Урок Физики в 11 классе по теме "ЭДС индукции в движущихся проводниках"

Тема урока: ЭДС индукции в проводниках, движущихся в магнитном поле.

Цель урока: Выяснить условия возникновения ЭДС в проводниках, движущихся в магнитном поле.

Задачи:

Образовательные: Выяснить условия возникновения ЭДС в проводниках, движущихся в магнитном поле.

Воспитательные: Формировать культуру общения (выслушивать собеседника, дать анализ услышанному), умение коллективного анализа.

Развивающие: Развивать физическое мышление, расширять понятийный аппарат обучающихся, формировать умение анализировать информацию, делать вывод из наблюдений и опытов.

Оборудование: ПК, проектор, интерактивная доска, презентация, шаговый двигатель, гальванометр.

Ход урока:

I. Организационный момент.

Сегодня на уроке мы продолжим исследовать причины возникновения индукционного тока замкнутого проводящего контура. На прошлых занятиях нами был установлен тот факт, что индукционный ток возникает в следующих случаях: контур покоится в переменном магнитном поле; перемещается в постоянном магнитном поле. Первое условие возбуждения индукционного тока мы уже разобрали, и теперь давайте исследуем второе.

/Слайд_1/

Тема сегодняшнего нашего урока "ЭДС индукции в проводниках, движущихся в магнитном поле".

Цель урока: выяснить условия возбуждение ЭДС в проводниках, движущихся в постоянном МП.

II. Актуализация знаний.

На текущий момент мы познакомились с рядом правил, которые используются для определения силы Ампера и Лоренца, а также направления вектора МИ. Чтобы достичь поставленной цели нам сегодня понадобиться часть этих знаний. Давайте их повторим.

/Слайд_2/

О чем они говорят? (На слайдах правила появляются после ответа обучающегося (для корректировки, если ответ содержал ошибку))

/Слайд_3/

1. Правило буравчика.
   
   

/Слайд_4/

1. Правило левой руки.

- Для движущегося участка проводника с током.

/Слайд_5/

- Для движущейся частицы.

/Слайд_6/

1. Правило Ленца

Все эти правила связаны с явлением ЭМИ.

/Слайд_7/

- Когда и кем оно было открыто и в чем оно заключается?

/Слайд_8/

- Сформулируйте закон электромагнитной индукции.

/Слайд_9/

- Что является причиной возникновения индукционного тока в проводнике, покоящемся в переменном магнитном поле?

(Ответ)

- Чему равна работа этого электрического поля?

(Ответ)

III. Изучение нового материала.

Если проводник движется в постоянном магнитном поле, то ЭДС индукции в проводнике обусловлена не вихревым электрическим полем, которое в этом случае не может возникнуть, а другой причиной.

Давайте выясним, что же является причиной возникновения ЭДС.

Какие частицы являются неотъемлемой частью любого проводника? (Свободные заряженные частицы)

Что происходит с ними, если мы перемещаем проводник в магнитном поле? (При движении проводника его свободные заряды движутся вместе с ним. Поэтому на них со стороны магнитного поля действует сила Лоренца. Она-то и вызывает перемещение зарядов внутри проводника. ЭДС индукции, следовательно, имеет магнитное происхождение).

/Слайд_10/

Вычислим ЭДС индукции, возникающую в проводнике, движущемся в однородном магнитном поле. (Обучающийся с помощью учителя выводит формулу)

(Пусть сторона контура MN длиной l скользит с постоянной скоростью υ вдоль сторон NC и MD, оставаясь все время параллельной стороне CD. Вектор магнитной индукции однородного поля перпендикулярен проводнику и составляет угол α с направлением его скорости.

Сила, с которой магнитное поле действует на движущуюся заряженную частицу, равна по модулю .

Направлена она вдоль проводника MN.

Работа данной силы на пути l положительна и равна .

/Слайд_11/

ЭДС индукции в проводнике MN равна по определению отношению работы по перемещению заряда q к этому заряду. .)

/Слайд_12/

Существует второй способ вывода формулы. Это способ мы просмотрим на фрагменте видеоурока.

Как вы считаете, какой способ для вас удобнее? (ответ)

Вы можете пользоваться любым способом.

/Слайд_13/

Для определения направления электрического тока в замкнутом проводнике применяется правило правой руки (объяснение правила правой руки).

А сейчас давайте проведем небольшой эксперимент с шаговым двигателем. (1. Вращение ротора с незамкнутыми фазами. 2. Вращение ротора с одной замкнутой фазой. 3. Вращение ротора с двумя замкнутыми фазами)

/Слайд_14/

Возникает вопрос: Как вы считаете, почему двигатель начал препятствовать вращению ротора?

(Причиной является возникновение силы Ампера, т.к. через замкнутый проводник начинает течь электрический ток, а проводник при этом движется в магнитном поле).

IV. Закрепление изученного.

Решение задач.

/Слайд_15/

1. Найти ЭДС индукции в проводнике с длиной активной части 25 см, перемещающемся в однородном магнитном поле индукцией 8 мТл со скоростью 5 м/с под углом 30° к вектору магнитной индукции. (0,005 В)

2. Какую силу необходимо приложить, чтобы перемещать замкнутый проводник сопротивлением 1 Ом и длиной 2 метра в магнитном поле индукцией 0,5 Тл со скоростью 6 м/с перпендикулярно вектору магнитной индукции? (6 Н)

V. Итог урока.

/Слайд_1/

А сейчас давайте вспомним тему и цель нашего урока. Как вы считаете, достигли мы цели?

Итак, что же мы выяснили о возникновении ЭДС на сегодняшнем уроке? (ЭДС индукции в проводниках, движущихся в постоянном магнитном поле, возникает за счет действия на свободные заряды проводника силы Лоренца).

Что необходимо знать для определения ЭДС в таком проводнике? (Для количественного определения ЭДС нам необходимо знать индукцию постоянного магнитного поля, длину активной части проводника, скорость движения проводника в магнитном поле и угол между вектором магнитной индукции и вектором скорости движения).

VI. Домашнее задание.

§ 13, упр.2(5), №929, 930, дополнительная задача на карточке.