Якщо зміни магнітного поляне відбувається, то не буде жодного електричного струму. Навіть якщо магнітне поле існує. Ми можемо сказати, що індукційний електричний струм прямо пропорційний, по-перше, числу витків, по-друге, швидкості магнітного поля, з якої змінюється це магнітне поле щодо витків котушки.
Мал. 3. Від чого залежить величина індукційного струму?
Для характеристики магнітного поля використається величина, яка називається магнітний потік. Вона характеризує магнітне поле в цілому, ми про це говоритимемо на наступному уроці. Тепер зазначимо лише, що зміна магнітного потоку, тобто. числа ліній магнітного поля, що пронизують контур зі струмом (котушку, наприклад), призводить до виникнення в цьому контурі індукційного струму.
фізика. 9 клас
Тема: Електромагнітне поле
Урок 44. Магнітний потік
Єрюткін Є.С., вчитель фізики вищої категоріїГОУ ЗОШ №1360
Вступ. Досліди Фарадея
Продовжуючи вивчення теми «Електромагнітна індукція», давайте докладніше зупинитися на такому понятті, як магнітний потік.
Ви вже знаєте, як виявити явище електромагнітної індукції- якщо замкнутий провідник перетинають магнітні лініїУ цьому провіднику виникає електричний струм. Такий струм називається індукційним.
Тепер обговоримо, за рахунок чого утворюється цей електричний струм і що є головним для того, щоб цей струм з'явився.
Перш за все звернемося до досвіду Фарадеяі ще раз подивимося на його важливі особливості.
Отже, у нас є амперметр, котушка з більшим числомвитків, яка коротко прикріплена до цього амперметру.
Беремо магніт, і так само, як на попередньому уроці, опускаємо цей магніт всередину котушки. Стрілка відхиляється, тобто у цьому ланцюзі існує електричний струм.
Мал. 1. Досвід виявлення індукційного струму.
А от коли магніт знаходиться усередині котушки електричного струму в ланцюзі немає. Але варто тільки спробувати цей магніт дістати з котушки, як у ланцюзі знову з'являється електричний струм, але напрямок цього струму змінюється на протилежне.
Зверніть увагу також на те, що значення електричного струму, що протікає в ланцюзі, залежить ще й від властивостей самого магніту. Якщо взяти інший магніт і зробити той же експеримент, значення струму істотно змінюється, даному випадкуструм стає меншим.
Провівши експерименти, можна дійти невтішного висновку у тому, що електричний струм, що виникає у замкнутому провіднику (в котушці), пов'язані з магнітним полем постійного магніту.
Іншими словами, електричний струм залежить від якоїсь характеристики магнітного поля. А ми вже запровадили таку характеристику - магнітна індукція.
Нагадаємо, що магнітна індукція позначається буквою , це векторна величина. І вимірюється магнітна індукція у теслах.
⇒ - Тесла - на честь європейського та американського вченого Миколи Тесла.
Магнітна індукціяхарактеризує дію магнітного поля на провідник зі струмом, вміщений у це поле.
Але коли ми говоримо про електричний струм, то повинні розуміти, що електричний струм, і це ви знаєте з 8 класу, виникає під дією електричного поля.
Отже, можна дійти невтішного висновку у тому, що електричний індукційний струм утворюється з допомогою електричного поля, що у своє чергу утворюється внаслідок дії магнітного поля. І такий взаємозв'язок саме здійснюється за рахунок магнітного потоку.
Вчитель фізики ДБОУ ЗОШ №58 м. Севастополя Сафроненко Н.І.
Тема урока: Досліди Фарадея. Електромагнітна індукція.
Лабораторна робота«Дослідження явища електромагнітної індукції»
Цілі уроку : Знати/розуміти: визначення явища електромагнітної індукції. Вміти описувати та пояснювати електромагнітну індукцію,вміти проводити спостереження природних явищ, використовувати прості вимірювальні приладививчення фізичних явищ.
- розвиваюча: розвивати логічне мислення, Пізнавальний інтерес, спостережливість.
- Виховна: Формувати переконаність у можливості пізнання природи,необхідністьрозумного використання досягнень науки для подальшого розвиткулюдського суспільства, поваги до творців науки та техніки.
Устаткування: Електромагнітна індукція: котушка з гальванометром, магніт, котушка з сердечником, джерело струму, реостат, котушка з сердечником, по якій тече змінний струм, суцільне і кільце з прорізом, котушка з лампочкою. Фільм про М.Фарадєя.
Тип уроку: комбінований урок
Метод уроку: частково-пошуковий, пояснювально-ілюстративний
§21(стр.90-93), усно відповідати питання стр.90, тест 11 стр.108
Лабораторна робота
Дослідження явища електромагнітної індукції
Мета роботи: з'ясувати
1)за яких умов у замкнутому контурі (котушці) виникає індукційний струм;
2)від чого залежить напрямок індукційного струму;
3)від чого залежить сила індукційного струму.
Устаткування : міліамперметр, котушка, магніт
Хід уроку.
З'єднайте кінці котушки з клемами міліамперметра.
1. З'ясуйте, що електричний струм (індукційний) у котушці виникає за зміни магнітного поля всередині котушки. Зміни магнітного поля всередині котушки можна викликати, всуваючи магніт у котушку або видаляючи з неї.
А)Введіть магніт південним полюсом у котушку, а потім видаліть.
Б) Введіть магніт північним полюсом у котушку, потім видаліть.
Під час руху магніту з'явився струм (індукційний) у котушці? (При зміні магнітного поля всередині котушки з'явився індукційний струм?)
2. З'ясуйте, що напрямок індукційного струму залежить від напрямку руху магніту щодо котушки (вносять магніт або видаляють) і від того яким полюсом вносять або видаляють магніт.
А)Введіть магніт південним полюсом у котушку, а потім видаліть. Погляньте, що відбувається зі стрілкою міліамперметра в обох випадках.
Б) Введіть магніт північним полюсом у котушку, потім видаліть. Погляньте, що відбувається зі стрілкою міліамперметра в обох випадках. Намалюйте напрямки відхилення стрілки міліамперметра:
Полюси магніту
У котушку
З котушки
північний полюс
3. З'ясуйте, що сила індукційного струму залежить від швидкості руху магніту (швидкості зміни магнітного поля в котушці).
Повільно вводьте магніт у котушку. Поспостерігайте за показаннями міліамперметра.
Швидко вводьте магніт у котушку. Поспостерігайте за показаннями міліамперметра.
Висновок.
Хід уроку
Дорога до знань? Її легко зрозуміти. Відповісти можна просто: «Ви помиляєтеся і помиляєтеся знову, але менше, менше з кожним разом. Я висловлюю надію, що сьогоднішній урок буде ще одним меншим на цій дорозі знань. Наш урок присвячений явищу електромагнітної індукції, яке відкрив англійський фізик Майкл Фарадей 29 серпня 1831 року. Рідкісний випадок, коли дата нового чудового відкриття відома так точно!
Явище електромагнітної індукції – явище виникнення електричного струму в замкнутому провіднику (котушці) за зміни зовнішнього магнітного поля всередині котушки. Струм називається індукційним. Індукція – наведення, отримання.
Мета уроку: вивчити явище електромагнітної індукції, тобто. за яких умов замкнутому контурі (котушці) виникає індукційний струм, з'ясувати чого залежить напрям і величина індукційного струму.
Одночасно з вивченням матеріалу виконуватимете лабораторну роботу.
На початку 19 століття (1820 р.) після дослідів датського вченого Ерстеда стало ясно, що електричний струм створює навколо себе магнітне поле. Згадаймо ще раз цей досвід. (Учень розповідає досвід Ерстеда ). Після цього постало питання, чи не можна отримати струм з допомогою магнітного поля, тобто. зробити зворотні дії. У першій половині 19 століття вчені звернулися до таких дослідів: почали шукати можливість створення електричного струму рахунок магнітного поля. М.Фарадей у своєму щоденнику записав: «Перетворити магнетизм на електрику». І йшов до своєї мети майже десять років. Впорався із завданням блискуче. Як нагадування про те, над чим йому весь час слід думати, він носив у кишені магніт. Цим уроком ми віддамо шану великому вченому.
Згадаймо Майкла Фарадея. Хто ж він такий? (Учень розповідає про М.Фарадея ).
Син коваля, рознощик газет, палітурник книг, самоучка, який самостійно вивчив фізику та хімію за книгами, лаборант видатного хіміка Деві і нарешті вчений, проробив велику роботу, виявив винахідливість, наполегливість, завзятість поки не отримав електричний струм за допомогою магнітного поля.
Здійснимо подорож у ті далекі часи та відтворимо досліди Фарадея. Фарадея вважають найбільшим історія фізики експериментатором.
N S
1) 2)
SN
Магніт вводили у котушку. Під час руху магніту в котушці реєструвався струм (індукційний). Перша схема була досить простою. По-перше, М.Фарадей використовував у дослідах котушку з великою кількістю витків. Котушка була приєднана до приладу міліамперметра. Потрібно сказати, що в ті далекі часи не вистачило хороших інструментівдля виміру електричного струму. Тому користувалися незвичайним технічним рішенням: брали магнітну стрілку, розташовували поруч із нею провідник, яким протікав струм, і з відхилення магнітної стрілки судили про струм, що протікає. Ми будемо судити про струм за показаннями міліамперметра.
Учні відтворюють досвід, виконують п.1 у лабораторній роботі. Наголосили, що стрілка міліамперметра відхиляється від свого нульового значення, тобто. показує, що у ланцюга з'явився струм тоді, коли магніт рухається. Варто магніту зупинитися, як стрілка повертається в нульове положення, тобто електричного струму в ланцюзі немає. Струм з'являється тоді, коли змінюється магнітне поле всередині котушки.
Прийшли до того про що говорили на початку уроку: отримали електричний струм за допомогою магнітного поля, що змінюється. Це перша заслуга М. Фарадея.
Друга заслуга М. Фарадея - встановив від чого залежить напрямок індукційного струму. Встановимо, і ми це.Учні виконують п.2 у лабораторній роботі. Звернемося до п.3 лабораторної роботи. З'ясуймо, що сила індукційного струму залежить від швидкості руху магніту (швидкості зміни магнітного поля в котушці).
Які висновки зробив М.Фарадей?
Електричний струм з'являється в замкнутому ланцюзі тоді, коли магнітне поле змінюється (якщо магнітне поле існує, але не змінюється, то струму немає).
Напрямок індукційного струму залежить від напрямку руху магніту та його полюсів.
Сила індукційного струму пропорційна швидкості зміни магнітного поля.
Другий експеримент М.Фарадея:
Взяв дві котушки на загальному сердечнику. Одну приєднав до міліамперметра, а другу за допомогою ключа до джерела струму. Щойно ланцюг замикався міліамперметр показував індукційний струм. Розмикалася теж показував струм. Поки ланцюг замкнутий, тобто. у ланцюзі йде струм, міліамперметр не показував струм. Магнітне поле існує, але не змінюється.
Розглянемо сучасний варіантдослідів М.Фарадея. У котушку з'єднану з гальванометром вносимо і виносимо електромагніт, сердечник, вмикаємо і вимикаємо струм, за допомогою реостата змінюємо силу струму. На сердечник котушки, якою тече змінний струм надягають котушку з лампочкою.
З'ясували умови виникнення в замкнутому ланцюзі (котушці) індукційного струму. А що єпричиною його виникнення? Згадаймо умови існування електричного струму. Це: заряджені частинки та електричне поле. Справа в тому, що магнітне поле, що змінюється, породжує в просторі електричне поле (вихрове), яке діє на вільні електрони в котушці і приводить їх у спрямований рух, створюючи таким чином індукційний струм.
Змінюється магнітне поле, змінюється кількість силових лініймагнітного поля через замкнутий контур Якщо крутити рамку в магнітному полі, то в ній з'явиться індукційний струм.Показати модель генератора.
Відкриття явища електромагнітної індукції мало велике значення у розвиток техніки, до створення генераторів, з допомогою яких виробляється електрична енергія, що стоять на енергетичних промислових підприємствах (електростанціях)Демонструється фільм про М.Фарадея «Від електрики до електрогенераторів» із 12.02 хвилини.
На явище електромагнітної індукції працюють трансформатори, з допомогою яких передають електроенергію без втрат.Демонструється лінія електропередач.
Явище електромагнітної індукції використовують у роботі дефектоскопа, з допомогою якого досліджують сталеві балки, Рейки (неоднорідності в балці спотворюють магнітне поле і в котушці дефектоскопа виникає індукційний струм).
Хочеться згадати слова Гельмгольца: «Поки люди користуватимуться благами електрики, вони пам'ятатимуть ім'я Фарадея».
«Хай будуть святі ті, хто в творчому запалі, досліджуючи весь світ, відкрили в ньому закони».
Я думаю, що на нашій дорозі знань помилок поменшало.
Що нового впізнали? (Що струм можна отримати за допомогою магнітного поля, що змінюється. З'ясували від чого залежить напрям і величина індукційного струму).
Чому навчилися? (Отримувати індукційний струм за допомогою магнітного поля, що змінюється).
Запитання:
У металеве кільце протягом перших двох секунд всувають магніт, протягом наступних двох секунд він нерухомий всередині кільця, протягом наступних двох секунд його виймають. У яких проміжках часу у котушці йде струм? (від 1-2с; 5-6с).
На магніт надягають кільце з прорізом і без. У якому з'являється індукційний струм? (У замкнутому кільці)
На сердечнику котушки, яка підключена до джерела змінного струму, знаходиться кільце. Включають струм і кільце підстрибує. Чому?
Оформлення дошки:
«Перетворити магнетизм на електрику»
М.Фарадей
Портрет М.Фарадея
Малюнки дослідів М.Фарадея.
Електромагнітна індукція – явище виникнення електричного струму в замкнутому провіднику (котушці) за зміни зовнішнього магнітного поля всередині котушки.
Цей струм називається індукційним.
