Электромагнитная индукция (текст к презентации)

Тема урока – «Электромагнитная индукция».

Цель: ознакомить учащихся с явлением электромагнитной индукции.

Цель урока достигается через решение следующих образовательных и воспитательных задач:

• расширить и углубить знания учащихся в области электромагнитных явлений;

• дать представление об объективном характере развития науки;

• рассмотреть закономерность открытия с исторической точки зрения;

• представить учащимся исторический материал, связанный с открытием электромагнитной индукции.

Ход урока.

Слайд 2.

В начале 19 века был сделаны важные открытия, которые назвали «шагом от электричества к магнетизму». Вопрос к классу: «Какие открытия были сделаны?» На экране портреты Г.Х. Эрстеда и А.М. Ампера и рисунки, соответствующие их открытиям: проводник с магнитной стрелкой и взаимодействующие проводники с током. Учащиеся должны ответить на вопрос и с помощью стилоса расположить рисунки под портретами ученых, сделавших эти открытия.

Открытие Эрстеда дало толчок к исследованиям и открытию Ампера, а это в свою очередь привело к тому, что английский ученый Майкл Фарадей решил пойти в обратном направлении. Следует обратить внимание учащихся на такой факт. Датчанин Эрстед, француз Ампер и англичанин Фарадей жили в разных государствах, но научная мысль распространялась достаточно быстро.

Слайд 3, 4, 5.

Майкл Фарадей родился в семье кузнеца. Он закончил лишь начальную церковную школу. Семья очень нуждалась. В 14 лет его отдали в учение в переплетную мастерскую, где переплетали научные журналы и книги. Фарадей пристрастился к чтению этой литературы. Особенно его привлекали книги и статьи по физике и химии. Дома он старался повторить эксперименты, о которых читал, тем самым получая навыки в проведении опытов. В 18 лет случай свел Майкла с химиком Гемфри Дэви, у которого он проработал несколько лет. Фарадей, сын кузнеца, разносчик газет, переплетчик, самоучка, изучавший химию и физику по книгам, лаборант выдающегося химика, он возглавил Королевскую Академию наук, но всю свою долгую научную жизнь Фарадей не смог сделать выбора между физикой и химией.

Фарадей рассуждал так: «. . . если есть путь от электричества к магнетизму, наверняка можно пройти и в обратном направлении – от магнетизма к электричеству». На то, чтобы сделать этот шаг, Фарадею потребовалось 10 лет. Он сам придумал методику эксперимента, своими руками мастерил оборудование. Рисунок в верхней части экрана сделан рукой ученого, это фрагмент его дневника, рисунок он снабдил тщательным описанием: «Взял кольцо из железа, на одну половину намотал 3 куска проволоки около 24 футов (1 фут – около 0,3 м) длиной, каждый виток был изолирован друг от друга, назовем эту сторону А. Вокруг другой стороны, отделенной некоторым промежутком, намотал 60 футов проволоки, назовем эту сторону В. Зарядил батарею, состоящую из 10 пар пластин по 4 квадратных дюйма. Обмотки на стороне В соединил и замкнул медной проволокой. Обмотки стороны А соединил с батареей. . .»

В нижней части экрана рисунок современной установки. Следует предложить учащимся найти сходство между этими рисунками. Что выполняет роль катушек? Источника тока? Как размыкалось и замыкалось устройство? Что выполняло роль амперметра?

Таблица наблюдений, также взята из дневников Фарадея. Таблицы раздаются до начала объяснения и лежат на каждой парте. Они являются своего рода «технологической картой» при проведении в дальнейшем лабораторной работы».

Таблица наблюдений М. Фарадея.

Учащиеся должны сделать вывод, что во всех случаях в катушке возникает ток. Этот ток назван индукционным, т.е. наведенным. После чего ставится проблема: «Что является причиной возникновения тока?» Чтобы ответить на этот вопрос, переходим на страницу 5.

Слайд 6.

Рисунок катушки и магнита с силовыми линиями поможет дать ответ. Нужно обратить внимание учащихся, что только при движении магнита или катушки возникает ток. Показать на экране движение катушки вокруг магнита и магнита вокруг катушки. Наглядно видно, что катушка пересекает магнитные линии постоянного магнита, т.е. катушка находится в изменяющемся магнитном поле. Затем задается вопрос: «Почему индукционный ток возникает при размыкании и замыкании цепи?». Задавая наводящие вопросы, необходимо подвести учащихся к понятию инерция тока: ток не возникает и не исчезает одномоментно. Этот процесс идет быстро, но постепенно. Какой-то короткий, но все же промежуток времени ток изменяется от нуля до своего значения и обратно. В этот момент изменяется и его магнитное поле, а при всяком изменении магнитного поля, в котором находится замкнутый контур (катушка), в нем возникает индукционный ток.

Слайд 6,7, 8.

Учащиеся читают и записывают в тетрадь условия возникновения индукционного тока. После чего им предлагается из набора слов самостоятельно собрать определение электромагнитной индукции и записать в тетрадь, кто-то делает это у доски или у компьютера. Затем делается сверка, определение сложено на доске. Стоит обратить внимание учеников на словосочетание в определении «электрический ток». Оно показывает, что индукционный ток не отличается своей природой от тока, полученного например от источника питания. Разница лишь в способе получения. Слайд 8 позволит понять, причину возникновения тока при замыкании-размыкании цепи.

Слайд 9,10.

Сравнение условий возникновения индукционного и постоянного токов. Фарадей догадался о том, что переменное магнитное поле приводит к возникновению переменного электрического.

Слайд 11.

Исследования и открытие Фарадея заняли 10 лет его жизни, невероятных усилий. Надо учесть, что экспериментальное оборудование не продавалось, ученые делали его сами и часто на свои средства. Когда работа была завершена, Фарадей представил ее на суд широкой общественности. При большом скоплении народа, в аудитории он показал свой эксперимент. Это не произвело на многих никакого впечатления. Одна девушка поднялась и сказала: «Господин Фарадей, а какой прок от этого слабого тока?» На что ученый ответил: «А какой прок от слабого новорожденного ребенка?». Думается, что ученый и сам в полной мере не мог себе представить, в какого исполина превратится его «новорожденный».

Слайд 12.

Практическое применение электромагнитной индукции - получение электроэнергии. На любой электростанции стоят машины для получения тока – генераторы. Они бывают двух видов: либо магнит вращается внутри катушки (замкнутого контура), либо замкнутый контур вращается вокруг магнита. Подвижная часть – ротор, неподвижная - статор. Более подробно об этом на следующих уроках.

Нужно сказать, что в одно время с Фарадеем электромагнитная индукция была открыта другим замечательным ученым, американцем Джозефом Генри. Его судьба схожа с судьбой Фарадея: из небогатой семьи, он тоже был ученым-самоучкой в лучшем смысле этого слова. Но поскольку Генри не печатал о своих исследованиях, автором открытия стал Фарадей.

Вопросы на закрепление изученного материала распечатываются в 2-х вариантах:

1 вариант:

1. Как взаимодействуют два проводника с током, если токи протекают в одном направлении?

А – притягиваются Б – отталкиваются В – взаимодействия нет.

1. Катушка замкнута на амперметр, в катушку вдвигают и выдвигают магнит. В каком случае возникает индукционный ток?

А – магнит вдвигается Б – магнит выдвигается В – в обоих случаях.

1. Кто сделал шаг от магнетизма к электричеству?

А – Г.Х. Эрстед Б – М.Фарадей В – А.М. Ампер

1. Что нужно для возникновения индукционного тока?

А – источник тока Б – сильный магнит В – изменяющееся магнитное

поле.

2 вариант.

1. Причина взаимодействия проводников с током?

А – Близкое расстояние Б – наличие магнитных полей В – особое

вещество.

1. Чем отличается индукционный ток от обычного?

А – характером движения электронов; Б – индукционный ток – движение протонов;

В – способом получения.

1. Причина возникновения тока при замыкании цепи:

А – статическое электричество; Б – накопление зарядов в замыкающем устройстве; В – инерция тока и магнитного поля.

1. Что открыл Г.Х. Эрстед?

А – взаимодействие проводника и магнитной стрелки; Б- электромагнитную индукцию; В – взаимодействие магнитов.

ЛИТЕРАТУРА:

1. «История физики и развитие представлений о мире», О.Ф. Кабардин, «Астрель», Москва, 2005 г.

2. «Физика», справочные материалы, О.Ф. Кабардин, «Астрель», Москва, 2005 г.

3. «Физика 9», А.В. Перышкин, «Дрофа», 2018 г.

4. «Физика 11», Г.Я. Мякишев, «Просвещение», Москва, 2018 г.

5. «Физика 7-11» интерактивный курс, «Физикон», 2004г.

6. «Физика», библиотека электронных учебных пособий, «Кирилл и Мефодий».