Cele Lekcji:
Rodzaj lekcji: nauka nowego materiału
Metody nauczania: Metoda prezentacji problemowej, częściowo eksploracyjna.
Formy organizacji działalności poznawczej:
Ekwipunek: tablica elektroniczna, prezentacja, kurs multimedialny Fizyka: pełny kurs 7-11 klas (pod redakcją V. Akopyana), magnes sztabkowy, przewody łączące, galwanometr, miliamperomierz, cewki, źródło prądu, klucz, zwoje drutu, magnes łukowy, urządzenie za demonstrację rządów Lenza.
Plan lekcji
| Etapy lekcji | Czas, min | Techniki i metody |
| Tworzenie sytuacji problemowej, informacje historyczne | 8 minut | Stworzenie sytuacji problemowej przez nauczyciela. Demonstracje prowadzące do celu lekcji. |
| Nauka nowego materiału w trakcie pracy eksperymentalnej w grupach (zjawisko EMR, reguła Lenza) | 2 minuty | Eksperyment. obserwacja. Wybór głównego. Formułowanie wniosków. |
| Badanie nowego materiału (zasady określania kierunku prądu indukcyjnego, prawo indukcji elektromagnetycznej). | 20 minut | Rozmowa. Odpowiedzi na pytania. |
| Zreasumowanie. Praca domowa. | 5 minut | Wybór głównego. Ocena (ocena rówieśnicza) "Łańcuch". |
Podczas zajęć
1. Tworzenie sytuacji problemowej (długoterminowe)
Cześć chłopaki! Slajd (Slajd 1) prezentacji pokazuje wieże energetyczne w różnych krajach: na przykład w Finlandii w postaci jelenia. Ale podpory nie zmieniają treści: wszystkie linie energetyczne są zaprojektowane do przesyłania prąd elektryczny na długie dystanse, a wszystkie linie energetyczne są pod wysokim napięciem.
Dlaczego wszystkie linie energetyczne mają wysokie napięcie?
(Odpowiedzi uczniów z reguły - „Płynie prąd wysokiego napięcia”).
Po co zwiększać stres? (Slajd 2). Spójrz na schemat przenoszenia mocy: transformator zwiększa już wysokie napięcie, aw życiu codziennym w sieci oświetleniowej potrzebne jest tylko 220 V! Po co więc zwiększać ciśnienie? ( Uczniowie odpowiedzi)
Kiedy z tobą rozmawialiśmy, przez zwój drutu płynął prąd elektryczny.
Demo 1: Cewka drutu jest zamocowana w nodze statywu i przepływa przez nią prąd elektryczny.
(Odpowiedzi uczniów z reguły - „Przewód, przez który przepływa prąd, jest ogrzewany. To jest termiczne działanie prądu”).
Dobra robota, prawda! Prąd płynący przez linię energetyczną nagrzewa linię (drut), energia jest tracona: część energii elektrycznej jest zamieniana na ciepło. Straty energii cieplnej muszą być zminimalizowane. (Slajd 3) Pamiętajmy o prawie Joule'a-Lenza: zmniejsz strata ciepła można zmniejszyć np. aktualną siłę. Urządzenie, które zmniejsza natężenie prądu i jednocześnie zwiększa napięcie o tę samą wartość (i odwrotnie), praktycznie bez utraty mocy, zostało wynalezione w 1878 roku przez rosyjskiego naukowca P.N. Yablochkov i został nazwany transformatorem.
Podsumujmy trochę: w celu zmniejszenia strat ciepła podczas przesyłania energii elektrycznej na duże odległości konieczne jest zmniejszenie natężenia prądu, a tę rolę będzie pełnić transformator podwyższający napięcie, ale jednocześnie wzrośnie napięcie o tę samą kwotę. Dlatego wszystkie linie energetyczne są wysokonapięciowe.
2. Stworzenie sytuacji problemowej (krótkoterminowe)
Ale na jakiej zasadzie zbudowane jest działanie transformatora?
(Uczniom trudno jest odpowiedzieć)
Jego praca opiera się na zjawisku indukcji elektromagnetycznej, które odkrył Michael Faraday w 1831 roku i jest największym odkryciem XIX wieku. (slajd 4)
Na tym zjawisku zbudowana jest zasada działania pieców indukcyjnych (OMD, stalownia) i bali, płyt indukcyjnych (Technolog), wykrywaczy metali, transformatorów (Spawacz) i alternatorów (Konserwacja urządzeń elektrycznych i elektromechanicznych). Twój przyszły zawód (specjalność) jest nierozerwalnie związany z tym zjawiskiem: bez prądu elektrycznego generowanego przez generatory w elektrowni, obsługi obrabiarek (Maszyna), elektromagnesów (Operator dźwigu), piekarniki elektryczne i płyty (technolog) itp.
Demo 2. Motek jest zamocowany w nodze statywu, przepływa przez niego prąd elektryczny, doprowadzany jest magnes.
Jaki wpływ prądu elektrycznego można zaobserwować?
(Odpowiedzi uczniów z reguły brzmią: „Magnetyczny. Jeśli przez przewodnik przepływa prąd, wokół przewodnika powstaje pole magnetyczne.). Bardzo dobrze!
Prawidłowy. Jeśli prąd elektryczny generuje pole magnetyczne, to czy pole magnetyczne z kolei może generować prąd elektryczny?
Michael Faraday zadał to pytanie w 1821 roku. „Zamień magnetyzm w elektryczność” napisał w swoim pamiętniku. Dziesięć lat później, 29 sierpnia 1831 r., problem ten został rozwiązany.
Zapisz temat lekcji. ZJAWISKO INDUKCJI ELEKTROMAGNETYCZNEJ. ZASADA LENZA. PRAWO INDUKCJI ELEKTROMAGNETYCZNEJ.
Ustalmy eksperymentalnie, w jakich warunkach pole magnetyczne może generować prąd elektryczny w przewodniku (obwodzie).
(Studenci wykonują zadania eksperymentalne w grupach).
Podsumujmy pracę naszych grup:
1 grupa (odpowiedzi uczniów). (Slajd 5) (odpowiedzi uczniów I grupy są uzupełnione odpowiedziami uczniów z innych grup)
Wniosek: w przewodzącym Zamknięte powstaje kontur Elektryczność jeśli kontur jest w zmienne pole magnetyczne lub porusza się w stałym polu w czasie tak, że zmienia się liczba linii indukcji magnetycznej wnikających w obwód.
Z historii wydania: Niemal równocześnie z Faradaya szwajcarski fizyk Colladon próbował uzyskać prąd elektryczny w cewce za pomocą magnesu. Podczas pracy posługiwał się galwanometrem, którego lekka igła magnetyczna była umieszczona wewnątrz cewki urządzenia. Aby magnes nie wywierał bezpośredniego wpływu na igłę, końce cewki, w którą włożono magnes, były wprowadzane do sąsiedniego pomieszczenia i tam podłączane do galwanometru. Po włożeniu magnesu do cewki Colladon przeszedł do sąsiedniego pokoju i był rozczarowany, że galwanometr nie pokazuje prądu. Gdyby tylko był w pobliżu galwanometru przez cały czas i poprosił kogoś o zajęcie się magnesem, dokonałby niezwykłego odkrycia. Ale tak się nie stało. Magnes w spoczynku względem cewki nie powoduje w nim prądu.
Wprowadźmy pojęcie strumienia magnetycznego. (slajd 6)
Strumień magnetyczny - wielkość fizyczna, równy iloczynowi modułu wektora indukcji magnetycznej B i pola S cosinusa kąta? między wektorami i
1 Wb \u003d 1 T * 1 m 2
Strumień magnetyczny 1 Webera wytwarzany jest przez pole magnetyczne o indukcji 1 T przez powierzchnię 1 m 2 umieszczoną prostopadle do wektora indukcji magnetycznej.
Prąd, który występuje w obwodzie zamkniętym, gdy zmienia się strumień magnetyczny przenikający przez obwód, nazywany jest prądem indukcyjnym.
2 grupy (odpowiedzi uczniów).
Wniosek: wielkość prądu indukcyjnego zależy (slajd 7)
Ogólny wniosek z pracy 1 i 2 grup:
Zjawisko występowania prądu indukcyjnego w obwodzie zamkniętym ze zmianą strumienia magnetycznego penetrującego obwód nazywamy zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej.
3 grupy (odpowiedzi uczniów). (slajd 8). Zasada Lenza.
Badając zjawisko indukcji elektromagnetycznej, E. X. Lenz ustalił w 1833 r. główna zasada aby określić kierunek prądu indukcyjnego:
Prąd indukcyjny powstający w obwodzie zamkniętym przeciwdziała swoim polem magnetycznym zmianie strumienia magnetycznego, przez który został wywołany.
Kierunek prądu indukcyjnego.
reguła prawa ręka
Jeśli prawa ręka jest ustawiona tak, że wektor B wchodzi do dłoni, a kciuk zgięty pod kątem 90 stopni jest skierowany wzdłuż ruchu przewodnika, wówczas cztery palce ręki wskażą kierunek prądu indukcyjnego do przewodnika.
Przy wyjaśnianiu materiału można skorzystać z kursu multimedialnego Fizyka: pełny kurs Klasy 7-11 (pod redakcją V. Akopyan) (lekcja „Zjawisko indukcji elektromagnetycznej”)
Prawo indukcji elektromagnetycznej
Wiadomo, że prąd elektryczny pojawia się w obwodzie, gdy siły zewnętrzne działają na wolne ładunki przewodnika. Nazywa się pracę tych sił zewnętrznych podczas przemieszczania jednostkowego ładunku dodatniego po zamkniętej pętli siła elektromotoryczna. Dlatego też, gdy zmienia się strumień magnetyczny, poprzez powierzchnię ograniczoną konturem, w tym ostatnim pojawiają się siły zewnętrzne, których działanie charakteryzuje się siłą elektromotoryczną, tzw. Indukcja EMF.
~ i =, to = - dla 1 zwoju = * N- dla N zwojów
Zgodnie z zasadą Lenza:
= - *N - dla N zwojów
Indukcja emf w zamkniętej pętli jest równa w wartości bezwzględnej szybkości zmiany strumienia magnetycznego przez powierzchnię ograniczoną pętlą.
Chłopaki, dzisiaj zapoznaliśmy się ze zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej (EMR). Działanie wielu urządzeń opiera się na tym zjawisku, szczególną rolę należy przypisać alternatorom, w których energia mechaniczna zamieniana jest na energię elektryczną. Bez prądu elektrycznego życie współczesnego człowieka jest prawie niemożliwe do wyobrażenia, a także twoja przyszła praca: płyty indukcyjne - Technolog, piece indukcyjne- OMD, transformator - Spawarka itp.
Podsumowując lekcję odpowiedz na pytania:
Pytania:
1. Na czym polega zjawisko indukcji elektromagnetycznej?
2. Co nazywa się strumieniem magnetycznym?
3. W jaki sposób praca operatora maszyny (kierowca dźwigu, maszynista lokomotywy itp.) wiąże się ze zjawiskiem PEM?
4. Dlaczego prawo indukcji elektromagnetycznej jest sformułowane dla pola elektromagnetycznego, a nie dla natężenia prądu? Sformułuj prawo EMP.
5. Dlaczego w prawie indukcji elektromagnetycznej występuje znak minus?
6. Jak określić kierunek prądu indukcyjnego?
Dziś pracowaliśmy owocnie, przeprowadzaliśmy eksperymenty, chłopaki, ocenialiśmy pracę każdej grupy: pracę swojej grupy i pracę uczniów w innych grupach.
(Dyskusja, dialog studencki)
3. Praca domowa:
8-11, streszczenie, s. 27 (podać przykłady występowania prądu indukcyjnego za pomocą dwóch cewek na wspólnym rdzeniu), sporządzać raporty (Wykrywacze metali, układ poduszek magnetycznych, piece indukcyjne, płyty indukcyjne).
Łańcuch:
Jak zwykle opuszczamy klasę wzdłuż „łańcucha” (konieczne jest nazwanie wielkości fizycznej i jednostek miary wielkości fizycznej).
Załącznik 1
Załącznik 2
Załącznik 3
Streszczenie lekcji fizyki w klasie 8.
Temat. Zasada Lenza.
Cele:
edukacyjny:
Sformułować regułę Lenza określającą kierunek prądu indukcyjnego;
Kształtowanie umiejętności stosowania zasady Lenza;
opracowanie:
Rozwijanie umiejętności obserwowania, porównywania, porównywania i uogólniania wyników eksperymentów;
Rozwijać umiejętność znajdowania rozwiązań problemów;
edukacyjny:
- kształcić potrzeby poznawcze i zainteresowanie tematem;
Poszerz horyzonty uczniów.
Ekwipunek: urządzenie do demonstracji zasady Lenza, magnesy taśmowe i łukowe, galwanometr, cewka, ekran, laptop, projektor, materiały informacyjne (karty zadań), prezentacja.
Podczas zajęć.
I. Moment organizacyjny.
Angielski filozof Herbert Spencer powiedział kiedyś: „Wiedza odłożona w mózgu, jak tłuszcz, nie jest droga, ta, która zamienia się w mięśnie umysłowe, jest droga!”
Te słowa będą epigrafem do lekcji, w której musimy pracować z „mięśniami mózgu”.
II. Sprawdzam pracę domową.
Test ekspresowy.
Zjawisko indukcji elektromagnetycznej.
1. Kiedy magnes zostanie wepchnięty biegunem północnym do cewki ...
2. Gdy magnes zostanie wyciągnięty przez biegun północny z cewki...
V. w cewce w niektórych przypadkach występuje prąd indukcyjny
3. Wyciągając magnes biegunem południowym z cewki…
A. w cewce nie występuje prąd indukcyjny
B. w cewce występuje prąd indukcyjny
V. w cewce w niektórych przypadkach występuje prąd indukcyjny
4. Przy wpychaniu magnesu biegunem południowym do cewki...
A. w cewce występuje prąd indukcyjny
B. w cewce nie występuje prąd indukcyjny
V. w cewce w niektórych przypadkach występuje prąd indukcyjny
5. Jeśli magnes jest nieruchomy względem cewki...
A. w cewce nie występuje prąd indukcyjny
B. w cewce występuje prąd indukcyjny
V. w cewce w niektórych przypadkach występuje prąd indukcyjny
6. Jeśli przesuniesz cewkę względem magnesu stałego...
A. w cewce występuje prąd indukcyjny
B. w cewce nie występuje prąd indukcyjny
V. czasami w cewce występuje prąd indukcyjny
7. Siła prądu indukcyjnego jest większa ...
A. Powoli wsuń magnes do cewki
B. szybko wyciągnij magnes z cewki
B. Powoli wyciągnij magnes z cewki
A. kierunek ruchu magnesu względem cewki (wprowadzić magnes lub go usunąć)
B. na którym drążku magnes jest wkładany lub wyjmowany?
B. kierunek ruchu magnesu względem cewki (magnes jest wkładany lub wyjmowany) oraz na jakim biegunie magnes jest wkładany lub wyjmowany
9. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej...
A. Jest to zjawisko występowania prądu elektrycznego w obwodzie zamkniętym, gdy zewnętrzny pole magnetyczne wewnątrz cewki
B. jest to zjawisko występowania prądu elektrycznego w obwodzie zamkniętym
B. jest to zjawisko występowania pola magnetycznego w obwodzie zamkniętym
10. Odkryto zjawisko indukcji elektromagnetycznej...
A. Oersted
V. Faraday
Praca w parach: recenzowanie.
(każdy uczeń udziela odpowiedzi w dwóch egzemplarzach: jeden do wzajemnej weryfikacji, drugi do weryfikacji przez prowadzącego).
10 poprawnych odpowiedzi - "5", 8-9 - "4", 7 - "3", 6 - "3-", 5 i mniej - "2".
Relaks psychologiczny - oszczędzanie zdrowia.
„Piątki” – klaskali w dłonie.
„Czwórki” – klaskali w dłonie.
„Trójki” - westchnął.
„Dwójki” - weź głęboki oddech.
III . Motywacja działalności edukacyjnej.
Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz, niemiecki fizyk, powiedział o odkryciu Michaela Faradaya: „Dopóki ludzie będą czerpać korzyści z elektryczności, zawsze będą pamiętać imię Faradaya z wdzięcznością”.
Faraday wskazał, że przyczyną prądu indukcyjnego jest zmieniające się pole magnetyczne. Ponadto dla każdego konkretnego przypadku (dla każdego eksperymentu) wskazał kierunek prądu indukcyjnego.
Jak myślisz, jeśli przyczyna prądu jest jedna, to jest ogólne podejście określić kierunek prądu indukcyjnego, a nie w każdym przypadku?
Możliwa odpowiedź. Istnieje.
Rzeczywiście, istnieje zasada, która określa kierunek prądu indukcyjnego.
IV . Ustalanie celów.
Jaki jest cel naszej lekcji?
Możliwa odpowiedź. Poznaj zasadę, która pozwoli Ci określić kierunek prądu indukcyjnego.
V. Przesłanie tematu lekcji.
(zapisane w zeszycie)
VI . Nauka nowego materiału.
Po odkryciu przez Faradaya zjawiska indukcji elektromagnetycznej, wielu naukowców zaproponowało dość złożone „reguły”, które w poszczególnych przypadkach umożliwiały określenie kierunku prądu indukcyjnego.
Po dokładnym przestudiowaniu wszystkich prac w tej dziedzinie rosyjski fizyk, jeden z założycieli elektrotechniki Emil Christianovich Lenz w 1832 r. Stworzył szereg oryginalnych eksperymentów, a w listopadzie 1833 r. wydał raport w Akademii Nauk „O określenie kierunku prądów galwanicznych wzbudzanych indukcją elektrodynamiczną”.
Ty i ja możemy również ustalić tę zasadę za pomocą prostego doświadczenia.
Urządzenie składa się z dwóch aluminiowych pierścieni połączonych aluminiową poprzeczką. Jeden z tych pierścieni ma nacięcie (niezamknięty), drugi pierścień jest lity. Poprzeczka jest zamontowana na czubku igły, która jest zamocowana na stojaku.
Doświadczenie 1. Włóż magnes do pierścienia z nacięciem.
Co oglądasz?
Odpowiadać. Nie obserwuje się żadnych zmian.
Doświadczenie 2. Włóż magnes z biegunem północnym do solidnego pierścienia.
Co oglądasz?
Odpowiadać. Pierścień odsuwa się od magnesu.
Doświadczenie 3. Wyciągnij magnes z solidnego pierścienia.
Co oglądasz?
Odpowiadać. Pierścień podąża za magnesem.
Eksperymenty 4-5. Powtórz eksperyment, popychając i wyciągając magnes z pierścienia stałego z biegunem południowym.
Co oglądasz?
Kiedy magnes jest włożony z biegunem południowym w solidny pierścień, odsuwa się od magnesu. Kiedy magnes jest usuwany z pierścienia, pierścień podąża za nim.
Tak więc, gdy dowolny biegun magnesu zostanie wprowadzony do stałego pierścienia, pierścień oddala się od niego, a gdy magnes zostanie wypchnięty z pierścienia z dowolnym biegunem, pierścień podąża za magnesem.
Wyjaśnijmy obserwowane zjawiska.
heurystyczna rozmowa.
Demonstracja. Co się dzieje, gdy magnes zostanie wepchnięty do cewki?
Odpowiadać. W cewce generowany jest prąd indukowany.
Co się stanie, gdy magnes zostanie wepchnięty do pierścienia?
Odpowiadać. W pierścieniu występuje prąd indukcyjny.
Co powoduje indukowany prąd?
Odpowiadać. Wokół pierścienia przewodzącego prąd powstaje pole magnetyczne.
Tak więc pierścień nabiera właściwości magnesu i zaobserwowaliśmy interakcję magnesu z pierścieniem magnetycznym.
Jak oddziałują bieguny magnesów?
Odpowiadać. Przeciwne bieguny przyciągają, jak bieguny odpychają.
Ponieważ pierścień jest odpychany przez magnes, wynika z tego, że pierścień i magnes są skierowane do siebie tymi samymi biegunami.
Demonstracja. Co powiemy o kierunku prądu indukcyjnego, gdy magnes jest wsuwany i wysuwany z cewki?
Odpowiadać. Prąd, który powstaje, gdy magnes jest wpychany, ma jeden kierunek, a gdy jest wyciągany, ma kierunek przeciwny.
Kiedy magnes jest wyciągany z pierścienia, pierścień podąża za magnesem. Kierunek prądu został odwrócony, a pierścień jest teraz skierowany w stronę przeciwnego bieguna magnesu.
Fizkultminutka.
Na lekcji popracujmy nad mięśniami oczu, mięśniami palców i mięśniami rąk.
Kontynuujmy. Zobrazujmy mechanizm tego, co się dzieje.
Czym są linie magnetyczne pole magnetyczne magnesu sztabkowego?
Odpowiadać. Linie magnetyczne magnesu sztabkowego są liniami zamkniętymi, wychodzą z bieguna północnego i wchodzą na południe.
Zastosujmy zasadę prawej ręki dla pierścienia: jeśli skierujesz kciuk prawej ręki w kierunku linii magnetycznych, cztery zgięte palce wskażą kierunek prądu w pierścieniu.
Zastanów się teraz, co się dzieje, gdy wypchniesz magnes z pierścienia.
W pierścieniu z nacięciem prąd indukcyjny nie występuje, pierścień nie oddziałuje z magnesem.
Oddalając się od zbliżającego się magnesu, pierścień przeciwdziała wzrostowi przechodzącego przez niego zewnętrznego pola magnetycznego. Podążając za oddalającym się magnesem, pierścień przeciwdziała redukcji przechodzącego przez niego zewnętrznego pola magnetycznego.
W ten sposób doszliśmy do tego samego wniosku, co w 1833 r. Emil Christianovich Lenz:
prąd indukcyjny powstający w obwodzie zamkniętym przeciwdziała swoim polem magnetycznym zmianie zewnętrznego pola magnetycznego, które spowodowało ten prąd.
Reguła Lenza jest konsekwencją prawa zachowania energii.
V . Konsolidacja badanego materiału.
Powtórzmy kroki zastosowania reguły Lenza do określenia kierunku prądu indukcyjnego:
1. Dowiadujemy się, przybliżamy lub odsuwamy magnes od zamkniętej pętli. Oznacza to, że dowiadujemy się, jak zmienia się pole magnetyczne przez zamkniętą pętlę.
2. Pokazujemy linie magnetyczne tego (zewnętrznego) pola magnetycznego.
3. Pokazujemy linie magnetyczne pola magnetycznego prądu indukcyjnego:
Jeżeli zewnętrzne pole magnetyczne wzrasta, to linie magnetyczne pola magnetycznego prądu indukcyjnego są skierowane przeciwnie do linii magnetycznych zewnętrznego pola magnetycznego;
Jeżeli zewnętrzne pole magnetyczne maleje, to linie magnetyczne pola magnetycznego prądu indukcyjnego są kierowane tak, jak skierowane są linie magnetyczne zewnętrznego pola magnetycznego.
4. Stosując zasadę prawej ręki, określamy kierunek prądu indukcyjnego.
VI . Praca domowa.
§22 (uczyć).
Ćwiczenie. Jak jest kierowany prąd indukcyjny w pierścieniu:
a) wcisnąć magnes w pierścień z biegunem południowym;
b) wyciągnąć magnes z pierścienia z biegunem południowym.
VII . Odbicie.
Jak działały mięśnie mózgu?
"Doskonały!" - poklepany;
Czy czułeś „piękno” rządów Lenza?
"Wszystko się udało!" - poklepany;
„Nie bardzo…” – weź głęboki oddech.
