Электромагнитная индукция. Опыт Фарадея

1
Пока люди будут
пользоваться благами электричества,
они будут помнить имя Фарадея.
Гельмгольц
Тема урока «Электромагнитная индукция. Опыт Фарадея»
Цели урока:
 изучить явление электромагнитной индукции и условия его возникновения,
показать причинно – следственные связи при наблюдении явления
электромагнитной индукции, способствовать актуализации, закреплению и
обобщению полученных знаний;
 способствовать развитию умения работать в группе, развивать логическое
мышление и внимание, умение анализировать, сопоставлять полученные
результаты, делать соответствующие выводы; развивать творческое мышление;

воспитывать интерес к предмету.
Оборудование: полосовой магнит, соединительные провода, гальванометр,
катушки, источник тока, реостат, ключ, ноутбук
Ход урока:
1. Организационный момент (2 мин))
Добрый день, учащиеся. Приветствую вас на сегодняшнем уроке физики. Мы
заканчиваем изучение темы «Магнитное поле» и сегодня на уроке мы изучим
последнюю тему в этом разделе. Возникли ли у вас затруднения при выполнении
домашнего задания? Тогда давайте кратко вспомним, что мы изучали.
Рефлексия: посмотрели друг на друга – улыбнулись, глядя друг другу в глаза.
2. Мотивация и актуализация знаний ( 10 мин).
Откройте тетради, посмотри на записи на доске, попробуйте сформулировать
задачи и решить их:
2
Где применяется сила Ампера? (В электродвигателях, электроизмерительных
приборах)
На доске записано:
Электродвигатель – это устройство, преобразующее электрическую энергию в
механическую
Состоит из ротора, статора, коллектора, щеток и полуколец
Принцип работы – движение проводника с том в магнитном поле (сила Ампера)
Применение - трамвай, метро, троллейбус, игрушки и т.д.
Преимущества – КПД 98%, экологически чистые, компактные, удобные в
применении.
3. Постановка проблемы, изложение новой темы (20 мин).
Итак, мы с вами знаем, что в 1820 г. Эрстед сделал вывод: «Электричество
порождает магнетизм».
- Как вы думаете: «Может ли магнетизм порождать электричество»?
Такую задачу в начале XIX века пытались решить многие учёные. Поставил её
перед собой и английский учёный М.Фарадей. В 1821г. он в своём дневнике
записал «Превратить магнетизм в электричество». 10 лет понадобилось Фарадею
для решения этой проблемы.
Фарадей годами носил в жилетном кармане маленький полосовой магнитит и
проволочную катушку как постоянное напоминание о ещё нерешенной
проблеме. Его дневники заполнялись аккуратно сделанными записями о
результатах бесчисленных экспериментов.
Сегодня на уроке мы попытаемся также решить эту проблему, т.е. получить из
магнетизма электрический ток. Тема урока «Электромагнитная индукция. Опыт
Фарадея» (тему записываем в тетрадях).
Майкл Фарадей –величайший ученый физик и как сказал Гельмгольц (ученый,
который высказал гипотезу о том, что существуют отдельно электрические и
магнитные явления): «Пока люди будут пользоваться благами электричества,
они будут помнить имя Фарадея».
Теперь давайте послушаем сообщение о Майкле Фарадее.
Презентация (как мы оценим выступление?)
Давайте представим себе, что мы с вами находимся в XIX веке, в лаборатории
Фарадея. Конечно, наши приборы отличаются от тех, что были тогда, да и
многое из того, о чём Фарадей даже не догадывался, нам уже известно. Ему
3
потребовалось для открытия годы, заполненные поисками, догадками, удачными
и неудачными экспериментами. Как известно в науке нет столбовой дороги, и
отрицательный результат не менее важен для учёного, чем положительный.
Пусть наши тетради станут на сегодняшнем уроке рабочими дневниками, в
которые мы будем заносить результаты наших исследований.
- Что нужно сделать, чтобы, имея магнитное поле, получить электрический ток?
- Выслушать высказывания учеников.
Обратимся к эксперименту. Возьмём гальванометр, полосовой магнит, две
катушки, реостат, ключ, источник питания. Вспомним назначение каждого из
этих устройств и условное обозначение на схеме.
(фронтальный опрос – беседа)
Вопросы:
Для чего служит гальванометр?
Для чего служит реостат?
Что вы знаете об этом предмете? (полосовой магнит)
Что произойдёт, если по проводнику пропустить электрический ток?
А для чего нужен ключ в электрических цепях?
Для чего служит источник питания?
Учитель: А теперь переходим к экспериментам, но прежде давайте ещё раз
вспомним какую проблему мы хотим решить.
У нас имеется полосовой магнит, вокруг которого существует магнитное поле,
катушка – проводник, в котором должен появиться электрический ток, и
гальванометр, который должен зафиксировать появление тока.
(Проводится эксперимент: магнит располагается рядом с катушкой, катушка
присоединяется к гальванометру).
Вопрос по ходу эксперимента: Появился ток?
Ответ: Нет
Вопрос по ходу эксперимента: Изменим положение катушки. Магнит помещаем
в катушку. Есть ток?
Ответ: Нет.
Учитель: Долгое время учёным также, как и нам сейчас не удавалось обнаружить
связь тока и магнитного поля. Почти одновременно с Фарадеем получить
электрический в катушке с помощью магнита пытался швейцарский физик
Колладон. Индикатор тока – гальванометром служила лёгкая магнитная стрелка.
Что бы избежать влияние на неё постоянного магнита, который вдвигался в
катушку, эта стрелка была вынесена в соседнюю комнату, туда же были
протянуты провода от катушки. Вставив магнит в катушку, Колладон шел в
соседнюю комнату и с огорчением убеждался, что гальванометр ничего не
показывает. Изменим опыт. Соединим катушку с гальванометром, а затем
внесём магнит в катушку и вынесем из катушки. (Опыт проводит ученик)
4
Вопрос по ходу эксперимента: Что мы видим?
Ответ: В катушке появился электрический ток!
Вопрос по ходу эксперимента: Почему он не появлялся в первых двух случаях и
появился сейчас?
Ответ: Магнит был неподвижен, а теперь двигается.
Учитель: совершенно верно. Трудно было додуматься до главного, а именно
только движущийся магнит или меняющееся во времени магнитное поле может
возбудить электрический ток в катушке. Что же помешало Колладону сделать
это открытие?
Класс: Во время движения магнита он должен был находиться у гальванометра,
а он в это время был у магнита.
Учитель: Правильно. Открыть явление электромагнитной индукции помешала
неправильная постановка опыта.
Опр. Ток, который возникает в результате изменения магнитного поля,
называется индукционным.
Почему появился ток?
~ МП→~ЭП→~ЭТ
Опр. Электромагнитная индукция (ЭМИ) – это явление возникновения
электрического поля в пространстве, где существует переменное магнитное
поле.
А можно этот же опыт провести иначе? (Если в качестве магнита взять ещё одну
катушку, соединённую с источником питания). Одна катушка подключена к
источнику питания, создаёт магнитное поле, а во второй во время её движения
должен появиться электрический ток. (Вызванный к доске ученик проводит
эксперимент – поднимает и опускает катушку относительно сердечника).
Вот мы с вами и «открыли» явление электромагнитной индукции, которое
заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре,
который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо
движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий
магнитной индукции, пронизывающий контур, постоянно меняется.
Обсуждение результатов эксперимента
Способы получения электрического тока: (запись в тетрадях)
- движение магнита относительно катушки;
- движение катушки относительно магнита;
- замыкание и размыкание цепи;
- перемещение ползунка реостата;
- движение одной катушки относительно другой.
Что можно в цепочке ~ МП→~ЭП→~ЭТ убрать? (ЭТ – индикатор)
5
Опыт: я перемещаю постоянный магнит вверх и вниз. Что вы можете сказать о
пространстве вокруг магнита? (в пространстве существуют МП и ЭП)
Сейчас поговорим о применении электромагнитной индукции. Удивительно
далеко вперёд смотрел Майкл Фарадей. Ведь «польза» превращения магнетизма
в электричество выявилась много лет спустя. Электромагнитная индукция
используется в современной технике: электродинамический микрофон, в поездах
на магнитных подушках, в бытовых микроволновых СВЧ-печах,
трансформаторах, считывание видео и аудиоинформации с магнитных лент.
Фарадей вывел науку об электричестве из лаборатории. 3362 параграфа его
знаменитой книги «Опытные исследования по электричеству» - вот итог его
работы. Без появления этой книги (написанной без единой формулы, но
содержащей описание тончайших опытов) невозможно представить
электротехнику. Там указан путь к современным электрогенераторам. Фарадей
не только описал принцип действия нового устройства, но построил и испытал
его.
Работа с учебником – стр.165, п.3
Генератор постоянного тока – это устройство, преобразующее механическую
энергию в электрическую.
Состоит из ротора, статора, коллектора, щеток и полуколец
Принцип работы – явление ЭМИ
Применение - на электростанциях, тихоходные двигатели для ветряков
Преимущества –экологически чистые, малые энергетические потери, удобные в
применении.
Сегодня без генераторов мы не можем представить себе ни энергетику, ни
транспорт.
Открытие электромагнитной индукции подготовило почву для другого
грандиозного открытия, сделанного Герцем, - открытие электромагнитных
волн. А это, в свою очередь, вызвало развитие радио, телевидения.
Нельзя умолчать и о том, что явление электромагнитной индукции лежит в
основе действия телефона.
Вывод: Мы решили поставленную проблему: выяснили, что магнитное поле
может вызвать появление электрического тока, т.е. открыли явление
электромагнитной индукции.
Познакомились с историей этого вопроса
Осознали роль эксперимента в науке.
Расширили свой кругозор.
Пройденная тема очень важна для радиотехники.
Вопросы классу:
С какой целью Фарадей ставил опыты?
Почему не удалось сделать открытие швейцарскому физику Колладону?
6
Что необходимо изменить, чтобы в катушке появился индукционный ток?
В чем заключается явление электромагнитной индукции?
Почему ток называют индукционным?
В чем важность и величие открытия Фарадея?
Назовите устройства, в основе работы которых лежит явление электромагнитной
индукции?
1. Какое из перечисленных явлений называют электромагнитной индукцией:
нагревание проводника электрическим током;
возникновение электрического тока в замкнутом проводнике при изменении
магнитного потока через его контур;
возникновение электрического поля в пространстве, где находится
электрический заряд;
возникновение магнитного поля вокруг проводника с током. 2. Катушка
замкнута на гальванометр. В каких случаях в ней возникает электрический ток?
В катушку вдвигают постоянный магнит.
Катушку перемещают относительно постоянного магнита.
Только I случае;
Только II случае;
В обоих случаях;
Ни в одном из перечисленных случаев. 3. Открытия явления электромагнитной
индукции послужило основой для создания…
Генератора электрического тока;
Электродвигателя;
Реактивного двигателя;
Теплового двигателя.
4. В каком из перечисленных устройств не используется явление
электромагнитной индукции:
Электромагнит;
Велосипедный генератор;
Ручная зарядка для телефона;
Генератор.
5. Компания Motorola в 2001 году выпустила устройство с ручным приводом,
предназначенное для подзарядки мобильных телефонов. Вращая специальную
ручку, владелец телефона сам вырабатывает энергию. За 45 секунд можно
«накрутить» на 4-6 минут разговора или на несколько часов работы телефона в
пассивном режиме. Известно, что в основе работы лежит явление
электромагнитной индукции.
Предположите, какие части могут входить в состав данного устройства, как оно
работает.
V. Д/з: §30-чит, упр.27-п. –обяз., стр.171 № 13,14(10-12б)
7
Рефлексия
Оцени свою работу на уроке!
Мои умения и навыки
Я умею проводить опыты Фарадея
Я знаю, от чего зависит возникновение
индукционного тока в проводнике
Я знаю, что такое индукционный ток
Я знаю, как важно явление электромагнитной
индукции в технике
Общее впечатление от урока


