Конспект урока по физике для 9 класса на тему “Направление индукционного тока. Правило Ленца”

Тема урока: Направление индукционного тока. Правило Ленца

Цель урока: Определение направления индукционного тока; закрепление знаний учащихся о явлениях электромагнитной индукции.

Тип урока: Урок изучение нового материала.

Оборудование: Компьютер, мультимедиа проектор, прибор для демонстрации направления индукционного тока, постоянный полосовой магнит.

Демонстрации: Взаимодействие разомкнутого и замкнутого контуров с постоянным магнитом: 1. При введении постоянного магнита в контур; 2. При выведении постоянного магнита из контура.

Виды педагогических технологий, применяемые на данном уроке:

информационная технология;

личностно – ориентированное обучение.

Ход урока:

Орг. момент

I . Подготовка к усвоению нового материала (мотивация и формулировка цели урока).

Наша жизнь, как и жизнь всех людей на Земле, в современное время неразрывно связана с электричеством. Электрическую энергию человечество потребляет в огромных количествах, начиная с домашних бытовых приборов и заканчивая огромными производственными комплексами. А откуда люди получают такое количество электроэнергии? (с электростанций ). А с помощью, каких устройств на электростанциях получают электричество? (с помощью генераторов ). А электрическая энергия в генераторах возникает благодаря явлению электромагнитной индукции, законы которой мы с вами продолжаем изучать на наших уроках физики.

Тема нашего урока: Направление индукционного тока. Правило ленца.

Цель сегодняшнего урока: Определить направление индукционного тока; закрепить наши знания о явлениях электромагнитной индукции.

II . Актуализация опорных знаний учащихся.

Фронтальный опрос.

Учитель: Но прежде всего, давайте вспомним ранее изученный материал и ответим на следующие вопросы.

С какой целью ставились опыты, изображенные на рисунках? Как они проводились?

Кто и когда открыл явление электромагнитной индукции?

При каком условии в данных опытах в катушке, замкнутой на гальванометр, возникал индукционный ток?

В чем заключается явление электромагнитной индукции?

В чём важность открытия явления электромагнитной индукции?

Как можно создать индукционный ток в катушке В изображенной на рисунке?

III . Освоение нового материала:

И так. Мы уже знаем, как можно получить электрический ток в замкнутом контуре с помощью магнитного поля.

Как же направлен индукционный ток? Для ответа на этот вопрос проведём следующий опыт.

Опыт №1. Введение магнита в разомкнутое и замкнутое кольца.

Вопросы к классу. 1. Что происходит с рамкой в 1-м и во 2-м случае? (она неподвижна, и она двигается - отталкивается );

2. Как вы думаете, почему магнит при введении в разорванное кольцо не действует на рамку, а при введении в замкнутое кольцо, возникает взаимодействие? (в замкнутом кольце возникает индукционный ток ).

3. Движется – значит, взаимодействует с магнитным полем магнита, а что способно вызвать это взаимодействие, если рамка не магнитная? (магнитное поле индукционного тока ).

При приближении к кольцу любого полюса магнита, поле которого является неоднородным, проходящий сквозь кольцо магнитный поток увеличивается. При этом в сплошном кольце возникает индукционный ток, а в кольце с разрезом тока не будет.

Ток в сплошном кольце создает в пространстве магнитное поле, благодаря чему кольцо приобретает свойство магнита. Взаимодействуя с приближающимся полосовым магнитом, кольцо отталкивается от него.

Отодвигаясь от приближающегося магнита, кольцо противодействует увеличению проходящего сквозь него внешнего магнитного потока.

4. А каким полюсом направлено это поле к магниту? (одноимённым ).

При приближении магнита к кольцу, кольцо и магнит обращены друг к другу одноименными полюсами, а векторы магнитной индукции (B k и B м ) их полей направлены в противоположные стороны.

5. Зная направление магнитных линий поля, можно ли определить направление электрического тока создавшего это поле? (да ).

6. Какое правило необходимо для этого применить? (правило правой руки ).

( вспомнить правило правой руки стр. 151)

Сформулируем обратное правило (Если отставленный в сторону большой палец правой руки направить по направлению линий магнитного поля соленоида (направление северного полюса) , то четыре пальца согнутые в кулак покажут направление тока в соленоиде ).

Воспользовавшись этим правилом, определим направление тока в замкнутом кольце.

(Если магнит вводим в кольцо северным полюсом, то ток направлен против часовой стрелки смотря со стороны магнита, если южным, по часовой стрелке)

Опыт №2. Удаление магнита из замкнутого кольца.

Вопросы к классу. 1. Как в этом случае двигалась рамка? (следовала за магнитом ).

2. Как вы сможете объяснить это поведение рамки? (магнитное поле созданное током в рамке направлено к магниту противоположным полюсом ).

(опыт с противоположным полюсом магнита)

Значит кольцо и магнит обращены друг к другу разноименными полюсами, а векторы магнитной индукции их полей направлены в одну сторону. При одинаковом направлении В к и В м векторов магнитной индукции, магнитное поле тока будет противодействовать уменьшению внешнего магнитного потока, проходящего сквозь кольцо.

3. Определите направление индукционного тока в рамке, пользуясь правилом правой руки. (Если магнит обращён к кольцу северным полюсом, то ток направлен по часовой стрелке смотря со стороны магнита, если южным, против часовой стрелки ).

На основании результатов рассмотренных опытов, было, сформулировано правило, которое в современной формулировке звучит так:

Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению внешнего магнитного потока, которое вызвало этот ток.

Первым кто обратил на данное явление внимание и сформулировал для него правило в 1834 г. был российский ученый Эмилий Христианович Ленц , в связи, с чем правило получило название правило Ленца.

IV . Закрепление нового материала.

Ответьте на вопросы:

Возникнет ли в кольце с разрезом электрический ток, если подносить к нему магнит?

Объясните явления, происходящие при приближении магнита к сплошному кольцу; при удалении магнита.

Как определить направление индукционного тока в кольце?

Сформулируйте правило Ленца.

Как вы думаете, почему прибор, который мы использовали в опытах, изготовлен из алюминия? Как проходил бы опыт, если бы прибор был железным; медным?

Упражнение 37, №2, стр. 169

V . Рефлексия в форме неоконченных фраз и вопросов .

Закончите предложения:

Сегодня на уроке я научился …

Сегодня мне было интересно …

Мне не понравилось…

Домашнее задание.

§40, Вопросы в конце параграфа.

Цели урока:

• обучающие: изучить явление электромагнитной индукции и условия его возникновения; показать причинно-следственные связи при наблюдении явления электромагнитной индукции; раскрыть сущность явления при постановке опытов, изучить правило Ленца (правила для определения направления индукционного тока), разъяснить закон электромагнитной индукции.
• развивающие: развивать логическое мышление и внимание, умение анализировать, сопоставлять полученные результаты, делать соответствующие выводы, представлять результаты проделанной работы, развивать общую культуру речи, навыки групповой работы.
• воспитательные: вызвать заинтересованность к изучаемой теме с точки зрения получаемой профессии, способствовать самостоятельному получению знаний.

Тип урока: изучение нового материала

Методы обучения: Метод проблемного изложения, частично-поисковый.

Формы организации познавательной деятельности:

• Групповая
• Фронтальная

Оборудование: электронная доска, презентация, мультимедийный курс Физика: полный курс.7-11 классы (под ред. В. Акопяна), полосовой магнит, соединительные провода, гальванометр, миллиамперметр, катушки, источник тока, ключ, проволочные мотки, магнит дугообразный, прибор для демонстрации правила Ленца.

План урока

Ход урока

1. Создание проблемной ситуации (дальняя перспектива)

Здравствуйте, ребята! На слайде (Слайд 1) презентации изображены опоры ЛЭП в разных странах: в Финляндии, например в виде оленей. Но опоры не меняют содержание: все ЛЭП предназначены для передачи электрического тока на большие расстояния, и все ЛЭПы – высоковольтные.

Почему все линии электропередачи высоковольтные?

(Ответы обучающихся, как правило - “Течет ток высокого напряжения” ).

Зачем повышают напряжение? (Слайд 2). Посмотрите на схему передачи электроэнергии: трансформатор повышает и без того высокое напряжение, а в быту, в осветительной сети необходимо всего 220В! Так зачем повышают напряжение? (Ответы обучающихся)

Пока мы вели с вами беседу через проволочный моток протекал электрический ток.

Демонстрация 1: Проволочный моток закреплен в лапке штатива, по нему пропускают электрический ток.

(Ответы обучающихся, как правило - “Проводник, по которому течет ток нагревается. Это тепловое действие тока” ).

Молодцы, верно! Ток, текущий по ЛЭП, нагревает линию (провод) происходит потеря энергии: часть электрической энергии превращается в тепловую. Потери тепловой энергии необходимо минимизировать. (Слайд 3) Давайте вспомним закон Джоуля-Ленца: уменьшить тепловые потери можно уменьшив, например, силу тока. Прибор, который уменьшает силу тока и одновременно с этим повышает напряжение во столько же раз (и наоборот), практически без потери мощности был изобретен в 1878 году русским ученым П.Н. Яблочковым и был назван трансформатором.

Давайте подведем небольшой итог: чтобы уменьшить тепловые потери при передаче электроэнергии на большие расстояния необходимо понизить силу тока, а эту роль выполнит повышающий трансформатор, но одновременно с этим он во столько же раз повысит напряжение. Вот почему все линии электропередач высоковольтные.

2. Создание проблемной ситуации (ближняя перспектива)

Но на каком принципе построена работа трансформатора?

(Обучающиеся затрудняются с ответом)

Его работа основана на явлении электромагнитной индукции, которое было открыто Майклом Фарадеем в 1831 году и является величайшим открытием ХIХ века. (Слайд 4)

На этом явлении построен принцип работы индукционных печей (ОМД, сталеплавильное производство) и лагов, индукционных варочных панелей (Технолог), металлодетекторов, трансформаторов(Сварщик) и генераторов переменного тока(Техническое обслуживание электрического и электромеханического оборудования). Ваша будущая профессия (специальность) неразрывно связана с этим явлением: без электрического тока вырабатываемого генераторами на ЭС невозможна работа станков (Станочник), электромагнитов (Машинист крана), электрических печей и плит (Технолог) и т.д.

Демонстрация 2. Моток закреплен в лапке штатива, по нему пропускают электрический ток, подносят магнит.

Какое действие электрического тока можно заметить?

(Ответы обучающихся, как правило - “Магнитное. Если по проводнику течет ток, то вокруг проводника возникает магнитное поле” ). Молодцы!

Верно. Если электрический ток порождает собой магнитное поле, то не может ли в свою очередь, магнитное поле породить электрический ток?

В 1821 году этим вопросом был озадачен Майкл Фарадей. “Превратить магнетизм в электричество” было написано у него в дневнике. Через 10 лет, 29 августа 1831 года эта задача была решена.

Запишите тему урока. ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ. ПРАВИЛО ЛЕНЦА. ЗАКОН ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ.

Давайте экспериментально установим, при каких условиях магнитное поле может породить электрический ток в проводнике (контуре).

(Обучающиеся выполняют экспериментальные задания по группам).

• 1 группа: Приложение 1
• 2 группа: Приложение 2
• 3 группа: Приложение 3

Подведем итоги работы наших групп:

1 группа (Ответы обучающихся). (Слайд 5) (ответы обучающихся 1 группы дополняются ответами обучающихся из других групп)

Вывод: В проводящем замкнутом контуре возникает электрический ток , если контур находится в переменном магнитном поле или движется в постоянном во времени поле так, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется.

Из истории вопроса: Почти одновременно с Фарадеем получить электрический ток в катушке с помощью магнита пытался швейцарский физик Колладон. При работе он пользовался гальванометром, легкая магнитная стрелка которого помещалась внутри катушки прибора. Чтобы магнит не оказывал непосредственного влияния на стрелку, концы катушки, куда вводили магнит, были выведены в соседнюю комнату и там присоединены к гальванометру. Вставив магнит в катушку, Колладон шел в соседнюю комнату и с огорчением убеждался, что гальванометр не показывал тока. Стоило бы ему все время находится рядом с гальванометром, а кого-нибудь попросить заняться магнитом, замечательное открытие было бы сделано. Но этого не случилось. Покоящийся относительно катушки магнит не вызывает в ней тока.

Введем понятие магнитного потока. (Слайд 6)

Магнитный поток - физическая величина, равная произведению модуля вектора магнитной индукции B на площадь S косинус угла? между векторами и

1 Вб = 1 Тл*1м 2

Магнитный поток в 1 Вебер создается магнитным полем с индукцией 1 Тл через поверхность площадью 1 м 2 , расположенную перпендикулярно вектору магнитной индукции.

Ток, возникающий в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего контур, называют индукционным током.

2 группа (Ответы обучающихся).

Вывод: Величина индукционного тока зависит (Слайд 7)

• сила индукционного тока зависит не от скорости изменения магнитной индукции, а от скорости изменения потока магнитной индукции (от скорости изменения магнитного потока)
• от числа витков в контуре

Общий вывод работы 1 и 2 группы:

Явление возникновения индукционного тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего контур, называют явлением электромагнитной индукции.

3 группа (Ответы обучающихся). (Слайд 8). Правило Ленца.

Исследуя явление электромагнитной индукции, Э. X. Ленц в 1833 г. установил общее правило для определения направления индукционного тока:

Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван.

Направление индукционного тока.

Правило правой руки

Если правую руку расположить так, чтобы вектор B входил в ладонь, а отогнутый на 90 о большой палец был направлен по движению проводника, то четыре пальца руки укажут направление индукционного тока проводнике.

При объяснении материала можно использовать мультимедийный курс Физика: полный курс.7-11 классы (под ред. В.Акопяна) (урок “Явление электромагнитной индукции”)

Закон электромагнитной индукции

Известно, что в цепи появляется электрический ток в том случае, когда на свободные заряды проводника действуют сторонние силы. Работу этих сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура называют электродвижущей силой. Следовательно, при изменении магнитного потока, через поверхность, ограниченную контуром, в последнем появляются сторонние силы, действие которых характеризуется ЭДС, называемой ЭДС индукции.

~ и =, то = - для 1 витка = * N- для N витков

В соответствии с правилом Ленца:

= - *N - для N витков

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.

Ребята, сегодня мы познакомились с явлением электромагнитной индукции (ЭМИ). Работа многих приборов основана на этом явлении, особенную роль следует отвести генераторам переменного тока, в которых механическая энергия превращается в электрическую. Без электрического тока жизнь современного человека представить практически невозможно, так же как и Вашу будущую работу: индукционные варочные панели – Технолог, индукционные печи - ОМД, трансформатор – Сварщик и т.д.

Подведем итог урока, ответим на вопросы:

Вопросы:

1. В чем заключается явление электромагнитной индукции?

2. Что называют магнитным потоком?

3. Как связана работа станочника (машиниста крана, машиниста локомотива и т. д.) с явлением ЭМИ?

4. Почему закон электромагнитной индукции формулируется для ЭДС, а не для силы тока? Сформулируйте закон ЭМИ.

5. Почему в законе электромагнитной индукции стоит знак “минус”?

6. Как определить направление индукционного тока?

Сегодня мы плодотворно работали, проводили опыты, ребята оцените работу каждой группы: работу своей группы и работу студентов в других группах.

(Обсуждение, диалог обучающихся)

3. Домашнее задание:

8-11, конспект, стр. 27 (привести примеры возникновения индукционного тока, используя две катушки на общем сердечнике), подготовить сообщения (Металлодетекторы, поезд на магнитной подушке, индукционные печи, индукционные варочные панели).

Цепочка:

Как обычно, выходим из класса по “цепочке” (необходимо назвать физическую величину и единицы измерения физической величины).

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3