Учебное пособие: Електромагнітна індукція. Досліди Фарадея

КОНСПЕКТ УРОКУ З ФІЗИКИ (11 КЛАС)

на тему:

«Електромагнітна індукція. Досліди Фарадея»

Мета уроку: познайомити учнів із явищем електромагнітної індукції; показати значення цього явища для фізики й техніки;формувати вміння розв’язувати задачі.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

План уроку

урок фізика задача індукція

Хід уроку

1. Постановка навчальної проблеми

Виявлена Ерстедом 1820 року дія електричного струму на магнітну стрілку показала, що електричні та магнітні явища, які вважалися до цього ізольованими, взаємозалежні. Однак дослід Ерстеда показав тільки один бік цього зв'язку — породження магнітного поля електричним струмом. Англійський фізик Майкл Фарадей, довідавшись про досліди Ерстеда, узявся до пошуків зв'язку магнітних явищ із електричними. Пошуки Фарадея тривали від 1821 до 1831 р. Він виявив неабияку винахідливість, наполегливість і завзятість, поки, нарешті, не одержав електричний струм за допомогою магнітного поля.

Час показав, яке велике значення мало відкриття Фарадея. Повторюючи слова Гельмгольца, можна з повним правом сказати: «Поки люди будуть користуватися благами електрики, вони будуть пам'ятати ім'я Фарадея ».

2. Вивчення нового матеріалу

Виділимо в магнітному полі досить малу площадку ΔS . Тоді магнітним потоком Ф через площадку ΔS називатиметься фізична величина, яка визначається добутком модуля вектора магнітної індукції В однорідного магнітного поля на площу даної площадки:

Ф=ВΔS (учні записують зошит)

Якщо площадка ΔS не перпендикулярна до силових ліній магнітного поля,то

Ф=ВΔScosa,

де a— кут між напрямом вектора В і нормаллю до площадки ΔS. Магнітний потік наочно можна зобразити як величину, пропорційну числу ліній магнітної індукції, що пронизують поверхню площею S.

Фізична суть явища електромагнітної індукції: під час будь-якої зміни магнітного потоку, що пронизує контур провідника, в останньому виникають сторонні сили (дія яких характеризується електрорушійною силою індукції):

а)якщо контур провідника замкнутий, то в ньому виникає струм, який називається індукційним;

б)якщо контур розімкнутий, то на його кінцях виникає різниця потенціалів (учні записують зошит)

Явище електромагнітної індукції полягає у виникненні струму в провідному кунторі при зміні магнітного потоку,що пронизує площину контуру (Фарадей 1831р.)

Кількість ЕРС індукції визначається законом електромагнітної індукції (закон Фарадея):

Е=-N•ΔФ/Δt,

де [Е]=В – ЕРС індукції (середнє значення); [ΔФ/Δt]=Вб/с – швидкість зміни магнітного поля (магнітний потік визначається формулою Ф=ВΔScosa,де a – кут між векторами В та n); N – кількість витків (для котушки).

ΔФ/Δt можна отримати,змінюючи:

1) В (змінне магнітне поле);

2) S (контур змінної площини);

3) a (обертальний рух контура).

Знак «—» пояснюється правилом Ленца: індукційний струм у замкненому контурі має такий напрям,що створений ним магнітний потік через площу, обмежену контуром, прагне скомпенсувати ту зміну магнітного потоку,яка викликала даний струм.

Технічне застосування явища електромагнітної індукції – електродинамічний мікрофон, трансформатор, генератор.

3. Закріплення нового матеріалу

Запитання до учнів:

1.Що характеризує вектор магнітної індукції В?

2.Яку фізичну величину називають магнітним потоком?

3.У яких одиницях вимірюється магнітний потік?

4.У яких випадках у замкнутому провіднику, що перебуває у магнітному полі, виникає індукційний струм?

Задачі:

1. Визначити величину магнітного потоку,що пронизує контур площею 10см², якщо відомо,що площа цього контуру розташована під кутом 30˚до вектора магнітної індукції, величина якого 8 мТл.

Дано: В=8 мТл=0.008Тл, S=10см²=0,001м², ß=30˚

Знайти: Ф – ?

Розв’язання

Ф=ВScosa, a=90˚- ß, Ф=ВScos(90˚- ß);

Ф=0.008Тл•0,001м²• cos(90˚- 30˚)=0,000008• cos60˚=0.000004 (Вб)

[Ф]=Тл•м²=Н• м²/А• м = Н•/А = Дж/А = В•с•А/А = В•с = Вб

Відповідь: 0.000004 Вб.

Котушка складається з 2000 витків. Магнітний потік через кожний виток цієї котушки зменшується на 0,12 Вб протягом 2 секунд. Визначити середнє значення ЕРС індукції, збудженої в цій котушці.

Дано: ΔФ = -0,12Вб, Δt = 2с, N = 2000.

Знайти: Е – ?

Розв’язання

Е=-N•ΔФ/Δt, Е = -2000(-0,12/2) = 120(В)

Відповідь: 120 В.

4. Домашнє завдання

§ 1-3

1) Римкевич А.П. № 908

Чому коливання стрілки компаса швидше загасають, якщо корпус приладу латунний, і повільніше якщо корпус приладу пластмасовий?

Відповідь: Тому,що крізь пластмасу стрілка гірше реагує на зміну магнітного поля. Це пов’язано з електропровідністю пластмаси.

2) Римкевич А.П. № 911

За 5 мс магнітний потік,що пронизує контур, зменшується з 9 до 4 мВб. Знайти ЕРС індукції в котушці.

Відповідь: Е= ΔФ/Δt•n = (Ф-Ф̥ / Δt)•n, Е=1В.