Урок 34. Электромагнитные явления (Театрализованный повторительно-обобщающий урок-зачет). ч.1

Урок 34. Электромагнитные явления (Театрализованный повторительно-обобщающий урок-зачет)

Урок проводится в форме диалога отца с дочерью, которая хочет сдать зачет по физике. Учащиеся заранее готовят сообщения об электрических, магнитных и электромагнитных явлениях, сами организуют опрос и подводят итоги тестирования. Задействована вся группа. Учитель лишь следит за ответами и в конце урока обоснованно выставляет каждому учащемуся оценку: за правильно выполненные тестовые задания – «удовл.», за каждый правильный ответ с места - по 1-2 балла.

Ход урока

Учитель. Сегодня у нас заключительный урок по теме «Электромагнитные явления». Давайте проведем его в форме игры. У меня есть знакомый. У него дочь - ваша ровесница. У дочери проблемы с учебой. Давайте попробуем помочь решить эти проблемы.

Отец. Дочка, ты что такая грустная и серьезная? Что это у тебя?

Дочь. «Физика». Мне нужно обобщить знания по теме «Электромагнитные явления» и решить несколько задач. Только я плохо понимаю тему, задачи решить не могу. Хочется общения с интеллектуальными ребятами.

Отец. Как же ты их узнаешь?

Дочь. По результатам выполнения тестовых заданий. (Обращается к классу.) У вас на столах - тестовые задания. Напишите свои фамилию, группу и отметьте правильные ответы из предложенных вариантов, на работу дается 5 минут. Кто сделает, сдает работу в жюри. Первые пятеро, верно выполнившие задания, наденут шапки «умников» и займут эти места (показывает).

Выполнение тестовых заданий

Вариант 1

1. Какая формула выражает закон электромагнитной индукции?

2. При вдвигании в катушку постоянного магнита в ней возникает электрический ток. Как называется это явление?

А) электрическая индукция;

Б) магнитная индукция;

Б) самоиндукция;

Г) электромагнитная индукция.

3. Единицей измерения какой физической величины является 1 вебер?

A) индукции магнитного поля;

Б) магнитного потока;

B) индуктивности;

Г) самоиндукции.

4. Какая сила действует на движущийся электрический заряд в магнитном поле?

5. Кто открыл явление электромагнитной индукции?

A) Эрстед;

Б) Кулон;

B) Фарадей;

Г) Ампер.

Вариант 2

1. Изменяясь во времени, магнитное поле порождает:

А) вихревое электрическое поле;

Б) электростатическое поле;

В) постоянное магнитное поле;

Г) гравитационное поле.

2. Каким выражением определяется связь ЭДС самоиндукции с силой тока в катушке?

3. Как называется единица измерения индуктивности?

А) Тесла;

Б) вебер;

В) генри;

Г) фарад.

4. Значение силы, действующей на проводник с током в магнитном поле:

5. Сила тока 1 A создает в контуре магнитный поток 1 Вб. Какова индуктивность контура?

А) 1 гаусс;

Б) 1 генри;

В) 1 вебер;

Г) 1 тесла.

Преподаватель собирает тесты, сдает в жюри на проверку.

Коды правильных ответов:

Отец. А где в жизни применяются электромагнитные явления? («Умники» поочередно называют формы применения.)

Дочь. Да, вот, пап, смотри!

(Включает с помощью пульта видеомагнитофон. Начинается просмотр картины «Физическая картина мира», в процессе которого бизнесмен, останавливая пленку, задает классу вопросы: Что называется полем? Какова его природа? Какие виды полей существуют? Учащиеся отвечают с места. Поднимает руку один из «умников».)

Отец. Что вы хотите сказать?

1-й умник. У нас есть интересные сообщения. Давайте послушаем их.

♦ Луиджи Гальвани возглавил кафедру анатомии в Болонье в 1759 г., когда ему было всего 22 года, и долгие годы исследовал строение скелета птиц. Лишь через 12 лет он начал интересоваться электрическими явлениями и только в 1790 г., когда ему исполнилось 53 года, сделал удивительное наблюдение, благодаря которому его имя сохранилось в истории науки.

Рассказывают, что открытие Гальвани - целая цепь случайностей: его заболевшей жене прописали целительный бульон из лягушачьих лапок, и ученый сам готовил этот бульон. Вот как описывает он свое открытие в статье «Об электрических силах при мускульных движениях», опубликованной в 1791 г.: «Когда один из моих помощников случайно чуть-чуть коснулся концом скальпеля внутреннего бедренного нерва лягушки, мышцы ее конечностей вдруг сократились, как будто от сильной судороги». Гальвани соединил скальпель с «электрической машиной»: сокращения мышц многократно увеличились. Впечатление такое, что лягушка ожила!

♦ В технике основными устройствами, использующими явление электромагнитной индукции, являются генераторы электрического тока, электродвигатели и трансформаторы. Основными частями генератора являются статор и ротор. Под действием струи пара, газа или воды ротор быстро вращается, и в проводниках статора благодаря электромагнитной индукции возникает электрический ток. В электродвигателях происходит другое превращение: переменный электрический ток, протекая через проводники статора, заставляет ротор вращаться. С помощью механических приспособлений движение ротора можно передать ленте транспортера, эскалатору метро, зубчатым или ременным передачам станка или другого механического устройства.

♦ Трансформаторы - электрические устройства, состоящие из сердечника и двух катушек с разным числом витков - обмоток. Если через обмотку катушки с большим числом витков пропустить переменный электрический ток, то в обмотке катушки с малым числом витков наведется ток большей силы, но напряжение на ее концах будет меньше, чем на концах первичной обмотки. Ведь в электрической сети жилой квартиры лучше иметь напряжение пониженное, безопасное для жизни. и спиралей электрических лампочек. А свет лампочки, как справедливо заметил Владимир Маяковский, для нас столь же важен, как «хороший стих и букварь».

♦ Прекрасно работают разнообразные электрические устройства, и нам сейчас было бы трудно представить себе жизнь без электрического тока. У физиков родилась мысль заменить ротор струей раскаленных газов, плазменной струей, состоящей из свободных электронов и ионов. Если пропустить такую струю между полюсами сильного магнита, то, по закону электромагнитной индукции, в ней обязательно возникнет электрический ток, - ведь струя-то заряжена и движется. Новый тип электрической машины получил название магнитогидродинамического генератора (МГД-генератора).

♦ С помощью микроскопических однородно намагниченных областей (доменов) в ферромагнитных материалах можно «запоминать» форму и характер электрических сигналов. В виде таких сигналов можно записывать голоса, музыку, пение. Всем известна магнитофонная лента, представляющая собой тонкую ферромагнитную пленку на полимерной основе. Она способна долго сохранять записанную информацию. Сейчас информацию записывают в цифровом виде, в виде набора двоичных цифр, причем запоминают не только звук, но и свет, цвет, видимое изображение.

♦ Магнитное поле Земли время от времени изменяет свою ориентацию, совершая и вековые колебания (длительностью 5-10 тыс. лет), и полностью переориентируясь, т. е. меняя местами магнитные полюсы (2-3 раза за миллион лет). На это указывают «вмороженное» в осадочные и вулканические породы магнитное поле отдаленных эпох. Поведение геомагнитного поля нельзя назвать хаотичным, оно подчиняется своеобразному «расписанию».

♦ Направление и величина геомагнитного поля задаются процессами, происходящими в ядре Земли. Характерное время переполюсовки, определяемое внутренним твердым ядром, составляет от 3 до 5 тыс. лет, а определяемое внешним жидким ядром - около 500 лет. Этими временами и может объясняться наблюдаемая динамика геомагнитного поля. Компьютерное моделирование с учетом различных внутриземных процессов (конвекции, возникающей в результате разделения тяжелого и легкого вещества ядра в гравитационном поле, приливов, вызываемых переменным растяжением вращающейся Земли под воздействием притяжения небесных тел (Луны и Солнца), отклонения масс в жидком ядре в направлении, перпендикулярном оси вращения Земли, под действием силы Кориолиса показало возможность переполюсовки магнитного поля примерно за 5 тыс. лет.

Отец. Спасибо! Это интересно. А что мы называем магнитным полем? (Ответ с места.) Как изображают силовые линии? (Ответ с места.) Каковы основные свойства силовых линий? (Ответ с места.) Какая физическая величина характеризует магнитное поле? (Ответ с места.)

2-й умник. Предлагаю послушать сообщения об истории открытия электромагнитных явлений.

♦ Среди последователей славного болонского анатома нашелся один внимательный физик Алессандро Вольта, заметивший одну незначительную деталь опытов с «животным электричеством», на которую не обратил внимания сам Гальвани: когда к лягушке присоединяли провода из разнородных металлов, мышечные сокращения становились сильнее. Вольта решил, что два металла, разделенные телом, в котором много воды, хорошо проводящей электрический ток (лягушка, без сомнений, может быть отнесена к таким телам), рождают свою собственную электрическую силу. Смелое и неожиданное предположение! Решающий эксперимент Вольта провел. на самом себе. «Я накладываю на глазное яблоко конец оловянного листочка, беру в рот серебряную монету или ложку и затем привожу обе эти обкладки в соприкосновение при помощи двух металлических острий, - описывал ученый свой оригинальный физический опыт. - Это оказывается достаточным, чтобы тотчас же или каждый раз, как производится соприкосновение, получить явление света или преходящей молнии в глазу».

♦ 20 марта 1800 г. в письме к сэру Джозефу Бэнксу, президенту Лондонского Королевского общества, Вольта подробно рассказывает об изобретенном им новом источнике электричества: «.я взял несколько дюжин круглых медных пластинок, а еще лучше серебряных, диаметром примерно в один дюйм, и такое же количество оловянных или лучше цинковых пластинок. Затем из пористого материала, который может впитывать и удерживать много влаги (картон, кожа), я вырезал достаточное количество кружков. Все эти пластинки я расположил таким образом, что металлы накладывались друг на друга всегда в одном и том же порядке и что каждая пара пластинок отделялась от следующей влажным кружком из картона или кожи.» Электрохимические батареи, которые сначала назывались «вольтовыми столбами», начали свое победное шествие по земному шару. Из лабораторий ученых они проникли повсюду, в самые отдаленные уголки Земли, - ведь удобные переносные радиоприемники, магнитофоны, телевизоры работают там, где нет знакомой электрической розетки, благодаря маленьким и емким электрохимическим батарейкам, а автомобили трогаются в путь, получив сильный импульс электрического тока от большой стартерной электрохимической батареи. Набрав достаточное количество монет из разных сплавов и картонных кружков, каждый школьник может составить источник тока по рецепту Вольты.