План - конспект урока "ЭДС индукции в движущихся проводниках"
учебно-методический материал на тему

Тема урока:          ЭДС индукции в движущихся проводниках.

Тип урока:            Комбинированный урок.

Цель урока:          Дать понятие об энергетической характеристике индукционного электрического тока, возникающего в движущихся проводниках.

Демонстрации:    Правила буравчика, правила левой руки, правила Ленца.

Используются технологии ИКТ для сопровождения изучения нового материала

Ход урока:

I.   Организационный момент.

На сегодняшнем уроке мы продолжаем исследовать причины возникновения индукционного тока в замкнутом проводящем контуре. На прошлой неделе мы с вами установили тот факт, что индукционный ток в контуре возникает либо если контур покоится в переменном магнитном поле, либо если он движется в постоянном магнитном поле. Первое условие возникновения индукционного тока мы с вами уже рассмотрели, и теперь двигаемся дальше.

Тема сегодняшнего нашего урока " ЭДС индукции в движущихся проводниках".

Цель урока: познакомиться с понятием энергетической характеристики индукционного электрического тока, возникающего в движущихся проводниках.

II.  Актуализация знаний.

К настоящему моменту мы с вами познакомились с рядом правил, которые используются для определения  направления вектора магнитной индукции, индукционного тока, силы Ампера и Лоренца.

1. Правило буравчика.

2. Правило левой руки.

            - Для движущегося участка проводника (формулировка и математическая запись закона Ампера)

            - Для движущейся частицы (количественное определение силы Лоренца)

3. Правило Ленца (алгоритм применения правила к решению задач)

Все эти правила так или иначе связаны с явлением электромагнитной индукции.

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

(29 августа 1831 г., Майклом Фарадеем.  Явление эл/м  индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется)

             - Сформулируйте закон электромагнитной индукции.

(ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром  )

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

(Индукционный ток в неподвижном замкнутом контуре, находящемся в переменном магнитном поле, вызывается электрическим полем, порождаемым переменным магнитным полем, которое называется вихревым)

- Чему равна работа этого электрического поля?

(работа вихревого электрического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль замкнутого неподвижного проводника численно равна ЭДС индукции в этом проводнике)

III.   Изучение нового материала.

1.                  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.

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.

Вычислим ЭДС индукции, возникающую в проводнике, движущемся в однородном магнитном поле.

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   .

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

2.                     С другой стороны, ЭДС индукции можно вычислить с помощью закона эл/м индукции.

Магнитный поток через контур MNCD равен   ,

где угол 90°- есть угол между вектором  и нормалью  к плоскости контура,

а S — площадь контура MNCD.

При перемещении проводника площадь S изменяется со временем следующим образом

За время площадь контура меняется на   . Знак минус указывает на то, что она уменьшается.

Изменение магнитного потока за это время равно .

Следовательно, .

IV.    Закрепление изученного.

Решение задач.

1. Найти ЭДС индукции в проводнике с длиной активной части 25 см, перемещающемся в однородном магнитном поле индукцией 8мТл со скоростью 5 м/с под углом 30° к вектору магнитной индукции. (0,005 В)
2. С какой скоростью надо перемещать проводник, длина активной части которого 1 м, под углом 60° к линиям индукции магнитного поля, чтобы в проводнике возбуждалась ЭДС индукции 1В? Индукция магнитного поля равна 0,2 Тл. (5,8 м/с)

V.     Итог урока.

Итак, на сегодняшнем уроке мы с вами выяснили, что ЭДС индукции в проводниках, движущихся в постоянном магнитном поле, возникает за счет действия на свободные заряды проводника силы Лоренца.

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(9), №902(1,3)