конспект урока по теме "Электромагнитная индукция"

" Явление электромагнитной индукции.

Цели урока:

По физике:

Образовательная:

• Закрепить и систематизировать знания, умения и навыки учащихся по теме: «Магнитное  поле  и магнитный поток»
• Изучить физические особенности явления электромагнитной индукции, сформировать понятия: электромагнитная индукция, индукционный ток Правило Ленца и область применения явления электромагнитной индукции

Развивающая:

• формировать у учащихся умение выделять главное и существенное в излагаемом разными способами материале, развитие познавательных интересов и способностей школьников при выявлении сути процессов.

Воспитательная:

•  воспитывать трудолюбие, точность и четкость при ответе, умение видеть физику вокруг себя.

Комплексно-методическое обеспечение:

Программное обеспечение:

•  Прикладное программное обеспечение (Exсel, Power Point);

  Уроки физики “Кирилла и Мефодия. 9-й класс (М.: ООО “ Кирилл и Мефодий”, 2006). “Физика 7-11 класс” Библиотека электронных наглядных пособий;  Виртуальная физическая лаборатория “Лабораторные работы по физике, 9-й класс” (М.: Дрофа, 2006)

• Карточки задания
• Физическое оборудование для демонстрации явления электромагнитной индукции
• Отчетные листы по проделанным экспериментам

Методы обучения:

Словесные

Наглядные (презентация, видеоролик)

Практические (эксперименты)

Проблемные (задачи, тест)

Ход урока

1. Организационный момент – 1–2 минуты.

Вступительное слово. Здравствуйте ребята Сегодня мы продолжим разговор о магнитном поле. На уроке мы познакомимся с очень интересным явлением, связанным с магнитным полем и с гениальным ученым, автором этого явления Майклом Фарадеем. Будем знакомиться с новым явлением, которое лежит в основе работы источников переменного тока.

(обучающиеся предварительно делятся на 2 группы: 1 – исследователи, 2- теоретики)

 Но вначале нам необходимо вспомнить основные понятия, которые будут нам необходимы на уроке.

2. Фронтальный опрос (слайд 3-4)

1. Назовите источники электрического поля.
2. Назовите источники магнитного поля.
3. Чем создается магнитное поле?
4. Чем создается поле постоянного магнита?
5. Что является основной характеристикой магнитного поля?
6. Что называют линиями магнитного поля?
7. Что представляют собой линии индукции прямого тока?
8. Что представляют собой линии индукции соленоида?
9. Как можно определить направление линий магнитной индукции?
10. По какому правилу можно определить направление силы, действующей на проводник с током?
11. Как можно изменить магнитные полюса катушки с током?

задачи-рисунки

Укажите направление силы Ампера <рисунок 1>

 Определите направление тока в проводнике <рисунок 2>

Определите магнитные полюсы катушки с током <рисунок3>

Изучение нового материала  

Предлагаю продолжить урок с небольшого социологического исследования. Вы согласны? Поднимите руку те, кто всегда носит с собой мобильный телефон. А теперь те, кто постоянно не носит, но пользуется довольно часто. Для чего чаще всего используете мобильник? А еще для чего можно использовать? Мобильный телефон стал сейчас для многих необходимой вещью. Можно и с друзьями пообщаться, и музыку послушать, и найти нужные сведения в Интернете, и поиграть, но все это требует затрат энергии. Хорошо, если есть возможность подзарядить телефон, а если вы находитесь, например, в походе? Как поступить в подобном случае? Ваши предложения. Спасибо, но это не все возможные варианты.

 Но есть зарядное устройство, которое позволяет зарядить телефон без какого-либо источника тока. В розетку его включать не нужно. Как вы думаете, за счет чего оно работает?

 Сегодня на уроке мы с вами должны узнать, как работает данное устройство, какое явление в нем происходит. Как вы думаете, что нового мы должны узнать, изучая какое-то явление?

Открывается доска на ней тема «Явление электромагнитной индукции» и требования государственного стандарта:

 Уметь  1.Описывать и объяснять физическое явление;

               2.  Приводить примеры практического использования физического  явления.

Знать     как называется явление, при каких условиях оно происходит, объяснить данное явление с научной точки зрения, познакомиться с применением на практике.

Уметь   выделять данное явление среди других и использовать знания для ответа на качественные вопросы

4.1. Актуализация знаний

-   Опыт Эрстеда, который доказал, что вокруг проводника с током существует магнитное поле . Значит, имея электрический ток, можно получить магнитное поле. - А нельзя ли наоборот, имея магнитное поле, получить электрический ток? Что для этого нужно сделать?

 Такую задачу в начале XIXв. Попытались решить многие ученые. Швейцарский физик Жан-Даниэль- Колладон и английский физик Майкл Фарадей практически одновременно занимались решением этой проблемы. Колладон даже немного опередил Фарадея, но зафиксировать свой результат ему не удалось, потому что он работал один. Фарадей был профессором университета, у него были помощники, которые помогли ему увидеть неизвестное до того времени явление.

4.2.  Сегодня на уроке мы будем решать эту задачу.

                До начала XIX в. человечество знало только химические источники тока — гальванические элементы. Английский ученый Майкл Фарадей был убежден в существовании взаимосвязи между различными явлениями природы. Магнитные и электрические поля связаны друг с другом. Эл. ток способен вызывать появление магнитного поля. А не может ли магнитное поле создать электрический ток? Эту задачу пытались решить многие ученые в начале 19 века. Но первый решающий вклад в открытии ЭМ взаимодействий был сделан Майклом Фарадеем. Ведь можно преобразовывать тепловую энергию в механическую и наоборот, электрическую в химическую и наоборот. Поэтому в своем дневнике в 1822 г. Майкл Фарадей так и записал: «Превратить магнетизм в электричество!» И шел к своей цели целых десять лет. Как напоминание о том, над чем ему все время следует думать, он даже носил в кармане магнит. И такая взаимосвязь была установлена.

(Слайд 20 -23)  

 4.3. Опыты  М. Фарадея.

           Подключим к чувствительному гальванометру катушку с большим числом витков. Перемещая вдоль катушки постоянный магнит, мы увидим, что, пока магнит движется, стрелка гальванометра отклоняется. То есть в катушке возникает электрический  ток. Как только магнит останавливается, этот ток исчезает . При движении магнита в обратном направлении электрический ток в катушке возникает вновь, но направление тока теперь будет так же противоположно первому. Ток, который возникает в катушке, когда относительно нее движется постоянный магнит, назвали индукционным. (Слово «индукционный» образовано от латинского слова inductio — наведение.) Этот ток в катушке индуцируется, т. е. наводится движущимся магнитом. Можно двигать не магнит, а катушку относительно магнита; и здесь мы вновь обнаружим индукционный ток.                                                                                          

Подключим одну катушку к источнику тока  и вставим во вторую, подключенную к гальванометру. При движении катушки, по которой идет ток внутри второй, также возникает индукционный ток, существование которого демонстрирует нам гальванометр.

 При замыкании и размыкании цепи первой катушки  происходит изменение силы тока, а следовательно изменение магнитного поля вокруг нее, и мы также наблюдаем  наличие индукционного тока во второй катушке.

 Из опытов видно, что само существование магнитного поля недостаточно. И тогда Фарадея посетило великое прозрение: электрическое поле возбуждается лишь при изменении магнитного поля. Сегодня эффект возникновения электрического поля при изменении магнитного физики называют электромагнитной индукцией.

Обобщаются выводы учеников и общий результат записывается в тетрадь:

 «Явление заключается в том, что в замкнутом контуре возникает электрический ток при изменении магнитного потока, пронизывающего данный контур».

1. Внесите магнит в катушку, перемещайте магнит  внутри катушки вправо и влево. Отклоняется ли при этом стрелка миллиамперметра?
2. Проверьте, одинаковыми или различными будут направления тока в катушке при приближении к ней и удалении от нее одного и того же полюса магнита?
3. Как меняется магнитный поток в катушке при приближении и удалении магнита?
4. Сделайте вывод о том, как ток в катушке связан с магнитным потоком в ней
5. Подключите катушку к миллиамперметру.
6. Внесите магнит в катушку, перемещайте магнит медленно относительно катушки. Меняются ли при этом показания амперметра? Менялся ли магнитный поток, пронизывающий катушку, во время движения магнита?
7. Перемещайте магнит  относительно катушки с большей скоростью. Что происходит с показаниями миллиамперметра? Менялся ли магнитный поток, пронизывающий катушку, в данном случае? В каком случае магнитный поток менялся быстрее?
8. Сделайте вывод о том, при  каком условии в катушке возникает ток и как на него влияет скорость движения магнита

Возникновение в замкнутом проводнике электрического тока, обусловленное изменение магнитного поля называют явлением ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ.

Полученный ток называют – индукционным. 

 ВЫВОД: Индукционный ток возникает только при относительном перемещении катушки и магнита. Направление индукционного тока зависит от направления вектора В внешнего магнитного поля. 

Индукционный ток в замкнутом контуре появляется только в том случае, когда изменяется магнитный поток, который проходит через площадь охваченную контуром.  Изучение электромагнитных явлений показывает, что вокруг электрического тока всегда существует магнитное поле. Электрический ток и магнитное поле неотделимы  друг от друга.

Вывод: во всех рассмотренных случаях индукционный ток возникал при изменении магнитного потока, пронизывающего охваченную проводником площадь катушки. Исследовав в 1831 году все важнейшие стороны электромагнитной индукции, Фарадей установил несколько правил для определения направления индукционного тока в различных частных случаях, однако общее правило ему найти не удалось. Оно было установлено позднее, в 1834 году, петербургским академиком Эмилем Христиановичем Ленцем (1804 – 1865 гг.) и носит поэтому его имя.

Обратимся к прибору. На концах лёгкого стержня, который может свободно вращаться вокруг вертикальной оси, закреплены два тонких алюминиевых кольца. Одно кольцо сплошное, а другое имеет разрез. Если поднести магнит к сплошному кольцу, то в нём возникнет индукционный ток, направленный таким образом, что создаваемое им магнитное поле будет отталкивать кольцо от подносимого к нему магнита и стержень с кольцом повернётся, удаляясь от магнита.

Если же магнит удалять от кольца, направление индукционного тока, возникающего в кольце, окажется таким, что магнитное поле начнёт притягивать кольцо к магниту и стержень с кольцом повернётся в другую сторону.

Если подносить магнит к кольцу с разрезом, то никакого взаимодействия не произойдёт, так как разрез препятствует возникновению в кольце индукционного тока.

На основе подобных наблюдений русский учёный Э. Х. Ленц предложил следующее правило для определения направления тока, индуцируемого в проводнике:  индукционный ток всегда направлен так, что его магнитное поле противодействует тому изменению магнитного поля, которое вызывает этот ток.

(Слайд 28

.

            Всесторонние исследования ЭМИ показали, что с помощью этого явления можно получить электрический ток любой мощности, что позволяет широко использовать электроэнергию в промышленности. Сейчас почти вся электроэнергия, используемая в промышленности, получается с помощью индукционных генераторов, принцип работы которых основан на явлении ЭМИ. С ним мы познакомимся на следующих уроках. Поэтому Фарадей по праву считается одним из основателей электротехники.

            Во всех современных генераторах, преобразующих механическую энергию в электрическую, используется явление электромагнитной индукции, открытое М. Фарадеем в 1831 году. Открытие этого явления сыграло решающую роль в техническом прогрессе современного общества. Это явление является физической основой современной электротехники, обеспечивающей промышленность, транспорт, связь, сельское хозяйство, строительство и другие отрасли, быт и культуру людей электрической энергией.

Кругом нас, в нас самих, всюду и везде, вечно сменяясь, совпадая и сталкиваясь, идут излучения разной длины волны… Лик земли или меняется, или в значительной мере лепится.                                                                                                      В.И.Вернадский

                  Человек в процессе жизнедеятельности создал особую среду – ее называют техногенной, т.к. она обусловлена существованием и работой огромного количества разнообразной техники. Сегодня мы уже не можем представить своей жизни без, например, электрического освещения, бытовых электронагревателей, телевизора, компьютера, мобильного телефона… Все эти приборы создают электромагнитные поля. Складываясь, эти поля существенно меняют качество окружающей нас среды.

Так хорошо это или плохо – жить в электромагнитном мире?

Человек – антенна.  Тело человека – проводник, следовательно, на естественные электромагнитные колебания организма (органов, клеток, систем органов) накладывается дополнительное электромагнитное поле, за счет явления электромагнитной индукции.

Биологический эффект зависит от:

• значений Е (напряженности электрического поля);
• значений В (магнитной индукции);
• значений w (частоты).

Биологический эффект может быть положительным (возникновение жизни на Земле, акселерации, методы лечения в медицине) и отрицательным. Сегодня мы остановимся на отрицательном воздействии. Медики установили, что длительное пребывание в искусственно созданном электромагнитном поле дает…

Ощущали ли вы на себе такие действия электромагнитного поля и когда?

Как же обезопасить себя от вредного воздействия электромагнитного поля, или хотя бы уменьшить биологический эффект?

Выводы:

1. Экранирование металлом источников электромагнитного излучения (провода, катушки индуктивности и т.п.) Рассматриваем набор экранированных деталей.

2. Выдерживать безопасное расстояние.

3. Все бытовые электроприборы должны быть исправны и соответствовать ПДУ. (Сертификат качества)

4. Зеленые насаждения активно поглощают электромагнитные волны.

И все же, я хочу, чтобы вы больше узнали о своих любимых бытовых приборах, обсудили эту проблему дома, умели защитить свое здоровье.

Памятка “Полезно знать” раздается каждому ученику.

5. Закрепление:1. Когда возникает ток в катушке?

2. Отчего зависит направление индукционного тока? 

3. Отчего зависит величина индукционного тока? 

4. В чем заключается явление электромагнитной индукции? 

5. Где и для чего можно применить это  явление? 

6. Итог урока (Слайд 32)

Сегодня на уроке мы с вами

• изучили явление электромагнитной индукции и условия его возникновения;
• рассмотрели историю вопроса о связи магнитного поля и электрического;
• показали причинно-следственные связи при наблюдении явления электромагнитной индукции, т.е. превратили магнетизм в электричество, и теперь мы с вами знаем, что электрический ток порождает магнитное поле, а переменное магнитное поле порождает электрический ток
• явление электромагнитной индукции, которое используется во всех современных генераторах, преобразующих механическую энергию в электрическую. Это явление, открытое М. Фарадеем в 1831 году, сыграло решающую роль в техническом прогрессе современного общества. Оно является физической основой современной электротехники, обеспечивающей промышленность, транспорт, связь, сельское хозяйство, строительство и другие отрасли, быт и культуру людей электрической энергией.

Одного философа спросили: «Что самое главное в жизни: богатство или слава?» Мудрец ответил: «Ни богатство, ни слава не делают человека счастливым. Здоровье – один из важнейших источников счастья и радости». Чего а и вам желаю!

 (Оценки за урок)

Пожелание обучающимся:

 “Желаю вам побольше светлых дней,

А если что случится, точно знайте:

Законы физики не зря вы изучаете,

Они помогут сделать жизнь светлей!”

Спасибо всем за активную работу на уроке.

Рефлексия урока.

• Что вы узнали нового? Чему научились?
• Что показалось особенно трудным?
• Какой материал вызвал наибольший интерес?