Урок в 9 классе по теме: «Явление электромагнитной индукции»

Урок в 9 классе по теме: «Явление электромагнитной индукции»
Цель урока: Организовать
электромагнитной индукции



деятельность
учащихся
по
изучению
явления
Проблема.
Открытие М.Фарадея
Опыты Фарадея и их
описание
Майкл Фарадей
Педагогические технологии:


Компьютерные, цифровой лаборатории «Архимед»,
Проблемное обучение,
 Деятетельностного подхода
Постановка проблемы
1. Назовите свойства магнитного поля, которые вы изучали предыдущем
уроке?
2. Есть ли связь между электрическими и магнитными явлениями?
3. Вокруг проводника с током существует магнитное поле.
После опыта Х.Эрстеда, который показал, что электрический ток порождает магнитное
поле, стало понятно насколько тесно связаны электрические и магнитные явления
Можно ли с помощью магнитного поля получить электрический ток?
1
В 1820 г. Фарадей узнает об открытии Эрстеда, и с этих пор его мысли поглощают
электричество и магнетизм.
Майкл Фарадей (22 сентября 1791 г.- 25 августа 1867 г.) -великий английский учёный
В 1821 г. великий английский учёный записал в своём дневнике: “Превратить магнетизм в
электричество”,
т.е. нельзя ли с помощью магнитного поля «создать» электрический ток. Через 10 лет эта
задача была им решена.
Тема нашего урока – «явление электромагнитной индукции».
Электрический ток, рассуждал Фарадей, способен намагнитить кусок железа. Не
может ли магнит в свою очередь вызвать появление электрического тока? Долгое
время эту связь обнаружить не удавалось.
Какого рода случайности могли помешать открытию, показывает следующий факт.
Почти одновременно с Фарадеем получить электрический ток в катушке с помощью
магнита пытался швейцарский физик Колладон. При работе он пользовался
гальванометром, лёгкая магнитная стрелка которого помещалась внутри катушки
прибора. Чтобы магнит не оказывал непосредственного влияния на стрелку, концы
катушки, в которую Колладон вдвигал магнит, надеясь получить в ней ток, были
выведены в соседнюю комнату и там присоединены к гальванометру. Вставив магнит
в катушку, Колладон шёл в соседнюю комнату и с огорчением убеждался, что
гальванометр не показывает тока.
Трудно было додуматься до главного, а именно: только движущийся магнит, или
меняющееся во времени магнитное поле, может возбудить электрический ток в
катушке.
Стоило бы ему всё время наблюдать за гальванометром, а кого-нибудь попросить заняться
магнитом, замечательное открытие было бы сделано. Но этого не случилось. Покоящийся
относительно катушки магнит не вызывает в ней тока. До конца своих дней Колладон,
проживший 90 лет, упрекал себя за то, что допустил такую досадную ошибку.
Опыты, на которых мы попытаемся понять в чем заключается явление
электромагнитной индукции. Опыты проводятся двумя разными способами.
1. С использованием практического оборудования.
2. С помощью цифровой лаборатории «Архимед» и датчика тока.
Опыт №1
1. История учит, что явление
электромагнитной индукцию было
открыто в тот момент, когда лаборант
разомкнул цепь электромагнита (катушка
провода, по которой идет ток. На рисунке
к нему подходят красные провода) - ток
возник в катушке, в которую был он
2
2.
3.
4.
5.
вставлен (синие провода на рисунке
идуут к прибору именно от этой
катушки). Возникший ток называется
индукционным.
Индукционный ток возникает также и
при замыкании цепи.
Ток возникает кратковременный. Если
изменений никаких нет, индукционного
тока тоже нет.
Наблюдаем различное направление
индукционного тока при замыкании и
размыкании цепи электромагнита.
очевидно, что возникновение
индукционного тока в этом опыте
связано с изменением магнитного поля
при замыкании и размыкании цепи
электромагнита.
Опыт №2
1. Индукционный ток возникает в катушке,
которая подключена к прибору, при
движении электромагнита.
2. Величина тока зависит от скорости
движения электромагнита.
3. Направление индукционного тока
зависит от направления движения
электромагнита (вставляем или
вынимаем).
4. очевидно, что возникновение
индукционного тока в этом опыте
связано с изменением магнитного поля
при движении электромагнита.
Опыт №3
1. Индукционный ток возникает в катушке,
которая подключена к прибору, при
движении полосового магнита.
2. Величина тока зависит от скорости
движения магнита.
3. Направление индукционного тока
зависит от направления движения
магнита (вставляем или вынимаем).
4. Направление тока зависит от того, каким
полюсом мы вставляем магнит в
катушку.
5. очевидно, что возникновение
индукционного тока в этом опыте
3
связано с изменением магнитного поля
при движении магнита.
Датчик тока

Датчик позволяет измерять
силу тока в диапазоне от 2.5мА до 2А. Частота опроса
датчика может меняться от 1
раза в час до 20 кГц, что
позволяет изучать быстро
протекающие процессы в
электрических цепях.
Выводы
Условия возникновения электромагнитной индукции:
Переменное магнитное поле
Замкнутый проводник
Переменное магнитное поле порождает электрический ток в замкнутом контуре.
Опыт с замкнутым и разомкнутым алюминиевым кольцом.
Способы получения переменного магнитного поля:
Движение катушки, движение магнита, замыкание и размыкания ключа (цепи).
Железный сердечник усиливает магнитное поле.
4



Явление наблюдается только во время процесса (когда что-то меняется),
Величина тока зависит от скорости процесса
В описанных опытах явление МИ возникает, когда меняется или магнитная
индукция или угол между вектором магнитной индукции и нормалью к площадке.
Это наводит на мысль о том, что на самом деле решающее значение имеет
изменение потока магнитной индукции.
М. Фарадей работал с ассистентом. В этом качестве артиллерийский сержант Андерсен
пребывал в течение сорока лет. Андерсен отличался интересной чертой - он серьезно
считал, что сам выдумывает и исполняет фарадеевские опыты и оставляет на долю того
"пустые разговоры" Когда Фарадей вдвигал в катушку сердечник, именно Андерсен
заметил отклонение стрелки прибора.
Вот как об этом писал Фарадей: ''Я взял цилиндрический магнитный брусок и ввел
один его конец в просвет спирали из медной проволоки, соединенной с
гальванометром. Потом я быстрым движением втолкнул магнит внутрь спирали на
всю его длину, и стрелка гальванометра испытала толчок. Затем я так же быстро
вытащил магнит из спирали, и стрелка опять качнулась, но в противоположную
сторону. Эти качания стрелки повторялись всякий раз, как магнит вталкивался или
выталкивался. Это значит, что электрическая волна возникает только при движении
магнита, а не в силу свойств, присущих ему в покое''.
Явление электромагнитной индукции 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,
пронизывающих контур, меняется.
Оно было открыто 29 августа 1831г.
Первоначально была открыта электромагнитная индукция в неподвижных друг
относительно друга проводниках при замыкании и размыкании цепи. Затем, ясно
понимая, что сближение или удаление проводников с током должно приводить к тому же
результату, что и замыкание и размыкание цепи, Фарадей с помощью опытов доказал, что
ток возникает при перемещении катушек друг относительно друга. Знакомый с трудами
Ампера, Фарадей понимал, что магнит – это совокупность маленьких токов,
циркулирующих в молекулах. 17 октября, как зарегистрировано в его лабораторном
журнале, был обнаружен индукционный ток в катушке во время вдвигания (или
выдвигания) магнита.
В течение одного месяца Фарадей опытным путём открыл все существенные особенности
явления электромагнитной индукции. В настоящее время опыты Фарадея может провести
каждый. Для этого надо иметь две катушки, магнит, батарею элементов и достаточно
чувствительный гальванометр. Сам Фарадей уловил то общее, от чего зависит появление
индукционного
тока
в
опытах,
которые
внешне
выглядят
по-разному.
В замкнутом проводящем контуре возникает ток при изменении числа линий
магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром. И чем
быстрее меняется число линий магнитной индукции, тем больше возникающий
индукционный ток. При этом причина изменения числа линий магнитной индукции
совершенно безразлична. Это может быть и изменение числа линий индукции вследствие
движения контура в неоднородном магнитном поле, густота линий которого меняется в
пространстве (рис.1):
5
Применение электромагнитной индукции:
Трансформаторы (опыты: контур с лампочкой, две катушки и лампочка, алюминиевое
кольцо)
Индукционный генератор (основной источник энергии) - опыт
Индукционная сварка и плавка металлов
Генератор переменного тока.
Динамо машина
Фонарь жучок.
Техника безопасности
Во время грозы срабатывают предохранители, отключение антенн, выключение
телевизора и холодильника (или других электрических приборов). Отключать мобильный
телефон.
Домашнее задание: записи в тетради, Учебник параграф 49, Упражнение 39 (1,2) Изучить
и проработать лабораторную работу 4 стр235
6