Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки. Индукция магнитного поля.

Урок 37. Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки. Индукция магнитного поля.
Цели урока:

Образовательные:

• Изучить, как обнаруживается магнитное поле по его действию на электрический ток, изучить правило левой руки, повторить ранее пройденные определения электрического поля, магнитного поля, условия их возникновения, свойства; закрепить правила правой и левой руки с помощью упражнений;

• Рассмотреть следующие понятия: индукция магнитного поля, сила Ампера, линии магнитной индукции, вектор магнитной индукции, правило левой руки.

• закрепить знания по предыдущим темам;

• научить применять знания, полученные на уроке;

• показать связь с жизнью;

• расширить межпредметные связи.

Воспитательные:

• формировать интерес к предмету, к учебе, творческое отношение, воспитывать добросовестное отношение к учебе, прививать навыки, как самостоятельной работы, так и работы в коллективе, воспитывать интерес к предмету.

Развивающие:

• развивать физическое мышление учащихся, их творческие способности, умение самостоятельно формулировать выводы,

• развивать речевые навыки;

• формировать умения выделять главное, делать выводы, выполнять необходимые задания; развивать логическое мышление и внимание, умение анализировать, делать выводы.

Тип урока: урок изучения нового материала.

План:

1) Организационный момент. Проверка домашнего задания, знаний и умений

2) Изучение нового материала.

3) Закрепление изученного. Итог урока.

Ход урока:

1)Организационный момент. Проверка домашнего задания, знаний и умений

Тестовая работа. Ответы записываем в карточку.

Карточка 1

1.Магнитное поле порождается ___________ электрическим током.

2. Магнитное поле создается ______________ Движущимися заряженными частицами.

3. За направление магнитной линии в какой-либо ее точке условно принимают направление, которое указывает _________ северный полюс магнитной стрелки, помещенной в эту точку.

4.Магнитные линии выходят из _________ северного полюса магнита и входят в южный ________.

Поменялись листочками и проверили друг друга

Карточка 2

1.Укажите направление токов в проводниках, используя правило буравчика  

2. Укажите направление линий магнитного поля вокруг проводника с током, используя правило буравчика  

3.Через катушку, внутри которой находится стальной стержень, пропускают ток указанного направления. Определите полюсы у полученного электромагнита, полюсы магнитной стрелки. 

4.Как взаимодействуют между собой 2 катушки с током?

2) Изучение нового материала.

        Из курса 8 класса вы знаете, что на всякий проводник с током, помещенный в магнитное поле и не совпадающий с его магнитными линиями, это поле действует с некоторой силой.

    Наличие такой силы, можно показать с помощью установки, изображенной на рис.1. Металлическая палочка подвешена на проводах в поле дугообразного магнита так, что она может пропускать электрический ток через себя  и свободно двигаться вправо-влево на проводах.
    При замыкании ключа, в цепи возникнет электрический ток, и проводник a-b будет выталкиваться из поля дугообразного магнита – отклоняться вправо (рис.1). Если поменять местами полюса источника тока, то металлическая палочка будет втягиваться в поле дугообразного магнита – двигаться влево на рис.1. Такой же эффект обнаруживается если поменять местами полюса дугообразного магнита. Следовательно, направление тока в проводнике, направление линий магнитного поля и направление силы, действующей на проводник, связаны между собой правилом левой руки.

            Эта связь, в наиболее простом случае, когда проводник расположен в плоскости, перпендикулярной линиям магнитного поля, заключается в следующем:

            если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по току, то отставленный на 90⁰большой палец покажет направление действующей на проводник силы (рис.2).  

            Пользуясь правилом левой руки, следует помнить, что за направление тока во внешней части электрической цепи (т.е. вне источника тока) принимается направление от положительного полюса источника к отрицательному (ссылка на урок 8 класса). Другими словами, четыре пальца левой руки должны быть направлены против движения электронов в электрической цепи. В таких проводящих средах, как растворы электролитов, где электрический ток создается движением зарядов обоих знаков, направление тока, а значит, и направление четырех пальцев левой руки совпадает с направлением движения положительно заряженных частиц. 

            С помощью правила левой руки можно определить направление силы, с которой магнитное поле действует на отдельно взятую движущуюся в нем частицу, как положительно, так и отрицательно заряженную (см. рис. 3 а, б, в).  

В довершение, следует отметить, что сила действия магнитного поля на проводник с током или движущуюся заряженную частицу равна нулю, если направление тока в проводнике или скорость движения частицы совпадают с линией магнитной индукции или параллельны ей

Для характеристики способности магнитного поля оказывать силовое действие на проводник с током вводится векторная величина – магнитная индукция В.   

Силовое действие магнитного поля может обнаруживаться по действию силы Ампера на прямолинейный проводник с током (см. рис.1.а) и по вращающему действию на замкнутый контур (см. рис.1.б). 
       При исследовании силового действия магнитного поля с помощью прямолинейного проводника с током оказывается, что сила Ампера зависит от самого магнитного поля – более мощный магнит действует на данный проводник с большей силой. Кроме того, сила действия F_А магнитного поля на проводник пропорциональна длине  этого проводника,  силе тока в нем, а также зависит от ориентации проводника в магнитном поле:
                                  Отношение (1) модуля максимального значения силы Ампера (при  90⁰  между направлением вектора магнитной индукции и единичным вектором, задающим направление проводника с током), действующей на проводник с током, к силе тока и длине проводника есть величина постоянная. Она не зависит ни от длины проводника, ни от силы тока в нем. Отношение (1) зависит только от поля и может служить его количественной характеристикой. Эта величина и принимается за модуль вектора магнитной индукции: модуль магнитной индукции равен отношению максимального значения модуля силы Ампера, действующей на проводник с током, к силе тока в проводнике и его длине:

По формуле (1) можно определить индукцию однородного магнитного поля.

В СИ единица магнитной индукции называется тесла (Тл) в честь югославского электротехника Николы Тесла.          

С помощью формулы (1) можно установить связь между единицей магнитной индукции и единицами других величин СИ:
          До сих пор для графического изображения магнитных полей мы пользовались линиями, которые условно называли магнитными линиями или линиями магнитного поля. Теперь мы можем уточнить название и дать определение этих линий.

Более точное название магнитных линий – линии магнитной индукции (или линии индукции магнитного поля).

Линиями магнитной индукции называются линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением магнитной индукции.

Магнитное поле называется однородным, если во всех его точках магнитная индукция  В одинакова (как по модулю, так и по направлению) . В противном случае поле называется неоднородным .

            Чем больше магнитная индукция в данной точке поля, тем с большей силой будет действовать поле в этой точке на магнитную стрелку или на движущийся электрический заряд .

 3) Закрепление изученного. Итог урока.

Домашнее задание §45, 46, упражнение 36,37

1. Как обнаруживается магнитное поле?

2. От чего зависит направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?

3. Что можно определить, пользуясь правилом левой руки?

4. Как называется и каким символом обозначается векторная величина, которая служит количественной характеристикой магнитного поля?

5. По какой формуле определяется модуль вектора магнитной индукции однородного магнитного поля?

6. Что принимают за единицу магнитной индукции? Как называется эта единица?

7. Что называется линиями магнитной индукции?

8. В каком случае магнитное поле называется однородным, а в каком – неоднородным?

Закрепление:

1. Определите направление силы, действующей на проводник с током со стороны магнитного поля

1. В какую сторону отклонится электрон под действием магнитного поля?

1. Укажите направление силы, с которой магнитное поле действует на частицу.

1. Укажите направление магнитных линий магнитного поля.

2. Укажите направление тока в проводнике.