометр подсоединим к катушке и будем выдвигать из нее магнит постоянный.

Наблюдаем отклонение стрелки гальванометра - появился ток (индукционный).

Ток в проводнике возникает, когда проводник оказывается в области действия переменного магнитного поля.

Переменное магнитное поле Фарадей представлял как изменение числа силовых линий, пронизывающих поверхность, ограниченную данным контуром. Это число зависит от индукции В магнитного поля, от площади контура S и его ориентации в данном поле.

Ф = ВS cos α - магнитный поток. Ф [Вб] Вебер.

Индукционный ток может иметь разные направления, и зависит его направление от того, убывает или возрастает магнитный поток, пронизывающий контур. Правило, позволяющее определить направление индукционного тока, было сформулировано в 1833 г. Э. X. Ленцем.

Эксперимент 2

В легкое алюминиевое кольцо вдвигаем постоянный магнит, кольцо отталкивается от него, а при выдвигании - притягивается к магниту.

Результат не зависит от полярности магнита. Отталкивание и притяжение объясняются возникновением в нем индукционного тока.

При вдвигании магнита магнитный поток через кольцо возрастает: отталкивание кольца при этом показывает, что индукционный ток в нем имеет такое направление, что вектор индукции его магнитного поля противоположен по направлению вектору индукции внешнего магнитного поля.

Правило Ленца: Индукционный ток имеет всегда такое направление, что его магнитное поле препятствует любым изменениям магнитного потока, вызывающим появление индукционного тока.

Лабораторная работа «Опытная проверка правила Ленца»

Приборы и материалы: миллиамперметр, катушка-маток, магнит дугообразный.

Ход работы

1. Приготовьте таблицу.

2. Подключите катушку-моток к зажимам миллиамперметра и выполните действия, указанные во втором столбце таблицы. При выполнении опытов положение катушки не меняйте, а магнит перемещайте с одной и той же стороны катушки.

3. Для каждого способа получения индукционного тока определите:

-  Направление индукционного тока.

-  Направления вектора магнитного индукционного поля индукционного тока  в катушке.

-  Направления вектора магнитной индукции поля _м в катушке.

-  Изменение магнитного поля магнита DФ_m через катушку.

Ответьте на вопросы:

1. Как изменился магнитный поток через катушку при приближении и удалении магнита?

2. Как направлены векторы  и _м при возрастании и убывании магнитного потока ΔФ_м через катушку?

3. Какой вывод можно сделать из приведенных опытов о направлении индукционного тока?

Примечание. Направление I, , _м условно изобразить в виде горизонтальных стрелок соответственного направления, а ΔФ_м знаками «+» (возрастание магнитного поля) и «-» показать убывание магнитного поля.

Домашнее задание

П. 86, п. 87. Задачи 385-391.