"Электромагнитная индукция"

1 группа – Теоретики

Слайд 2. 15 февраля 1820 года профессор Копенгагенского университета Ханс Кристиан Эрстед (1777-1851), читая лекции студентам, демонстрировал тепловое действие тока. Случайно около нагреваемой пропускаемым по ней током проволоки оказался компас, не убранный с предыдущего занятия. Один из студентов обратил внимание, что стрелка компаса поворачивается, когда по проволоке идет ток, и указал на это профессору. Так было открыто магнитное действие тока.

Слайд 3. Через две недели, обобщив опыт эрстеда и свои наблюдения, профессор Парижской Политехнической школы, член Парижской Академии наук Андре Мари Ампер объявил о создании новой теории «Электродинамика» тем самым положил начало электродинамике как единой науке об электрических и магнитных явлениях. В подтверждение своей идеи 18 и 25 сентября 1820 г. были прочитаны лекции об эффекте взаимодействия проводников с током.

Слайд 4. Майкл Фарадей, преподаватель Королевской школы в Лондоне, был совершенно уверен в единстве электрических и магнитных явлений. Вскоре после открытия Эрстеда и Ампера в 1821 году он сделал запись в своём дневнике.

2 группа – Экспериментаторы.

Мы повторили опыт Колладона, но исправили его ошибку.

Берём катушку, надетую на сердечник и присоединенную к гальванометру, и постоянный магнит.

Вносим постоянный магнит в катушку и останавливаем.

Наблюдаем возникновение тока при движении магнита.

Вынимаем магнит из катушки.

Опять наблюдаем возникновение тока при движении магнита.

Вывод: электрический ток возникает только при движении магнита относительно катушки.

3 группа – Теоретики.

Магнитное поле через замкнутую поверхность характеризуется магнитным потоком. Он показывает число линий магнитного поля, пронизывающих площадь витка.

Магнитный поток зависит от индукции магнитного поля, площади витка и угла поворота.

Ф = B·S·cos α

при изменении каждой величины, будет меняться магнитный поток, а значит и число линий магнитного поля, проходящих сквозь замкнутый виток.

9 класс

Урок изучения нового материала

«Электромагнитная индукция»

КОНСПЕКТ УРОКА

ЦЕЛЬ УРОКА:

организовать открытие понятия «электромагнитная индукция»

ТИП УРОКА: урок овладения учащимися новыми знаниями.

МЕСТО УРОКА В ТЕМЕ: тема «Электромагнитное поле и волны» -

урок «Электромагнитная индукция»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕЖПРЕДМЕТНЫХ СВЯЗЕЙ: В содержании материала урока прослеживается связь с историей.

ФОРМА ОРГАНИЗАЦИИ УРОКА: эвристическая беседа, практическая работа в группах, индивидуальная работа.

МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ: на уроке использованы объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, метод самооценки.

ЗАДАЧИ УРОКА:

Обучающие:

• повторение знаний по теме «Магнитный поток»;

• раскрытие понятия «Электромагнитная индукция»;

• выявление условий возникновения индукционного тока;

• реконструкция теоретических основ результатов эксперимента,

• установление принципа работы электрогенератора;

• объяснение работы различных устройств на основе электромагнитной индукции.

Развивающие:

• способствовать развитию познавательной активности у учащихся на уроке физики;

• создать условия для развития навыков анализа и систематизации знаний;

• создать условия для развития умения применять полученные знания для объяснения новых явлений и устройств;

Воспитывающие: способствовать воспитанию у учащихся:

• организованности и умения самостоятельно проводить практическую работу;

• познавательного интереса;

• коммуникативных умений; умения работать в парах;

• умения слушать высказывания других, уважения к мнению товарищей;

• объективной самооценки;

ВЫБОР СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ:

Для реализации поставленных целей на уроке использованы

• ПК, видеопроектор;

• для демонстраций: две катушки на сердечнике с намоткой 1200 и 25 витков обе, полосовой магнит, гальванометр, источник тока, ключ, соединительные провода;

• раздаточные материалы: текст с описанием опыта Колладона, карточки с опорным конспектом, карточки для блиц-диагностики.

Слайд 1.

Эпиграфом к нашему уроку подходят как нельзя лучше слова Иогана Вольфганга Гёте.

Мы с вами изучаем магнитное поле и его свойства. Сегодня подошел черёд новой страни-цы. Но сначала обратимся к истории вопроса.

Предоставим слово 1 ГРУППЕ – ИСТОРИКАМ.

Слайд 2.

15 февраля 1820 г. профессор Копенгагенского университета Ханс Кристиан Эрстед (1777-1851), читая лекции студентам, демонстрировал тепловое действие тока. Случайно около нагреваемой током проволоки оказался компас, не убранный с предыдущего занятия. Один из студентов обратил внима-ние, что стрелка компаса по-ворачивается, когда по прово-локе идет ток, и указал на это профессору. Так было открыто магнитное действие тока.

Слайд 3.

Через две недели, обобщив опыт Эрстеда и свои наблюде-ния, профессор Парижской Политехнической школы, член Парижской Академии наук Андре Мари Ампер объявил о создании новой теории «Элек-тродинамика», тем самым положил начало электроди-намике как единой науке об электрических и магнитных явлениях. В подтверждение своей идеи 18 и 25 сентября 1820 г. были прочитаны лекции об эффекте взаимо-действия проводников с током.

Слайд 4.

Майкл Фарадей, преподаватель Королевской школы в Лондоне, был уверен в единстве электрических и магнитных явлений. Вскоре после открытия Эрстеда и Ампера в 1821 году он сделал запись в своём дневнике.

УЧИТЕЛЬ

Давайте сделаем предположе-ние, о чём эта запись? То, что магнитное поле порождается электрическим током – стало известным фактом. Какую цель мог поставить Фарадей?

Да, в начале 1822 года он записал в своем дневнике: «Превратить магнетизм в электричество». Электрический ток, рассуждал Фарадей, способен намагнитить кусок железа. Для этого достаточно положить кусок внутрь катушки. Не может ли магнит в свою очередь вызвать появление электрического тока или изменить его величину? С этих пор Фарадей, не переставая, думал над данной проблемой. Говорят, он постоянно носил в жилетном кармане магнит, который должен был напоминать ему о поставленной задаче. Через десять лет в результате упорного труда и веры в успех задача была решена.

Почему же так долго Фарадей и другие ученые не могли решить поставленную задачу?

Слайд 5.

О роли случайности в научных открытиях вы можете судить по отрывку, представленному у вас на партах. Прочитайте текст и попробуйте предпо-ложить, какую ошибку сделал Жан Даниель Колладон.

Да, действительно, если бы Колладон поставил гальвано-метр в той же комнате и наблюдал за ним все время эксперимента, то «пальма первенства» в открытии нового явления принадлежала бы ему.

Слайд 6.

Но случилось иначе. Через десять лет именно Фарадей сделал открытие, лежащее в основе устройства всех генера-торов электростанций мира, превращающих механическую энергию в энергию электричес-кого тока. Это один из редких случаев, когда точно известна дата открытия – 29 августа 1831 года, согласно лабораторному журналу.

Слайд 7.

Он назвал открытое явление ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИЕЙ.

Значит тема нашего урока «Электромагнитная индукция»

Какие задачи мы должны решить в ходе урока? На какие вопросы ответить?

(высказывание вариантов)

Слайд 8.

Подведем итог

1. Что называют электромагнит-ной индукцией.

2. В каких случаях наблюдается ЭМИ.

3. Дать теоретическое объяснение ЭМИ.

4. Выяснить, в каких устрой-ствах используется ЭМИ.

Слайд 9. Зарядка для глаз.

Слово предоставляется 2 ГРУППЕ – экспериментаторам.

Мы повторим опыт Колладона, но исправим его ошибку.

Берём катушку, надетую на сердечник и присоединенную к гальванометру, и постоянный магнит.

Вносим постоянный магнит в катушку и останавливаем.

Наблюдаем возникновение тока при движении магнита.

Останавливаем магнит внутри катушки.

Наблюдаем прекращение тока.

Вынимаем магнит из катушки.

Опять наблюдаем возникновение тока при движении магнита.

Вывод: электрический ток возникает только при движении магнита относительно катушки.

УЧИТЕЛЬ.

В чем же заключается явление ЭМИ? Что это такое?

ЭМИ – это явление возникновения электрического тока за счёт переменного магнитного поля. С первой поставленной задачей мы справились.

Теперь перейдем ко второй и выясним, в каких случаях можно получить переменное магнитное поле.

1. Можно перемещать не магнит, а катушку относительно магнита.

2. Можно в качестве источника магнитного поля взять катушку с током.

• На катушку из медной изолированной проволоки намотана еще одна проволока, первую катушку подключают к источнику тока через выключатель, а вторую к гальванометру. При замыкании ключа во второй катушке регистрируется возникновение тока. Как только сила тока установилась постоянной, индукционного тока не наблюдается. При размыкании ключа опять наблюдается возникновение индукционного тока.

• Теперь возьмем две отдельные катушки. Будем перемещать одну катушку относительно другой. Опять обнаружим возникновение индукционного тока.

Какой вывод можно сделать из этих трех опытов?

• Не важно происхождение магнитного поля, важно, чтобы оно менялось.

• Направление индукционного тока зависит от того, усиливается магнитное поле или ослабевает.

Возьмем катушку с гальванометром и магнит. Буду подносить магнит к катушке сначала северным полюсом, затем южным.

• Направление индукционного тока зависит от направления магнитного поля.

Теперь буду перемещать катушку сначала медленно, затем быстро.

• Величина тока зависит от того, насколько быстро изменяется магнитное поле.

сделаем зарядку.

3 ГРУППА

Предоставим слово теоретикам.

Магнитное поле через замкнутую поверхность характеризуется магнитным пото-ком. Он показывает число линий магнитного поля, пронизывающих площадь витка.

Магнитный поток зависит от индукции магнитного поля, площади витка и угла поворота.

Ф = B·S·cos α

при изменении каждой величины, будет меняться магнитный поток, а значит и число линий магнитного поля, проходящих сквозь замкнутый виток.

УЧИТЕЛЬ Теперь рассмотрим схемы проведенных опытов:

Слайд 10.

• Магнит придвигаем к катуш-ке. Около полюса магнита линии расположены плот-нее, вдали – реже. Видим, что приближая магнит, увеличиваем магнитный поток, удаляя – уменьшаем. Если перемещаем катушку относительно магнита – результат такой же.

• Тот же эффект получаем при движении одной катушки относительно другой.

Слайд 11.

• Увеличиваем силу тока в первичной катушке, а значит увеличиваем плотность магнитных линий, а следова-тельно и магнитного потока. И наоборот.

Вывод:

При всяком изменении магнит-ного потока, пронизывающего замкнутый контур, в провод-нике возникает электрический ток, существующий только во время изменения магнитного потока.

• Теперь рассмотрим последний эксперимент. Мы подносили магнит сначала северным полюсом…, затем южным. При этом меняется направление магнитного потока и направление индукционного тока. А правило, по которому определяется направление индукционного тока, мы рассмотрим на следующем уроке.

Слайд 12.

Мы не рассмотрели третий вариант изменения магнитного потока за счет угла поворота. Заставим вращаться рамку между полюсами магнита или магнит внутри рамки.

Именно этот способ исполь-зуется в генераторах электри-ческого тока.

Более 86% электроэнергии вырабатывают генераторы на электростанциях: ГЭС, ТЭС, АЭС.

Так сбылось шутливое предсказание Майкла Фарадея: «Однажды, сэр, вы обложите его налогом». (Ответ У. Гладстону, канцлеру казначейства Великобритании, на вопрос о практической пользе электричества, 1850)

Слайд 13.

Давайте обратимся к задачам урока, все ли мы их выполнили?

Возьмите план-конспект урока и ответьте на поставленный вопрос.

Слайд 14. Запишите Д/З

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Опорный конспект

1. ЭМИ – это явление возникновения электрического тока за счёт переменного магнитного поля.

1. - Не важно происхождение магнитного поля, важно, чтобы оно менялось.

- Направление индукционного тока зависит от направления магнитного поля.

- Направление индукционного тока зависит от того, усиливается магнитное поле или ослабевает.

- Величина тока зависит от того, насколько быстро изменяется магнитное поле.

1. Вывод: При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, в проводнике возникает электрический ток, существующий только во время изменения магнитного потока.

2. Именно этот способ и используется в генераторах электрического тока.

Почти одновременно с Фарадеем швейцарский физик Колладон также пытался получить электрический ток с помощью магнита. При работе он пользовался гальванометром, легкая магнитная стрелка которого помещалась внутри катушки прибора. Чтобы магнит не оказывал непосредствен-

ного влияния на стрелку, концы катушки, в которую Колладон вдвигал магнит, надеясь получить в ней ток, были выведены в соседнюю комнату и там присоединены к гальванометру. Вдвинув магнит в катушку, Колладон шел в эту комнату и с огорчением убеждался, что гальванометр показывает нуль.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

1. ЭМИ – это явление возникновения электрического тока за счёт переменного магнитного поля.

1. - Не важно происхождение магнитного поля, важно, чтобы оно менялось.

- Направление индукционного тока зависит от направления магнитного поля.

- Направление индукционного тока зависит от того, усиливается магнитное поле или ослабевает.

- Величина тока зависит от того, насколько быстро изменяется магнитное поле.

1. Вывод: При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, в проводнике возникает электрический ток, существующий только во время изменения магнитного потока.

2. Именно этот способ и используется в генераторах электрического тока.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

1. ЭМИ – это явление возникновения электрического тока за счёт переменного магнитного поля.

1. - Не важно происхождение магнитного поля, важно, чтобы оно менялось.

- Направление индукционного тока зависит от направления магнитного поля.

- Направление индукционного тока зависит от того, усиливается магнитное поле или ослабевает.

- Величина тока зависит от того, насколько быстро изменяется магнитное поле.

1. Вывод: При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, в проводнике возникает электрический ток, существующий только во время изменения магнитного потока.

2. Именно этот способ и используется в генераторах электрического тока.

Почти одновременно с Фарадеем швейцарский физик Колладон также пытался получить электрический ток с помощью магнита. При работе он пользовался гальванометром, легкая магнитная стрелка которого помещалась внутри катушки прибора. Чтобы магнит не оказывал непосредственного влияния на стрелку, концы катушки, в которую Колладон вдвигал магнит, надеясь получить в ней ток, были выведены в соседнюю комнату и там присоединены к гальванометру. Вдвинув магнит в катушку, Колладон шел в эту комнату и с огорчением убеждался, что гальванометр показывает нуль.

Почти одновременно с Фарадеем швейцарский физик Колладон также пытался получить электрический ток с помощью магнита. При работе он пользовался гальванометром, легкая магнитная стрелка которого помещалась внутри катушки прибора. Чтобы магнит не оказывал непосредственного влияния на стрелку, концы катушки, в которую Колладон вдвигал магнит, надеясь получить в ней ток, были выведены в соседнюю комнату и там присоединены к гальванометру. Вдвинув магнит в катушку, Колладон шел в эту комнату и с огорчением убеждался, что гальванометр показывает нуль.

Эпиграф

Тот, кто поставит себе за правило проверять дело мыслью, а мысль делом... тот не может ошибаться, а если он и ошибается, то скоро нападет на правильный путь.

И. Гёте

История создания электродинамики

Ханс Кристиан

Эрстед

История создания электродинамики

Андре Мари Ампер

История создания электродинамики

Майкл Фарадей

История создания электродинамики

Жан Даниель Колладон

История создания электродинамики

Майкл Фарадей

29 августа 1831 г

Электромагнитная индукция (ЭМИ)

Задачи урока

• Что называют электромагнитной индукцией.
• В каких случаях наблюдается ЭМИ.
• Дать теоретическое объяснение ЭМИ.
• Выяснить, в каких устройствах используется ЭМИ.

«Однажды, сэр, вы обложите его налогом».

Задачи урока

• Что называют электромагнитной индукцией.
• В каких случаях наблюдается ЭМИ.
• Дать теоретическое объяснение ЭМИ.
• Выяснить, в каких устройствах используется ЭМИ.

Д/З § 48, записи. Найти описание устройств, в которых применяется ЭМИ