Индукция магнитного поля

Цели урока:

Стратегические: овладение школьными знаниями об экспериментальных фактах, понятиях, законах, теориях, методах физической науки; о современной научной картине мира; усвоение школьниками идей единства строения материи и неисчерпаемости процесса ее познания, понимание роли практики в познании физических явлений и законов; формирование познавательного интереса к физике и технике, развитие творческих способностей, осознанных мотивов учения; подготовка к продолжению образования и сознательному выбору профессии.

Тактические: познакомить учащихся с понятиями: магнитное поле, однородное и неоднородное поле, силовые линии. Показать взаимосвязь электрического и магнитного полей, действие магнитного поля на электрические заряды, магнитного поля, магнитная индукция явление электромагнитной индукции. Формировать умение графически изображать магнитное поле прямолинейного проводника с током, витка с током. Показать практическую значимость изучения магнитного поля.

Оперативные: Учащиеся должны уметь дать определения магнитной индукции и линий магнитной индукции; записывать формулу определяющую величину магнитной индукции; применять формулу определяющую величину магнитной индукции и правило правой руки при решении задач.

ХОД УРОКА

1. Организационный момент.

Приветствие, выявление отсутствующих, проверка готовности учащихся к уроку.

2. Поверка домашнего задания.

Фронтальный опрос:

Чем создается магнитное поле?

Как обнаруживается магнитное поле?

Как определить направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?

Сформулируйте правило левой руки для проводника с током (частицы) находящегося в магнитном поле?

Что принимается за направление тока во внешней части электрической цепи?

В каком случае сила действия магнитного поля на проводник с током ил движущеюся заряженную частицу равна нулю?

Карточки – смотрите документ

3. Изучение нового материала.

Многие из вас наверняка замечали, что одни магниты создают в пространстве более сильные поля, чем другие..

Магнитное поле характеризуется векторной физической величиной, которая обозначается символом  и называется индукцией магнитного поля (или магнитной индукцией).

Поясним, что это за величина.

Демонстрация эксперимента

1. К концам весов с одной стороны прикреплен проводник, с другой чаша с гирями. Проводник помещен в постоянное магнитное поле.

Что показывают весы? (Весы показывают, что массы проводника и чаши с гирями равны)

Что можно сказать о силах, действующих на плечи весов? (На плечи весов действует сила тяжести. Эти силы равны)

Что будет, если мы поместим на чашу весов еще одну гирю? (Чаша перевесит проводник с током, так как масса увеличилась, то и сила тяжести действующая на чашу будет больше)

Уравновесим весы, а затем пустим по проводнику ток. Что произойдет? Почему? (Вокруг проводника с током возникнет магнитное поле, направление которого можно определить по правилу правой руки. Магнитное поле проводника и магнитное поле магнита будут взаимодействовать. Весы выйдет из положения равновесия)

Куда должен течь ток, чтобы плечо весов с проводником перевесило чашу с гирями? Как определить направление тока? (Мы знаем направление линий магнитной индукции постоянного магнита и направление силы, с которой магнитное поле магнита действует на проводник с током. По правилу левой руки можно определить направление тока. Ток должен течь от нас)

2. По проводнику начинает течь ток. Плечо весов с проводником опускается.

Как вычислить силу, с которой магнитное поле действует на проводник с током? (Нужно уравновесить плечи весов и по формуле  рассчитать силу тяжести гирь, которые мы использовали для уравновешивания весов. Эта сила будет равна силе с которой магнитное поле действует на проводник с током)

Модуль этой силы зависит от самого магнитного поля, длинны проводника и силы тока, протекающего в этом проводнике.

Отношение силы к длине проводника и силе тока есть величина постоянная. Это отношение зависит только от поля и служит его количественной характеристикой, и называется модулем вектора магнитной индукции.

Модуль вектора магнитной индукции В равен отношению модуля силы F, с которой магнитное поле действует на расположенный перпендикулярно магнитным линиям проводник с током, к силе тока I в проводнике и его длине l.

Весь материал - смотрите документ.

Тип урока: изучение нового материала

Цели урока:

Стратегические: овладение школьными знаниями об экспериментальных фактах, понятиях, законах, теориях, методах физической науки; о современной научной картине мира; усвоение школьниками идей единства строения материи и неисчерпаемости процесса ее познания, понимание роли практики в познании физических явлений и законов; формирование познавательного интереса к физике и технике, развитие творческих способностей, осознанных мотивов учения; подготовка к продолжению образования и сознательному выбору профессии.

Тактические: познакомить учащихся с понятиями: магнитное поле, однородное и неоднородное поле, силовые линии. Показать взаимосвязь электрического и магнитного полей, действие магнитного поля на электрические заряды, магнитного поля, магнитная индукция явление электромагнитной индукции. Формировать умение графически изображать магнитное поле прямолинейного проводника с током, витка с током. Показать практическую значимость изучения магнитного поля.

Оперативные: Учащиеся должны уметь дать определения магнитной индукции и линий магнитной индукции; записывать формулу определяющую величину магнитной индукции; применять формулу определяющую величину магнитной индукции и правило правой руки при решении задач.

Оформление доски (экрана):

План урока:

ХОД УРОКА

1. Организационный момент.

Приветствие, выявление отсутствующих, проверка готовности учащихся к уроку.

1. Поверка домашнего задания.

Фронтальный опрос:

• Чем создается магнитное поле?

• Как обнаруживается магнитное поле?

• Как определить направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?

• Сформулируйте правило левой руки для проводника с током (частицы) находящегося в магнитном поле?

• Что принимается за направление тока во внешней части электрической цепи?

• В каком случае сила действия магнитного поля на проводник с током ил движущеюся заряженную частицу равна нулю?

Карточки

1. Магнитное поле можно обнаружить по его действию на...

1. мелкие кусочки бумаги;

2. движущийся электрон;

3. подвешенный на нити легкий заряженный шарик;

4. пластмассовую расческу.

1. Как можно изменить направление движения проводника с током в магнитном поле?

1. В каком направлении должен двигаться проводник, расположенный перпендикулярно к плоскости чертежа, если ток в проводнике идет от наблюдателя?

1. Определите направление тока в проводнике, находящемся в магнитном поле. Стрелка указывает направление движения проводника.

1. Магнитное поле можно обнаружить по его действию на ...

1. неподвижную наэлектризованную стеклянную палочку;

2. стрелку компаса;

3. движущийся незаряженный шарик;

4. неподвижный незаряженный шарик.

1. От чего зависит направление силы, действующей на проводник с током, находящийся в магнитном поле?

1. На какие части рамки не действуют силы со стороны магнитного поля?

1. Определите полюса магнита, если известно, что при направлении тока от наблюдателя, проводник перемещается вправо.

1. Причиной магнитного взаимодействия является то, что...

1. тела имеют массы;

2. тела движутся;

3. тела имеют некомпенсированные неподвижные заряды;

4. в состав тел входят движущиеся заряженные частицы.

3. Изучение нового материала.

Многие из вас наверняка замечали, что одни магниты создают в пространстве более сильные поля, чем другие..

Магнитное поле характеризуется векторной физической величиной, которая обозначается символом и называется индукцией магнитного поля (или магнитной индукцией).

Поясним, что это за величина.

Демонстрация эксперимента

1. К концам весов с одной стороны прикреплен проводник, с другой чаша с гирями. Проводник помещен в постоянное магнитное поле.

• Что показывают весы? (Весы показывают, что массы проводника и чаши с гирями равны)

• Что можно сказать о силах, действующих на плечи весов? (На плечи весов действует сила тяжести. Эти силы равны)

• Что будет, если мы поместим на чашу весов еще одну гирю? (Чаша перевесит проводник с током, так как масса увеличилась, то и сила тяжести действующая на чашу будет больше)

• Уравновесим весы, а затем пустим по проводнику ток. Что произойдет? Почему? (Вокруг проводника с током возникнет магнитное поле, направление которого можно определить по правилу правой руки. Магнитное поле проводника и магнитное поле магнита будут взаимодействовать. Весы выйдет из положения равновесия)

• Куда должен течь ток, чтобы плечо весов с проводником перевесило чашу с гирями? Как определить направление тока? (Мы знаем направление линий магнитной индукции постоянного магнита и направление силы, с которой магнитное поле магнита действует на проводник с током. По правилу левой руки можно определить направление тока. Ток должен течь от нас)

1. По проводнику начинает течь ток. Плечо весов с проводником опускается.

• Как вычислить силу, с которой магнитное поле действует на проводник с током? (Нужно уравновесить плечи весов и по формуле рассчитать силу тяжести гирь, которые мы использовали для уравновешивания весов. Эта сила будет равна силе с которой магнитное поле действует на проводник с током)

Модуль этой силы зависит от самого магнитного поля, длинны проводника и силы тока, протекающего в этом проводнике.

Отношение силы к длине проводника и силе тока есть величина постоянная. Это отношение зависит только от поля и служит его количественной характеристикой, и называется модулем вектора магнитной индукции:

Модуль вектора магнитной индукции В равен отношению модуля силы F, с которой магнитное поле действу­ет на расположенный перпендикулярно магнитным линиям проводник с током, к силе тока I в проводнике и его длине l.

В СИ единица измерения магнитной индукции называется тесла (Тл).

Тл = 1 Н/(А∙м).

Магнитная индукция в 1 Тесла действует с силой 1 Н, на проводник длинной 1 м по которому течет ток 1 А.

Ранее для изображения магнитных полей мы пользовались линиями, которые называли магнитными линиями, теперь мы можем дать определение этим линиям.

Итак, магнитными линиями или линиями магнитной индукции называются линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением вектора магнитной индукции.

Мы с вами узнали, что называется индукцией магнитного поля. Попробуйте теперь дать определение однородному и неоднородному магнитному полю.

Магнитное поле называется однородным, если во всех его точках магнитная индукция одинакова. В противном случае поле называется неоднородным.

Если у учащихся возникают затруднения, им задаются наводящие вопросы:

• Какой величиной характеризуется магнитное поле?

• Каким словом можно заменить слово «однородны»?

4. Решение задач.

Задача 1. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длинной активной части 5 см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно вектору индукции магнитного поля.

Задача 2. Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 20 см и массой 4 г равна 10 А. Найти индукцию (модуль и направление) магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера.

Задача 3. В магнитное поле с индукцией В поместили проводник с током. Через некоторое время силу тока в проводнике уменьшили в 2 раза. Изменилась ли при этом индукция В магнитного поля, в которое был помещен проводник? Сопровождалось ли уменьшение силы тока изменением какой-либо другой физической величины? Если да, то что это за величина и как она изменилась?

Ответ: индукция магнитного поля не изменилась, т.к. действующая на проводник сила уменьшилась в 2 раза.

5. Итог урока.

Сегодня на уроке мы познакомились с понятиями магнитная индукция и линии магнитной индукции. Получили форуму для вычисления магнитной индукции действующей на проводник с током. Посмотрели применение этой формулы при решении задач.

Домашнее задание: §22.

Задача. С какой силой действует магнитное поле индукцией 10 мТл на проводник, в котором сила тока 50 А, если длина активной части проводника 0,1 м? Линии индукции поля и ток взаимно перпендикулярны.