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/
-
Правило буравчика.
/Слайд_4/
-
Правило левой руки.
- Для движущегося участка проводника с током.
/Слайд_5/
- Для движущейся частицы.
/Слайд_6/
-
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/
-
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)
-
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.