Jeśli zmiany pole magnetyczne się nie stanie, nie będzie prąd elektryczny. Nawet jeśli pole magnetyczne istnieje. Można powiedzieć, że prąd indukcyjny jest wprost proporcjonalny, po pierwsze do liczby zwojów, a po drugie do prędkości pola magnetycznego, z jaką to pole magnetyczne zmienia się względem zwojów cewki.
Ryż. 3. Od czego zależy wielkość prądu indukcyjnego?
Do scharakteryzowania pola magnetycznego stosuje się wielkość zwaną strumieniem magnetycznym. Charakteryzuje pole magnetyczne jako całość, porozmawiamy o tym w następnej lekcji. Teraz zauważamy tylko, że jest to zmiana strumienia magnetycznego, tj. liczba linii pola magnetycznego przenikających obwód z prądem (na przykład cewka) prowadzi do pojawienia się prądu indukcyjnego w tym obwodzie.
Fizyka. Stopień 9
Temat: Pole elektromagnetyczne
Lekcja 44. strumień magnetyczny
Eryutkin ES, nauczyciel fizyki najwyższa kategoria GOU SOSH №1360
Wstęp. Eksperymenty Faradaya
Kontynuując badanie tematu „Indukcja elektromagnetyczna”, przyjrzyjmy się bliżej takiej koncepcji, jak strumień magnetyczny.
Wiesz już, jak wykryć zjawisko Indukcja elektromagnetyczna- w przypadku przekroczenia zamkniętego przewodu linie magnetyczne, w tym przewodniku generowany jest prąd elektryczny. Taki prąd nazywa się indukcyjnym.
Porozmawiajmy teraz o tym, jak ten prąd elektryczny jest generowany i co jest najważniejsze, aby ten prąd się pojawił.
Przede wszystkim przejdźmy do Doświadczenie Faradaya i spójrz ponownie na jego ważne cechy.
Mamy więc amperomierz, cewkę z duża liczba zwojów, które są zwarte do tego amperomierza.
Bierzemy magnes i tak samo jak w poprzedniej lekcji obniżamy ten magnes do cewki. Strzałka odbiega, to znaczy w tym obwodzie jest prąd elektryczny.
Ryż. 1. Doświadczenie w wykrywaniu prądu indukcyjnego.
Ale kiedy magnes znajduje się wewnątrz cewki, w obwodzie nie ma prądu. Ale gdy tylko spróbujesz wyciągnąć ten magnes z cewki, w obwodzie ponownie pojawia się prąd elektryczny, ale kierunek tego prądu zmienia się na przeciwny.
Należy również pamiętać, że wartość prądu elektrycznego płynącego w obwodzie zależy również od właściwości samego magnesu. Jeśli weźmiesz inny magnes i wykonasz ten sam eksperyment, wartość prądu zmieni się znacząco, in ta sprawa prąd staje się mniejszy.
Po przeprowadzeniu eksperymentów możemy stwierdzić, że prąd elektryczny występujący w zamkniętym przewodniku (w cewce) jest powiązany z polem magnetycznym magnesu trwałego.
Innymi słowy, prąd elektryczny zależy od pewnej charakterystyki pola magnetycznego. I już wprowadziliśmy taką cechę - Indukcja magnetyczna.
Przypomnijmy, że indukcja magnetyczna jest oznaczona literą, jest to wielkość wektorowa. A indukcja magnetyczna jest mierzona w Tesli.
⇒ - Tesla - na cześć europejskiego i amerykańskiego naukowca Nikoli Tesli.
Indukcja magnetyczna charakteryzuje wpływ pola magnetycznego na przewodnik z prądem umieszczony w tym polu.
Ale kiedy mówimy o prądzie elektrycznym, musimy zrozumieć, że prąd elektryczny, a wiesz o tym z klasy 8, powstaje pod wpływem działania pole elektryczne.
Dlatego możemy wywnioskować, że prąd indukcyjny pojawia się z powodu pola elektrycznego, które z kolei powstaje w wyniku pola magnetycznego. A taka relacja jest realizowana właśnie dzięki strumień magnetyczny.
Nauczyciel fizyki Gimnazjum GBOU nr 58 miasta Sewastopola Safronenko N.I.
Temat lekcji: Eksperymenty Faradaya. Indukcja elektromagnetyczna.
Praca laboratoryjna„Badanie zjawiska indukcji elektromagnetycznej”
Cele Lekcji : Znajomość/rozumienie: definicja zjawiska indukcji elektromagnetycznej. Umieć opisać i wyjaśnić indukcję elektromagnetyczną,móc obserwować Zjawiska naturalne, użyj proste urządzenia pomiarowe do badania zjawisk fizycznych.
- opracowanie: rozwijać logiczne myślenie, zainteresowanie poznawcze, obserwacja.
- edukacyjny: Buduj zaufanie do możliwości poznania natury,potrzebowaćrozsądne wykorzystanie dorobku naukowego do dalszy rozwój społeczeństwo ludzkie, szacunek dla twórców nauki i technologii.
Ekwipunek: Indukcja elektromagnetyczna: cewka galwanometru, magnes, cewka rdzenia, źródło prądu, reostat, cewka rdzenia AC, pierścień stały i szczelinowy, cewka żarówki. Film o M. Faraday.
Rodzaj lekcji: lekcja łączona
Metoda lekcji: częściowo wyjaśniające, wyjaśniające i ilustracyjne
§21(s.90-93), ustnie odpowiadaj na pytania s.90, test 11 s.108
Praca laboratoryjna
Badanie zjawiska indukcji elektromagnetycznej
Cel: dowiedzieć się
1) w jakich warunkach w obwodzie zamkniętym (cewce) występuje prąd indukcyjny;
2) co określa kierunek prądu indukcyjnego;
3) co decyduje o sile prądu indukcyjnego.
Ekwipunek : miliamperomierz, cewka, magnes
Podczas zajęć.
Podłącz końce cewki do zacisków miliamperomierza.
1. Dowiedzieć się, co prąd elektryczny (indukcyjny) w cewce występuje, gdy zmienia się pole magnetyczne wewnątrz cewki. Zmiany pola magnetycznego wewnątrz cewki mogą być indukowane przez wpychanie magnesu do lub z cewki.
a) Włóż magnes z biegunem południowym do cewki, a następnie go wyjmij.
b) Włóż magnes z biegunem północnym do cewki, a następnie go wyjmij.
Kiedy magnes się poruszył, czy w cewce pojawił się prąd (indukcyjny)? (Czy podczas zmiany pola magnetycznego wewnątrz cewki pojawił się prąd indukcyjny?)
2. Dowiedzieć się, co kierunek prądu indukcyjnego zależy od kierunku ruchu magnesu względem cewki (magnes jest wkładany lub wyjmowany) oraz na którym biegunie magnes jest wkładany lub wyjmowany.
a) Włóż magnes z biegunem południowym do cewki, a następnie go wyjmij. Obserwuj, co dzieje się z igłą miliamperomierza w obu przypadkach.
b) Włóż magnes z biegunem północnym do cewki, a następnie go wyjmij. Obserwuj, co dzieje się z igłą miliamperomierza w obu przypadkach. Narysuj kierunki ugięcia igły milimetrowej:
bieguny magnetyczne
Do cewki
Z rolki
biegun południowy
biegun północny
3. Dowiedzieć się, co siła prądu indukcyjnego zależy od prędkości magnesu (szybkości zmiany pola magnetycznego w cewce).
Powoli włóż magnes do cewki. Obserwuj odczyty miliamperomierzy.
Szybko włóż magnes do cewki. Obserwuj odczyty miliamperomierzy.
Wniosek.
Podczas zajęć
Droga do wiedzy? Łatwo ją zrozumieć. Odpowiedź jest prosta: „Mylisz się i znowu się mylisz, ale za każdym razem coraz mniej. Wyrażam nadzieję, że dzisiejsza lekcja będzie o jedną mniej na tej ścieżce poznania. Nasza lekcja poświęcona jest zjawisku indukcji elektromagnetycznej, które odkrył angielski fizyk Michael Faraday 29 sierpnia 1831 roku. Rzadki przypadek, kiedy data nowego niezwykłego odkrycia jest tak dokładnie znana!
Zjawisko indukcji elektromagnetycznej to zjawisko występowania prądu elektrycznego w zamkniętym przewodniku (cewce), gdy wewnątrz cewki zmienia się zewnętrzne pole magnetyczne. Prąd nazywa się indukcyjnym. Indukcja - wskazywanie, odbieranie.
Cel lekcji: zbadać zjawisko indukcji elektromagnetycznej, tj. w jakich warunkach prąd indukcyjny występuje w obwodzie zamkniętym (cewce), dowiedz się, co determinuje kierunek i wielkość prądu indukcyjnego.
Równolegle z badaniem materiału wykonasz pracę laboratoryjną.
Na początku XIX wieku (1820), po eksperymentach duńskiego naukowca Oersteda, stało się jasne, że prąd elektryczny wytwarza wokół siebie pole magnetyczne. Wróćmy do tego doświadczenia. (Student opowiada o doświadczeniach Oersteda ). Następnie pojawiło się pytanie, czy możliwe jest uzyskanie prądu za pomocą pola magnetycznego, tj. wykonaj odwrotną akcję. W pierwszej połowie XIX wieku naukowcy zajęli się właśnie takimi eksperymentami: zaczęli szukać możliwości wytworzenia prądu elektrycznego za pomocą pola magnetycznego. M. Faraday napisał w swoim dzienniku: „Zamień magnetyzm w elektryczność”. I szedł do celu przez prawie dziesięć lat. Znakomicie poradził sobie z tym zadaniem. Jako przypomnienie tego, o czym powinien cały czas myśleć, nosił w kieszeni magnes. Tą lekcją oddamy hołd wielkiemu naukowcowi.
Pomyśl o Michaelu Faradaya. Kim on jest? (Student opowiada o M. Faraday ).
Syn kowala, handlarz gazet, introligator, samouk, który samodzielnie studiował fizykę i chemię z książek, asystent laboratoryjny wybitnego chemika Devi i wreszcie naukowiec, wykonał świetną robotę, wykazał się pomysłowością, wytrwałość, wytrwałość, dopóki nie otrzymał prądu elektrycznego za pomocą pola magnetycznego.
Wybierzmy się w podróż do tych odległych czasów i odtwórzmy eksperymenty Faradaya. Faraday jest uważany za największego eksperymentatora w historii fizyki.
N S
1) 2)
SN
Magnes został włożony do cewki. Kiedy magnes się poruszał, w cewce rejestrowany był prąd (indukcja). Pierwszy schemat był dość prosty. Po pierwsze, M. Faraday zastosował w swoich eksperymentach cewkę o dużej liczbie zwojów. Cewka była podłączona do przyrządu miliamperowego. Trzeba powiedzieć, że w tamtych odległych czasach to nie wystarczyło dobre narzędzia do pomiaru prądu elektrycznego. Dlatego użyli nietypowego rozwiązanie techniczne: wzięli igłę magnetyczną, umieścili obok niej przewodnik, przez który płynął prąd, i po odchyleniu igły magnetycznej oceniali przepływający prąd. Ocenimy prąd na podstawie odczytów miliamperomierza.
Uczniowie odtwarzają doświadczenie, wykonują krok 1 w pracy laboratoryjnej. Zauważyliśmy, że igła miliamperomierza odbiega od swojej wartości zerowej, tj. pokazuje, że podczas ruchu magnesu w obwodzie pojawił się prąd. Gdy tylko magnes się zatrzyma, strzałka powraca do pozycji zerowej, tj. w obwodzie nie ma prądu elektrycznego. Prąd pojawia się, gdy zmienia się pole magnetyczne wewnątrz cewki.
Doszliśmy do tego, o czym rozmawialiśmy na początku lekcji: otrzymaliśmy prąd elektryczny za pomocą zmiennego pola magnetycznego. To pierwsza zasługa M. Faradaya.
Druga zasługa M. Faradaya - ustalił, od czego zależy kierunek prądu indukcyjnego. To też zainstalujemy.Studenci wypełniają pkt 2 w pracy laboratoryjnej. Przejdźmy do paragrafu 3 pracy laboratoryjnej. Przekonajmy się, że siła prądu indukcyjnego zależy od prędkości magnesu (szybkości zmiany pola magnetycznego w cewce).
Jakie wnioski wyciągnął M. Faraday?
Prąd elektryczny pojawia się w obwodzie zamkniętym, gdy zmienia się pole magnetyczne (jeśli pole magnetyczne istnieje, ale się nie zmienia, to nie ma prądu).
Kierunek prądu indukcyjnego zależy od kierunku ruchu magnesu i jego biegunów.
Siła prądu indukcyjnego jest proporcjonalna do szybkości zmian pola magnetycznego.
Drugi eksperyment M. Faradaya:
Wziąłem dwie cewki na wspólnym rdzeniu. Jeden podłączony do miliamperomierza, a drugi z kluczem do źródła prądu. Gdy tylko obwód został zamknięty, miliamperomierz pokazywał prąd indukcyjny. Otwarte też pokazały prąd. Gdy obwód jest zamknięty, tj. w obwodzie jest prąd, miliamperomierz nie pokazywał prądu. Pole magnetyczne istnieje, ale się nie zmienia.
Rozważać nowoczesna wersja Eksperymenty M. Faradaya. Wprowadzamy i wyjmujemy elektromagnes, rdzeń w cewkę podłączoną do galwanometru, włączamy i wyłączamy prąd, zmieniamy siłę prądu za pomocą reostatu. Na rdzeń cewki nałożona jest cewka z żarówką, przez którą przepływa prąd przemienny.
Dowiedziałem się semestry wystąpienie w obwodzie zamkniętym (cewce) prądu indukcyjnego. I co jestprzyczyna jego występowanie? Przypomnij sobie warunki istnienia prądu elektrycznego. Są naładowanymi cząstkami i pole elektryczne. Faktem jest, że zmieniające się pole magnetyczne wytwarza w przestrzeni pole elektryczne (wir), które działa na swobodne elektrony w cewce i wprawia je w ruch ukierunkowany, tworząc w ten sposób prąd indukcyjny.
Zmienia się pole magnetyczne, zmienia się liczba linii pola magnetycznego przez zamkniętą pętlę. Jeśli obrócisz ramkę w polu magnetycznym, pojawi się w niej prąd indukcyjny.Pokaż model generatora.
Odkrycie zjawiska indukcji elektromagnetycznej miało ogromne znaczenie dla rozwoju technologii, tworzenia generatorów, za pomocą których Energia elektryczna, które znajdują się w energetycznych przedsiębiorstwach przemysłowych (elektrowniach).Film o M. Faraday „Od elektryczności do generatorów elektrycznych” wyświetlany jest od 12.02 minut.
Transformatory pracują nad zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej, za pomocą której bez strat przekazują energię elektryczną.Pokazana jest linia energetyczna.
Zjawisko indukcji elektromagnetycznej wykorzystywane jest w działaniu defektoskopu, za pomocą którego badane są stalowe belki i szyny (niejednorodności w wiązce zniekształcają pole magnetyczne i w cewce defektoskopu pojawia się prąd indukcyjny).
Chciałbym przypomnieć słowa Helmholtza: „Dopóki ludzie będą korzystać z dobrodziejstw elektryczności, będą pamiętać imię Faradaya”.
„Niech będą święci ci, którzy z twórczym zapałem, badając cały świat, odkryli w nim prawa”.
Myślę, że na naszej drodze wiedzy jest jeszcze mniej błędów.
Czego się nauczyłeś? (Że prąd można uzyskać za pomocą zmieniającego się pola magnetycznego. Dowiedzieliśmy się, od czego zależy kierunek i wielkość prądu indukcyjnego).
Czego się nauczyłeś? (Uzyskaj prąd indukcyjny za pomocą zmieniającego się pola magnetycznego).
Pytania:
Magnes jest wkładany do metalowego pierścienia przez pierwsze dwie sekundy, przez następne dwie sekundy jest nieruchomy wewnątrz pierścienia, w ciągu następnych dwóch sekund jest usuwany. Jak długo trwa przepływ prądu przez cewkę? (od 1 do 2 lat; od 5 do 6 lat).
Na magnes nakładany jest pierścionek ze szczeliną i bez. Jaki jest prąd indukowany? (W zamkniętym kręgu)
Na rdzeniu cewki podłączonej do źródła prąd przemienny, jest pierścień. Włącz prąd, a pierścień podskakuje. Czemu?
Układ tablicy:
„Zamień magnetyzm w elektryczność”
M. Faraday
Portret M. Faradaya
Rysunki eksperymentów M. Faradaya.
Indukcja elektromagnetyczna to zjawisko występowania prądu elektrycznego w zamkniętym przewodzie (cewce), gdy wewnątrz cewki zmienia się zewnętrzne pole magnetyczne.
Ten prąd nazywa się indukcyjnym.
