Файл: Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца, явление самоиндукции. Индуктивность Цели обучения, которые достигаются на данном уроке (ссылка на учебную программу).doc

Скачать файл (0,19Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.01.2024

Просмотров: 29

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Раздел долгосрочного плана:			Школа:
Дата:			ФИО учителя:
Класс: 10 класс			Количество присутствующих:			отсутствующих:
Тема урока:			Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца, явление самоиндукции. Индуктивность
Цели обучения, которые достигаются на данном уроке (ссылка на учебную программу)			анализируя эксперимент по электромагнитной индукции, объяснить возникновение электромагнитной индукции при изменении магнитного потока; знать и решать задачи, используя закон электромагнитной индукции Фарадея и правило Ленца; наблюдение явления электромагнитной индукции; исследование зависимости направления индукционного тока от изменения магнитного потока
Цели урока:			раскрыть сущность явления электромагнитной индукции; разъяснить правило Ленца и научить студентов пользоваться им для определения направления индукционного тока; разъяснить закон электромагнитной индукции и научить пользоваться им для проведения расчетов: показать практическую значимость изучаемого явления.
Критерии оценивания			применяет формулу Фарадея при решении задач; преобразует формулу, проводит правильные расчеты; анализирует закон Фарадея, определяет зависимость; объясняет возникновение электромагнитной индукции; анализирует возникновение электромагнитной индукции, определяет зависимость; приводит примеры применения электромагнитной индукции.
Языковые цели			Учащиеся смогут наблюдать явление электромагнитной индукции при проведении простейших экспериментов Специальная предметная лексика и терминология: магнитный поток, изменение магнитного потока, явление электромагнитной индукции Полезное (-ые) устойчивое (-ые) выражение (-я) для диалогов/письма Магнитный поток … Плотность магнитного потока … Электромагнитная индукция… ЭДС индукции… Направление индукционного тока… Правило Ленца… Закон Фарадея… ЭДС индукции в проводнике, движущемся в магнитном поле…
Привитие ценностей			Обучение всю жизнь; Ответственность; Здоровье
Межпредметные связи			Существование магнитного поля Земли (география)
Навыки использования ИКТ			перейти от объяснительно-иллюстрированного способа обучения к деятельностному, при котором ребенок становится активным субъектом учебной деятельности.
Предварительные знания			Понятие «магнитной поле» (физика, 8 класс)
План
Временное планирование	Планируемые мероприятия						Ресурсы
Начало 0-2мин	1. Вступительное слово учителя (Мобилизующее начало урока. Психологический настрой на урок.) Проверка выполнения домашнего задания (сочетания контроля, самоконтроля и взаимоконтроля) Цель: Проверить уровень усвоения учебного материала, выявить пробелы и скорректировать их. А)Актуализация опорных знаний Форма: коллективная Метод: индивидуальный Прием: вопрос-ответ
2- 10 мин 10-15 мин 15-40 мин 40-75 мин 75– 77 мин 77 -79 мин 79– 80 мин	Фронтальный опрос - В чем заключается гипотеза Ампера? - Что такое магнитная проницаемость? - Какие вещества называют пара- и диамагнетиками? - Что такое ферромагнетики? - Что такое ферриты? - Где применяются ферриты? - Откуда известно, что вокруг Земли существует магнитное поле? - Где находится Северный и Южный магнитные полюса Земли? - Какие процессы происходят в магнитосфере Земли? - Какова причина существования магнитного поля у Земли? Проблемная ситуация. Обсуждение в парах. Эксперимент 1 Магнитную стрелку на подставке поднесли к нижнему, а затем к верхнему концу штатива. Почему стрелка поворачивается к нижнему концу штатива с любой стороны южным полюсом, а к верхнему концу - северным концом? (Все железные предметы находятся в магнитном поле Земли. Под действием этого поля они намагничиваются,, причем нижняя часть предмета обнаруживает северный магнитный полюс, а верхняя - южный.) Эксперимент 2 В большой корковой пробке сделайте небольшой желобок для куска проволоки. Пробку опустите в воду, а сверху положите проволоку, располагая ее по параллели. При этом проволока вместе с пробкой поворачивается и устанавливается по меридиану. Почему? (Проволока была намагничена и устанавливается в поле Земли как магнитная стрелка.) 2. Подготовка к активному усвоению и осмысления учебного материала (решение задач) Цель: Обеспечить мотивацию и принятия учащимися цели учебно-познавательной деятельности. Форма: ППС и индивидуальная Метод: поисково-эвристический Между движущимися электрическими зарядами действуют магнитные силы. Магнитные взаимодействия описываются на основе представления о магнитном поле, существующем вокруг движущихся электрических зарядов. Электрические и магнитные поля порождаются одними и теми же источниками - электрическими зарядами. Можно предположить, что между ними есть связь. В 1831 г; М. Фарадей подтвердил этот экспериментально. Он открыл явление электромагнитной индукции. Эксперимент 1 Гальванометр подсоединяем к катушке, и будем выдвигать из нее постоянный магнит. Наблюдаем отклонение стрелки гальванометра, появился ток (индукционный). Ток в проводнике возникает, когда проводник оказывается в области действия переменного магнитного поля. Переменное магнитное поле Фарадей представлял как изменение числа силовых линий, пронизывающих поверхность, ограниченную данным контуром. Это число зависит от индукции В магнитного поля, от площади контура S и его ориентации в данном поле. Ф = BScosα - магнитный поток. Ф [Вб] Вебер. Индукционный ток может иметь разные направления, которые зависят от того, убывает или возрастает магнитный поток, пронизывающий контур. Правило, позволяющее определить направление индукционного тока, было сформулировано в 1833 г. Э. X. Ленцем. Эксперимент 2 В легкое алюминиевое кольцо вдвигаем постоянный магнит. Кольцо отталкивается от него, а при выдвигании притягивается к магниту. Результат не зависит от полярности магнита. Отталкивание и притягивание объясняется возникновением в нем индукционного тока. При вдвигании магнита магнитный поток через кольцо возрастает: отталкивание кольца при этом показывает, что индукционный ток в нем имеет такое направление, при котором вектор индукции его магнитного поля противоположен по направлению вектору индукции внешнего магнитного поля. Правило Ленца: Индукционный ток имеет всегда такое направление, что его магнитное поле препятствует любым изменениям магнитного потока, вызывающим появление индукционного тока. Открытие электромагнитной индукции Следующим важным шагом в развитии электродинамики после опытов Ампера было открытие явления электромагнитной индукции. Открыл явление электромагнитной индукции английский физик Майкл Фарадей (1791-1867). Фарадей, будучи еще молодым ученым, так же как и Эрстед, думал, что все силы природы связаны между собой и, более того, что они способны превращаться друг в друга. Интересно, что эту мысль Фарадей высказывал еще до установления закона сохранения и превращения энергии. Фарадей знал об открытии Ампера, о том, что он, говоря образным языком, превратил электричество в магнетизм. Раздумывая над этим открытием, Фарадей пришел к мысли, что если «электричество создает магнетизм», то и наоборот, «магнетизм должен создавать электричество». И вот еще в 1823 г. он записал в своем дневнике: «Обратить магнетизм в электричество». В течение восьми лет Фарадей работал над решением поставленной задачи. Долгое время его преследовали неудачи, и, наконец, в 1831 г. он решил ее - открыл явление электромагнитной индукции. Во-первых, Фарадей обнаружил явление электромагнитной индукции для случая, когда катушки намотаны на один и тот же барабан. Если в одной катушке возникает или пропадает электрический ток в результате подключения к ней или отключения от нее гальванической батареи, то в другой катушке в этот момент возникает кратковременный ток. Этот ток обнаруживается гальванометром, который присоединен ко второй катушке. Затем Фарадей установил наличие индукционного тока в катушке, когда к ней приближали или удаляли от нее катушку, в которой протекал электрический ток. Наконец, третий случай электромагнитной индукции, который обнаружил Фарадей, заключался в том, что в катушке появлялся ток, когда в нее вносили или же удаляли из нее магнит. Открытие Фарадея привлекло внимание многих физиков, которые также стали изучать особенности явления электромагнитной индукции. На очереди стояла задача установить общий закон электромагнитной индукции. Нужно было выяснить, как и от чего зависит сила индукционного тока в проводнике или от чего зависит значение электродвижущей силы индукции в проводнике, в котором индуцируется электрический ток. Эта задача оказалась трудной. Она была полностью решена Фарадеем и Максвеллом позже в рамках развитого ими учения об электромагнитном поле. Но ее пытались решить и физики, которые придерживались обычной для того времени теории дальнодействия в учении об электрических и магнитных явлениях. Кое-что этим ученым удалось сделать. При этом им помогло открытое петербургским академиком Эмилием Христиановичем Ленцем (1804-1865) правило для нахождения направления индукционного тока в разных случаях электромагнитной индукции. Ленц сформулировал его так: «Если металлический проводник движется поблизости от гальванического тока или магнита, то в нем возбуждается гальванический ток такого направления, что если бы данный проводник был неподвижным, то ток мог бы обусловить его перемещение в противоположную сторону; при этом предполагается, что покоящийся проводник может перемещаться только в направлении движения или в противоположном направлении». Это правило очень удобно для определения направления индукционного тока. Им мы пользуемся и сейчас, только оно сейчас формулируется несколько иначе, с употреблением понятия электромагнитной индукции, которое Ленц не использовал. Но исторически главное значение правила Ленца заключалось в том, что оно натолкнуло на мысль, каким путем подойти к нахождению закона электромагнитной индукции. Дело в том, что в этом правиле устанавливается связь между электромагнитной индукцией и явлением взаимодействии токов. Вопрос же о взаимодействии токов был уже решен Ампером. Поэтому установление этой связи на первых порах дало возможность определить выражение электродвижущей силы индукции в проводнике для ряда частных случаев. В общем виде закон электромагнитной индукции, как мы об этом сказали, был установлен Фарадеем и Максвеллом. Магнитный поток наглядно истолковывается как число линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность площадью S. Если за малое время Δt магнитный поток меняется на ΔФ, то скорость изменения потока Известно, что в цепи появляется электрический ток в том случае, если на свободные заряды проводника действуют сторонние силы. При изменении магнитного потока появляются сторонние силы, действие которых характеризует ЭДС. Сопротивление зависит от изменения магнитного потока. Закон электромагнитной индукции формулируется для ЭДС. Законом в таком виде можно пользоваться при равномерном изменении магнитного потока. В противном случае: Лабораторная работа № 10. Изучение явления электромагнитной индукции. 1. Инструктаж по ТБ. 2. Цели обучения по лабораторной работе 3. Порядок выполнения работы 4. Вопросы к лабораторной работе Рефлексия сегодня я узнал... было трудно… я понял, что… я научился… я смог… было интересно узнать, что… меня удивило… мне захотелось… Подведение итогов урока Домашнее задание §11.1, 11.211.3 Упр.25 (1,2,3)						http://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2015/01/09/otkrytie-elektromagnitnoy-induktsii
Дополнительная информация
Дифференциация - как Вы планируете оказать дополнительную поддержку? Какие задания Вы планируете дать более способным учащимся?				Оценка - как Вы планируете проверить знания учащихся?	Межучебные связи Проверка соблюдения правил охраны здоровья и безопасности ИКТ связи Связи значений
Все учащиеся будут: знать явление электромагнитной индукции Большинство учащихся будут: объяснять направление индукционного тока Некоторые учащиеся будут: смогут применять правило Ленца и закон Фарадея				Наблюдение, формативное оценивание	. Работа в парах и группах и обсуждение их работы с другими учащимися и преподавателем развивают уважение к мнению окружающих способность общаться надлежащим образом со сверстниками и со взрослыми.
Рефлексия Реалистичны ли задачи урока/учебные задачи? Что Вы выучили сегодня? Какова была учебная атмосфера? Удачна ли подготовленная мной учебная дифференциация? Соблюдал ли я время? Какие изменения я внес в план и почему?		Место, оставленное ниже, используйте для комментариев по проведенному уроку. Ответьте на наиболее важные вопросы по уроку, приведенные в графе слева.

Итоговая оценка Какие два момента наиболее успешны (рассмотрите преподавание и обучение)? 1: 2: Какие два момента улучшили урок (рассмотрите преподавание и обучение)? 1: 2: Что я узнал из урока о классе и отдельных людях, что я расскажу на следующем уроке?

Приложение к уроку

Лабораторная работа №10

Изучение явления электромагнитной индукции

Цель работы:  изучить условия возникновения индукционного тока, ЭДС индукции.

Оборудование: катушка, два полосовых магнита, миллиамперметр.

Теория

   Взаимная связь электрических и магнитных полей была установлена выдающимся английским физиком М. Фарадеем в 1831 г. Он открыл явление электромагнитной индукции.

   Многочисленные опыты Фарадея показывают, что с помощью магнитного поля можно получить электрический ток в проводнике.

   Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего контур.

   Ток, возникающий при явлении электромагнитной индукции, называют индукционным.

   В электрической цепи (рисунок 1) возникает индукционный ток, если есть движение магнита относительно катушки, или наоборот. Направление индукционного тока зависит как от направления движения магнита, так и от расположения его полюсов. Индукционный ток отсутствует, если нет относительного перемещения катушки и магнита.

Рисунок 1.

Строго говоря, при движении контура в магнитном поле генерируется не определенный ток , а определенная ЭДС

Рисунок 2.

Фарадей экспериментально установил, что при изменении магнитного потока в проводящем контуре возникает ЭДС индукции E_инд, равная скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой со знаком минус:

   Эта формула выражает закон Фарадея: э. д. с. индукции равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.

   Знак минус в формуле отражает правило Ленца.

   В 1833 году Ленц опытным путем доказал утверждение, которое называется правилом Ленца: индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток

.

   При возрастании магнитного потока Ф>0, а ε_инд < 0, т.е.   э. д. с. индукции вызывает ток такого направления, при котором его магнитное поле уменьшает магнитный поток через контур.

   При уменьшении магнитного потока Ф<0, а ε_инд > 0, т.е. магнитное поле индукционного тока увеличивает убывающий магнитный поток через контур.

   Правило Ленца имеет глубокий физический смысл – оно выражает закон сохранения энергии: если магнитное поле через контур увеличивается, то ток в контуре направлен так, что его магнитное поле направлено против внешнего, а если внешнее магнитное поле через контур уменьшается, то ток направлен так, что его магнитное поле поддерживает это убывающее магнитное поле.

   ЭДС индукции зависит от разных причин. Если вдвигать в катушку один раз сильный магнит, а в другой — слабый, то показания прибора в первом случае будут более высокими. Они будут более высокими и в том случае, когда магнит движется быстро. В каждом из проведённых в этой работе опыте направление индукционного тока определяется правилом Ленца. Порядок определения направления индукционного тока показан на рисунке 2.

   На рисунке синим цветом обозначены силовые линии магнитного поля постоянного магнита и линии магнитного поля индукционного тока. Силовые линии магнитного поля всегда направлены от N к S – от северного полюса к южному полюсу магнита.

   По правилу Ленца индукционный электрический ток в проводнике, возникающий при изменении магнитного потока, направлен таким образом, что его магнитное поле противодействует изменению магнитного потока. Поэтому в катушке направление силовых линий  магнитного поля противоположно силовым линиям постоянного магнита, ведь магнит движется в сторону катушки. Направление тока находим по правилу буравчика: если буравчик (с правой нарезкой) ввинчивать так, чтобы его поступательное движение совпало с направлением линий индукции в катушке, тогда направление вращения рукоятки буравчика совпадает с направлением индукционного тока.

   Поэтому ток через миллиамперметр течёт слева направо, как показано на рисунке 1 красной стрелкой. В случае, когда магнит отодвигается от катушки, силовые линии магнитного поля индукционного тока будут совпадать по направлению с силовыми линиями постоянного магнита, и ток будет течь справа налево.

Ход работы.

Подготовьте для отчета таблицу и по мере проведения опытов заполните её.

№ п/п	Действия с магнитом и катушкой	Показания милли-амперметра, мА	Направления отклонения стрелки миллиампер-метра (вправо, влево или не откланяется)	Направление индукционного тока (по правилу Ленца)
1	Быстро вставить магнит в катушку северным полюсом
2	Оставить магнит в катушке неподвижным после опыта 1
3	Быстро вытащить магнит из катушки
4	Быстро приблизить катушку к северному полюсу магнита
5	Оставить катушку неподвижной после опыта 4
6	Быстро вытащить катушку от северного полюса магнита
7	Медленно вставить в катушку магнит северным полюсом
8	Медленно вытащить магнит из катушки
9	Быстро вставить в катушку 2 магнита северными полюсами
10	Быстро вставить магнит в катушку южным полюсом
11	Быстро вытащить магнит из катушки после опыта 10
12	Быстро вставить в катушку 2 магнита южными полюсами