Досліди Фарадея.

Мета.

Навчальна. Ввести поняття явища електромагнітної індукції та індукційного струму. Перевірити якість засвоєння матеріалу до тем: “Сила Ампера” та “Сила Лоренца”.

Розвиваюча. Розвивати логічне та алгоритмічне мислення.

Виховна. Виховувати культуру наукового мислення, та оформлення розрахункових задач.

Тип уроку. Комбінований.

Дидактичні матеріали:

• Підручник. Фізика 11 кл. Рівень стандарту:/ Бар'яхтар В.Г., Довгий С.О.
• Демонстрація. Виникнення індукційного струму в прямолінійному провіднику в змінному магнітному полі (підковоподібний магніт, набір сполучних проводів,гальванометр демонстраційний - амперметр, лінійний провідник з немагнітного матеріалу, 2 ізолюючі штативи).
• Демонстрація. Виникнення індукційного струму в котушці при взаємодії зі штабовим магнітом (котушка, штабовий магніт, гальванометр демонстраційний-амперметр).
• Демонстрація. Досліди М. Фарадея (підковоподібний магніт, міліамперметр, провідники, 2 котушки, джерело струму, ключ, реостат, котушка з осердям).

План

Хід уроку

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.

Самостійна робота.  Сила Ампера. Сила Лоренца.

2. Досліди Фарадея.

Електромагнітна індукція. Досліджувати явища електромагнітної індукції розпочали відразу ж після відкриття у 1820 р. Хансом Ерстедом явища виникнення навколо провідника зі струмом магнітного поля. Якщо електричний струм створює магнітне поле, то чи існує обернене явище: виникнення електричного струму в провіднику, вміщеному в магнітне поле? Численні спроби виявити це не дали бажаних результатів. У нерухомих провідниках (звичайно, замкнутих), вміщених у найсильніші на той час магнітні поля, електричний струм не виникав.

Лише у 1831 р. видатний англійський фізик Майкл Фарадей експериментально відкрив явище електромагнітної індукції. Він встановив, що електричний струм все-таки виникає в нерухомому провіднику, вміщеному в магнітне поле, однак лише тоді, коли це магнітне поле змінюється.

Явище електромагнітної індукції - виникнення електричного струму в провідному контурі, який або нерухомий у змінному магнітному полі, або переміщується в постійному магнітному полі так, що кількість ліній магнітної індукції, що перетинають контур, змінюється.

Демонстрація. Виникнення індукційного струму в прямолінійному провіднику в змінному магнітному полі (підковоподібний магніт, набір сполучних проводів,гальванометр демонстраційний - амперметр, лінійний провідник з немагнітного матеріалу, 2 ізолюючі штативи).

Явище електромагнітної індукції згодом стало основою всієї сучасної електротехніки й радіотехніки. Зокрема, на ньому ґрунтується принцип дії генераторів усіх електростанцій світу, які перетворюють механічну енергію в енергію електричного струму. Відкриття явища електромагнітної індукції дало змогу з’ясувати глибокий внутрішній зв’язок між електричними й магнітними явищами. Як переконаємося пізніше, світлові явища теж зв’язані з електромагнітною індукцією.

У котушку, кінці якої замкнено на чутливий до струму прилад (гальванометр), уводимо або витягуємо магніт. Під час переміщення магніту створюється змінне з часом магнітне поле, в якому знаходиться котушка. Кожного разу в котушці (замкнений провідник) під дією змінного магнітного поля виникає струм, який називають індукційним струмом.

Демонстрація. Виникнення індукційного струму в котушці при взаємодії зі штабовим магнітом (котушка, штабовий магніт, гальванометр демонстраційний-амперметр).

Індукційний струм в котушці з металевого дроту виникає також під час зміни сили струму в другій котушці, магнітне поле якої пронизує першу котушку. Індукційний струм утворюється також під час руху котушки відносно нерухомого постійного магніту. Якщо з'єднана з гальванометром котушка рухається повільно в однорідному полі, то індукційний струм не виникає, бо кількість силових ліній, що перетинають котушку, увесь час залишається незмінною.

Демонстрація. Досліди М. Фарадея (підковоподібний магніт, міліамперметр, провідники, 2 котушки, джерело струму, ключ, реостат, котушка з осердям).

Електричний струм, який виникає в замкнутому провіднику в змінному магнітному полі, називають індукційним.

Напрям індукційного струму визначають за правилом правої руки.

Правило правої руки. Якщо праву руку розмістити в полі так, щоб лінії магнітної індукції входили в долоню, відставлений великий палець відповідав би напрямку руху провідника, то витягнуті пальці руки показуватимуть напрям індукційного струму в провіднику.

Якщо провідник рухається рівномірно в однорідному магнітному полі, значення ЕРС індукції залежить від магнітної індукції поля, довжини прямого провідника, швидкості його руху в магнітному полі та кута між векторами магнітної індукції і швидкості.

Правило Ленца: магнітне поле індукційного струму завжди протидіє зміні зовнішнього магнітного поля.

Демонстрація. Взаємодія замкнутого провідника і змінного магнітного поля (прилад для демонстрації правила Ленца, штабовий магніт)

Демонстрація. Індукційний струм у кільці (котушка Томсона з осердям, джерело струму лабораторне, з’єднувальні провідники, ключ, набір кілець)

Відео. Майкл Фарадей

Матеріал для повторення. Ф9 У08. Досліди Фарадея. Електромагнітна індукція.  

3. Запитання до уроку.

Запитання 24.1. Дайте визначення явищу електромагнітної індукції.

Запитання 24.2. Який струм називають індукційним?

Запитання 24.3. Чому коливання стрілки компаса затухають швидше, якщо корпус приладу латунний, і повільніше, якщо корпус приладу пластмасовий?

Запитання 24.4. Що відбувається з діелектричним кільцем при введенні в нього постійного магніту?

Запитання 24.5. Прямий постійний магніт вільно падає крізь замкнуте металеве кільце. З яким прискоренням він рухатиметься в кільці?

Запитання 24.6. Чому в печах НВЧ не можна використовувати металевий посуд?

Запитання 24.7. Крізь горизонтальне металеве кільце падають із однакової висоти алюмінієвий брусок і магніт. Чи однаково вони впадуть?

Запитання 24.8. В якому напрямку потрібно рухати стрічковий магніт відносно замкненої дротяної котушки, щоб у ній виникав індукційний струм, напрямок якого вказано на рисунку.

Запитання 24.9. Вкажіть полюси стрічкового магніту, якщо при наближенні його до замкнутої дротяної котушки в ній виникає індукційний струм, напрям якого вказано на рисунку.

Запитання 24.10.  Укажіть напрямок індукційного струму, який виникає в замкненій дротяній котушці, якщо до неї наближати стрічковий магніт так, як зображено на рисунку.

4. Домашнє завдання.

Підручник: § 13.

Усне опитування по запитаннях до уроку.

5. Перевір себе.

6. Для допитливих.