Pokud se změní magnetické pole nestane, pak už žádné nebudou elektrický proud. I když existuje magnetické pole. Můžeme říci, že indukovaný elektrický proud je přímo úměrný za prvé počtu závitů a za druhé rychlosti magnetického pole, se kterou se toto magnetické pole mění vzhledem k závitům cívky.
Rýže. 3. Na čem závisí velikost indukčního proudu?
K charakterizaci magnetického pole se používá veličina zvaná magnetický tok. Charakterizuje magnetické pole jako celek, o tom budeme hovořit v další lekci. Nyní pouze poznamenáme, že jde o změnu magnetického toku, tzn. počet siločar magnetického pole pronikající proudovým obvodem (například cívkou) vede k tomu, že se v tomto obvodu objeví indukční proud.
Fyzika. 9. třída
Téma: Elektromagnetické pole
Lekce 44 Magnetický tok
Eryutkin E.S., učitel fyziky nejvyšší kategorie Střední škola GOU č. 1360
Zavedení. Faradayovy experimenty
Pokračujeme ve studiu tématu „Elektromagnetická indukce“ a podívejme se blíže na takový koncept, jako je magnetický tok.
Již víte, jak jev detekovat elektromagnetická indukce- pokud dojde ke zkřížení uzavřeného vodiče magnetické čáry, vzniká v tomto vodiči elektrický proud. Tento proud se nazývá indukce.
Nyní si proberme, jak tento elektrický proud vzniká a co je důležité, aby se tento proud objevil.
Za prvé, pojďme se obrátit na Faradayův experiment a znovu se podívejte na jeho důležité vlastnosti.
Takže máme ampérmetr, cívku s velký počet závitů, který je na tento ampérmetr zkratován.
Vezmeme magnet a stejně jako v předchozí lekci tento magnet spustíme dovnitř cívky. Šipka se odchyluje, to znamená, že v tomto obvodu je elektrický proud.
Rýže. 1. Zkušenosti s detekcí indukčního proudu.
Ale když je magnet uvnitř cívky, není v obvodu žádný elektrický proud. Jakmile se ale pokusíte tento magnet z cívky vyjmout, v obvodu se opět objeví elektrický proud, ale směr tohoto proudu se změní na opačný.
Upozorňujeme také, že hodnota elektrického proudu, který obvodem protéká, závisí také na vlastnostech samotného magnetu. Pokud vezmete další magnet a provedete stejný experiment, hodnota proudu se výrazně změní, v v tomto případě proud se zmenší.
Po provedení experimentů můžeme dojít k závěru, že elektrický proud, který vzniká v uzavřeném vodiči (v cívce), je spojen s magnetickým polem permanentního magnetu.
Jinými slovy, elektrický proud závisí na nějaké charakteristice magnetického pole. A takovou charakteristiku jsme již představili - magnetická indukce.
Připomeňme, že magnetická indukce se označuje písmenem, je to vektorová veličina. A magnetická indukce se měří v Tesle.
⇒ - Tesla - na počest evropského a amerického vědce Nikoly Tesly.
Magnetická indukce charakterizuje vliv magnetického pole na vodič s proudem umístěný v tomto poli.
Ale když mluvíme o elektrickém proudu, musíme pochopit, že elektrický proud, a to víte od 8. třídy, vzniká pod vlivem elektrické pole.
Můžeme tedy dojít k závěru, že elektrický indukční proud se objevuje v důsledku elektrického pole, které se zase vytváří v důsledku působení magnetického pole. A tohoto vztahu je přesně dosaženo magnetický tok.
Učitel fyziky, SOŠ č. 58, Sevastopol, Safronenko N.I.
Téma lekce: Faradayovy experimenty. Elektromagnetická indukce.
Laboratorní práce„Studie fenoménu elektromagnetické indukce“
Cíle lekce : Poznat/rozumět: definice jevu elektromagnetické indukce. Umět popsat a vysvětlit elektromagnetickou indukci,být schopen provádět pozorování přírodní jevy, použijte jednoduché měřicí přístroje studovat fyzikální jevy.
- vývoj: rozvíjet logické myšlení, kognitivní zájem, pozorování.
- vzdělávací: Vytvořit důvěru v možnost poznat přírodu,nutnostmoudré využití vědeckých úspěchů pro další vývoj lidská společnost, úcta k tvůrcům vědy a techniky.
Zařízení: Elektromagnetická indukce: cívka s galvanometrem, magnet, cívka s jádrem, zdroj proudu, reostat, cívka s jádrem, kterým protéká střídavý proud, těleso a kroužek se štěrbinou, cívka se světlem žárovka. Film o M. Faradayovi.
Typ lekce: kombinovaná lekce
Metoda lekce: částečně rešeršní, vysvětlující a názorné
§21(str.90-93), na otázky odpovídejte ústně str.90, test 11 str.108
Laboratorní práce
Studium jevu elektromagnetické indukce
Účel práce: zjistit
1) za jakých podmínek se v uzavřeném obvodu (cívce) objeví indukovaný proud;
2) co určuje směr indukčního proudu;
3) na čem závisí síla indukčního proudu?
Zařízení : miliampérmetr, cívka, magnet
Průběh lekce.
Připojte konce cívky ke svorkám miliampérmetru.
1. Zjistěte co Elektrický proud (indukce) v cívce vzniká, když se uvnitř cívky změní magnetické pole. Změny v magnetickém poli uvnitř cívky mohou být způsobeny pohybem magnetu do cívky nebo z cívky.
A) Vložte magnet s jižním pólem do cívky a poté jej vyjměte.
B) Vložte magnet se severním pólem do cívky a poté jej vyjměte.
Objeví se při pohybu magnetu v cívce proud (indukce)? (Když se magnetické pole změní, objeví se uvnitř cívky indukovaný proud?)
2. Zjistěte co směr indukčního proudu závisí na směru pohybu magnetu vůči cívce (magnet se přidává nebo ubírá) a na jakém pólu se magnet vkládá nebo odebírá.
A) Vložte magnet s jižním pólem do cívky a poté jej vyjměte. Pozorujte, co se stane s miliampérmetrovou střelkou v obou případech.
B) Vložte magnet se severním pólem do cívky a poté jej vyjměte. Pozorujte, co se stane s miliampérmetrovou střelkou v obou případech. Nakreslete směr vychýlení jehly miliampérmetru:
Magnetické póly
Navíjet
Z navijáku
severní pól
3. Zjistěte co síla indukčního proudu závisí na rychlosti magnetu (rychlosti změny magnetického pole v cívce).
Pomalu vložte magnet do cívky. Sledujte hodnotu miliampérmetru.
Rychle vložte magnet do cívky. Sledujte hodnotu miliampérmetru.
Závěr.
Postup lekce
Cesta k poznání? Je snadné jí porozumět. Odpověď může být jednoduchá: „Děláte chyby a chybujete znovu, ale pokaždé méně, méně. Doufám, že dnešní lekce bude na této cestě poznání o jednu méně. Naše lekce je věnována fenoménu elektromagnetické indukce, který 29. srpna 1831 objevil anglický fyzik Michael Faraday. Je to vzácný případ, kdy je datum nového pozoruhodného objevu známo tak přesně!
Jev elektromagnetické indukce je jev výskytu elektrického proudu v uzavřeném vodiči (cívce) při změně vnějšího magnetického pole uvnitř cívky. Proud se nazývá indukce. Indukce - vedení, přijímání.
Cíl lekce: studovat fenomén elektromagnetické indukce, tzn. za jakých podmínek se v uzavřeném obvodu (cívce) objeví indukční proud zjistěte, co určuje směr a velikost indukčního proudu.
Současně se studiem materiálu budete provádět laboratorní práce.
Na začátku 19. století (1820), po pokusech dánského vědce Oersteda, vyšlo najevo, že elektrický proud vytváří kolem sebe magnetické pole. Pojďme si tento zážitek znovu připomenout. (Student vypráví Oerstedův experiment ). Poté vyvstala otázka, zda je možné získat proud pomocí magnetického pole, tzn. proveďte opačnou akci. V první polovině 19. století se vědci vrhli právě na takové experimenty: začali hledat možnost vytvoření elektrického proudu vlivem magnetického pole. M. Faraday si do svého deníku napsal: „Přeměňte magnetismus na elektřinu.“ A ke svému cíli jsem kráčel téměř deset let. S úkolem se vypořádal bravurně. Jako připomínku toho, na co by měl vždy myslet, nosil v kapse magnet. Touto lekcí vzdáme hold velkému vědci.
Vzpomeňme na Michaela Faradaye. kdo to je? (Student mluví o M. Faradayovi ).
Syn kováře, doručovatel novin, knihař, samouk, který samostatně studoval fyziku a chemii z knih, laborant vynikajícího chemika Deviho a nakonec vědec, odvedl spoustu práce, projevil vynalézavost , vytrvalost a vytrvalost, dokud nedostal elektrický proud pomocí magnetického pole.
Udělejme si výlet do těch vzdálených časů a zopakujme Faradayovy experimenty. Faraday je považován za největšího experimentátora v historii fyziky.
N S
1) 2)
SN
Magnet byl vložen do cívky. Při pohybu magnetu v cívce byl zaznamenán proud (indukce). První schéma bylo docela jednoduché. Za prvé, M. Faraday použil při svých experimentech cívku s velkým počtem závitů. Cívka byla připojena k miliampérmetrovému zařízení. Nutno říci, že v těch vzdálených dobách toho nebylo dost dobré nástroje pro měření elektrického proudu. Proto jsme použili neobvyklé technické řešení: vzali magnetickou střelku, vedle ní položili vodič, kterým protékal proud, a podle výchylky magnetické střelky usoudili protékající proud. Proud budeme posuzovat na základě odečtů miliampérmetrů.
Studenti pokus reprodukují, provedou krok 1 v laboratorní práci. Všimli jsme si, že ručička miliampérmetru se odchyluje od své nulové hodnoty, tzn. ukazuje, že při pohybu magnetu se v obvodu objeví proud. Jakmile se magnet zastaví, šipka se vrátí do nulové polohy, to znamená, že v obvodu není elektrický proud. Proud se objeví, když se magnetické pole uvnitř cívky změní.
Došli jsme k tomu, o čem jsme mluvili na začátku hodiny: dostali jsme elektrický proud pomocí měnícího se magnetického pole. To je první zásluha M. Faradaye.
Druhou zásluhou M. Faradaye je, že zjistil, na čem závisí směr indukčního proudu. I toto založíme.Studenti provedou krok 2 v laboratorní práci. Vraťme se k bodu 3 laboratorní práce. Zjistíme, že síla indukčního proudu závisí na rychlosti pohybu magnetu (rychlosti změny magnetického pole v cívce).
Jaké závěry učinil M. Faraday?
Elektrický proud se objeví v uzavřeném obvodu, když se magnetické pole změní (pokud magnetické pole existuje, ale nemění se, pak není žádný proud).
Směr indukčního proudu závisí na směru pohybu magnetu a jeho pólů.
Síla indukčního proudu je úměrná rychlosti změny magnetického pole.
Druhý experiment M. Faradaye:
Vzal jsem dvě cívky na společné jádro. Jeden jsem připojil k miliampérmetru a druhý pomocí klíče ke zdroji proudu. Jakmile byl obvod uzavřen, miliampérmetr ukázal indukovaný proud. Když se otevřela, také ukazovala proud. Zatímco je okruh uzavřen, tzn. v obvodu teče proud, miliampérmetr žádný proud neukázal. Magnetické pole existuje, ale nemění se.
Uvažujme moderní verze experimenty M. Faradaye. Do cívky spojené s galvanometrem vložíme a vyjmeme elektromagnet a jádro, zapínáme a vypínáme proud a pomocí reostatu měníme sílu proudu. Na jádru cívky, kterým protéká střídavý proud, je umístěna cívka s žárovkou.
Zjistilo se podmínky výskyt indukčního proudu v uzavřeném obvodu (cívce). A co jedůvod jeho výskyt? Připomeňme si podmínky existence elektrického proudu. Jsou to: nabité částice a elektrické pole. Měnící se magnetické pole totiž vytváří v prostoru elektrické pole (vír), které působí na volné elektrony v cívce a uvádí je do směrového pohybu, čímž vzniká indukční proud.
Magnetické pole se mění, množství elektrické vedení magnetické pole přes uzavřenou smyčku. Pokud rámem otáčíte v magnetickém poli, objeví se v něm indukovaný proud.Zobrazit model generátoru.
Objev fenoménu elektromagnetické indukce měl velký význam pro rozvoj techniky, pro vytvoření generátorů, s jejichž pomocí elektrická energie, které se nacházejí u energetických průmyslových podniků (elektráren).Od 12:02 se promítá film o M. Faradayovi „Od elektřiny ke generátorům energie“.
Transformátory fungují na principu elektromagnetické indukce, pomocí které přenášejí elektřinu beze ztrát.Na displeji je zobrazeno elektrické vedení.
Fenomén elektromagnetické indukce se využívá při provozu defektoskopu, s jehož pomocí zkoumají ocelové nosníky, kolejnice (nehomogenity v paprsku deformují magnetické pole a v cívce defektoskopu se objeví indukční proud).
Rád bych si vzpomněl na slova Helmholtze: „Dokud budou lidé využívat výhod elektřiny, budou si pamatovat jméno Faraday.“
"Ať jsou svatí ti, kteří v tvůrčím zápalu prozkoumávají celý svět v něm objevili zákony."
Myslím, že na naší cestě poznání je chyb ještě méně.
Co nového jste se naučili? (Ten proud lze získat pomocí měnícího se magnetického pole. Zjistili jsme, na čem závisí směr a velikost indukčního proudu).
co ses naučil? (Přijímat indukovaný proud pomocí měnícího se magnetického pole).
otázky:
Během prvních dvou sekund je do kovového kroužku zatlačen magnet, během dalších dvou sekund je uvnitř kroužku nehybný a během dalších dvou sekund je odstraněn. V jakých časových intervalech teče proud v cívce? (Od 1-2s; 5-6s).
Na magnet je nasazen kroužek se štěrbinou nebo bez ní. Kde se vyskytuje indukovaný proud? (V uzavřeném kruhu)
Na jádru cívky, která je připojena ke zdroji AC, je tam prsten. Proud se zapne a prsten skočí. Proč?
Design desky:
"Proměňte magnetismus na elektřinu"
M. Faraday
Portrét M. Faradaye
Kresby experimentů M. Faradaye.
Elektromagnetická indukce je jev výskytu elektrického proudu v uzavřeném vodiči (cívce) při změně vnějšího magnetického pole uvnitř cívky.
Tento proud se nazývá indukční proud.
