Выводы учащихся

IV. Ответы на вопросы учащихся.

Вопросы:

1. Будет ли обычный компас работать в автомобиле?
2. Как можно обнаружить присутствие магнитного поля в данной области пространства? Какие приборы или устройства необходимы для этого?
3. В кабинете физики оказался полосовой магнит, полюса которого не окрашены краской. Какими способами можно установить, где у магнита северный полюс, а где южный?
4. Что произойдет с железной спицей, подвешенной горизонтально, если ее намагнитить?
5. Будет ли действовать магнит на магнитную стрелку, если между ними поместить руку?
6. Может ли стальной стержень иметь на обоих концах одинаковые магнитные полюса?
7. Каково положение равновесия трех магнитных стрелок, помещенных в вершины равностороннего треугольника?
8. В результате трения о ремень поверхность шкива зарядилась положительно, а ремень отрицательно. Существует ли магнитное поле вокруг вращающегося шкива и как оно направлено? А вокруг ремня?
9. Как будет действовать на магнитную стрелку наэлектризованная палочка?

V. § 56

"Магнитный эффект электрического тока имеет круговое движение вокруг него"

Эрстед

Урок 52/2 ЛИНИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

ЦЕЛЬ УРОКА: Познакомить учащихся с графическим способом изображения магнитных полей.

ТИП УРОКА: Комбинированный.

ОБОРУДОВАНИЕ: Прибор для наблюдения спектров магнитных полей, выпрямитель ВС-24, проекционный аппарат ФОС-67, кольцевой проводник из фольги, диафильм "Электромагнитные явления", магнитная стрелка на подставке, катушки Гельмгольца.

ПЛАН УРОКА:

1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Опрос 10 мин

3. Объяснение 20 мин

4. Закрепление 10 мин

5. Задание на дом 2-3 мин

II. Опрос фундаментальный:

1. Магнитное поле.

2. Определение направ­ления магнитного поля.

Вопросы:

1. Как обнаружить постоянный электрический ток в проводе, не касаясь его руками?

2. Как располагается магнитная стрелка в магнитном поле?

3. Какое правило определяет связь между направлением тока в проводнике и направлением его магнитных линий? Сформулируйте его.

4. Шнур настольной лампы, питаемой постоянным током, поднесли к магнитной стрелке. Окажет ли магнитное поле действие на стрелку? Изменится ли это действие в случае, если лампа питается переменным током?

5. Как надо расположить две магнитные стрелки друг относительно друга, чтобы они находились в положении устойчивого равновесия?

6. Молния ударила в ящик со стальными ножками. После этого ножки сказались намагниченными. Как это объяснить?

7. Действует ли магнитное поле на электрическое поле?

Задачи:

1. Какое напряжение надо поддерживать в сети и какая мощность должна потребляться, чтобы питать током 30 ламп мощностью по 60 Вт каждая, соединенных параллельно, при напряжении 120 В, если сопро­тивление проводов, подводящих ток к лампам, 4 Ом? Каков КПД электросети?

2. Какая масса воды должна пройти через плотину высотой 20 м, чтобы обеспечить горение лампочки мощностью 60 Вт в течение 1 ч? КПД при­нять равным 50 %.

3. В каком из резисторов при протекании тока выделяется большее количество теплоты? Напряжение сети 120 В.

III.

Магнитное, поле вокруг прямого проводника с током. Определение направления магнитного поля с помощью магнитной стрелки (демонстрация). Правило правой руки (повторение). Линия, касательная к которой в каждой точке совпадает с направлением магнитного поля, называется линией магнитного поля. Индикация линий магнитного поля вокруг пря­мого проводника с током с помощью железных опилок (демонстрация). Изображение магнит­ного поля прямого тока с помощью линий магнитного поля.

Магнитное поле кольцевого тока (индикация с помощью демонстрацион­ной магнитной, стрелки и железных опилок). Спектр магнитного поля кольцевого; тока зарисовать в тетрадь.

Магнитное поле соленоида (индикация с помощью железных опилок и магнитной стрелки). Обозначение катушки и катушки с сердечником на электрических схемах:

Однородное магнитное поле (демонстрация).

Особенности линий магнитного поля:

· Всегда замкнутые линии (вихревое поле).

· Ни где не начинаются и не заканчиваются.

Вывод: В природе нет источников магнитного поля.

При соединении двух полосовых магнитов в один, полюса, существовавшие в области соединения, исчезают, при разделении – появляются вновь (демонстрация). Отдельных магнитных полюсов не существует!

Вопрос: До каких пор можно делить магнит?

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ (явление магниторезистивности): Если на проводник с током действует внешнее магнитное поле, линии которого идут в том же направлении, что и ток, то его сопротивление уменьшается, а если перпендикулярно току – то увеличивается (явление магниторезистивности открыл в 1857 году лорд Кельвин). Благодаря этому эффекту считывается информация с дисков. Считывающая головка с текущим через нее током проходит над намагниченным диском, каждая ячейка которого играет для головки роль внешнего магнитного поля. Поскольку от одной ячейки к другой направление этого поля меняется (нули и единицы), то будет изменяться и ее электрическое сопротивление, а, следовательно, и ток.

IV. Вопросы:

1. Как определить магнитные полюсы катушки с током?

2. Если подвесить катушку с током на тонких гибких проводниках, то, как она расположится в магнитном поле Земли?

3. Если к катушке с током поднести магнитную стрелку, то, как пове­дет себя магнитная стрелка?

4. Если бы существовали магнитные заряды, то, как тогда можно было бы объяснить природу земного магнетизма?

5. Как изготовить соленоид, вокруг которого при пропускании тока не будет магнитного поля?

6. На лист бумаги равномерно насыпали железные опилки и снизу поднесли магнит. Почему опилки располагаются по направлению линий магнитного поля и почему для этого нужно постукивать по листу?

7. Французский физик Араго в 1820 г сделал открытие, заключающееся в следующем: когда тонкая медная проволока, соединенная с источником тока, погружалась в железные опилки, то они приставали к ней. Почему?

V. § 57

1. Получите снимки линий магнитного поля без фотоаппарата.

"Мне остается сказать, по какому закону природы

То происходит, что камень притягивать может желе­зо"

Лукреций Кар

"… не обуславливает ли электрический флюид … возникновение и поддержание магнитных свойств?"

Джамбаттиста Баккарн

Урок 53/3 МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА

ЦЕЛЬ УРОКА: Классифицировать вещества по их магнитным свойствам. Экспериментально обосновать справедливость гипотезы Ампера. Дать представление о природе ферромагнетизма и рассказать о практических применениях электромагнита.

ТИП УРОКА: комбинированный.

ОБОРУДОВАНИЕ: диафильм "Электромагнитные явления", катушки Гельмгольца, магнитная стрелка на подставке, электромагнит разборный, электромагнитное реле.

ПЛАН УРОКА:

1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Объяснение 25 мин

3. Опрос 10 мин

4. Закрепление 5 мин

5. Задание на дом 2-3 мин

II. Опрос фундаментальный:

1. Линии магнитного поля.

2. Магнитное поле кольцевого тока и катушки с током.

Вопросы:

1. Каково направление тока в проводнике (Рис. 1)?

2. Определите направление линий магнитного поля (Рис. 2)?

3. Определите полярность клемм источника тока, питающего соленоид (Рис. 3).

4. Каково расположение линий магнитного поля замкнутого соленоида с током (Тороидальная катушка)?

5.

Можно ли рассматривать магнитное поле катушки с током как суммар­ное поле, полученное от сложения магнитных полей нескольких кольцевых токов?

6. Разведчик обнаружил двухпроводную линию постоянного тока. Как при помощи вольтметра постоянного тока и магнитной стрелки он опре­делил, на каком конце, линии находится электростанция?

Задачи:

1. Какое время требуется для нагревания воды массой 2 кг от 20⁰С до кипения в электрочайнике, если напряжение в сети 220 В, сопротивление обмотки чайника 20 Ом, а КПД чайника 70 %?

2. Ученик, выполняя лабораторную работу, неправильно собрал схему для измерения сопротивления лампочки. Напряжение источника тока равно 12 В, вольтметр показывает 11 В, амперметр показывает 0,2 А. Найдите сопротивление лампочки, если сопротивление вольтметра 50 Ом. Что покажут амперметр и вольтметр, если их поменять местами?

III. У соленоида много общего с полосовым магнитом. Должны ли мы из этого заключить, что в магнитах из железа имеются вечные электрические токи (без источника энергии)?

"… внутри молекулы электроны движутся по замкнутым орбитам, создавая магнитное поле, подобное тому, какое было бы создано замкнутым током, текущим по тем же орбитам".

Поль Ланжевен

Электрон, движущийся вокруг ядра в атоме, представляет собой маленькую рамку с током или магнитную стрелку (демонстрация поворота рамки с током и магнитной стрелки во внешнем магнитном поле). Что, будет происходить с этими магнитными стрелками во внешнем магнитном поле? Проникает ли магнитное поле внутрь вещества? Как изменится при этом магнитное поле в веществе? Как влияет на ориентацию магнитных стрелок (атомов) тепловое движение? Парамагнетики - вещества, слабо усиливающие магнитное поле. Примеры: алюминий, вольфрам. Останется ли парамагнетик намагниченным, если убрать внешнее магнитное поле? Можно ли из парамагнетика изготовить постоянный магнит? Можно ли намагнитить парамагнетик до насыщения? Будет ли притягиваться парамагнетик к полюсам магнита?

Ферромагнетики – вещества, в десятки тысяч раз усиливающие внешнее магнитное поле. Примеры: железо, кобальт, никель, чугун, гадолиний, сульфид хрома. Ферромагнетики отличаются тем, что их намагниченность, появляющаяся в очень слабом магнитном поле, в десятки и даже сотни тысяч раз больше, чем у парамагнетика. Почему? Доменная структура ферро­магнетика (объяснение по кадрам диафильма). Ориентировать целые домены легче, чем огромное количество отдельных "элементарных магнитов". Почему?

Почему ферромагнетик остается намагниченным после выключения внешнего поля? Демонстрации с моделью ферромагнетика – пробиркой, заполненной железным порошком. Почему при высоких температурах ферромагнетик становится парамагнетиком (например, железо при 770°С)? Почему ненамагниченный кусок железа притягивается к любому полюсу
магнита?

Постоянные магниты – полосовые и дугообразные. Почему магнитное поле дугообразного магнита интенсивнее поля полосового магнита?

Дополнительная информация: Магнит считался хорошим, если он мог удержать груз, масса которого равна его собственной массе. В 1969 году началось промышленное производство магнитов, которые сделаны из сплавов, содержащих редкие металлы – церий или самарий. Например, умещающийся на ладони магнит из сплава самария с кобальтом, способен удержать небольшой автомобиль вместе с пассажирами.

Электромагниты. Соединение обмоток электромагнита и демонстрация принципа его действия.

Электромагнитные реле (демонстрация).

Геркон – магнитоуправляемый контакт (демонстрация).

Электрический звонок (демонстрация).

Телеграф. Сын спрашивает отца: «Папа, как устроен телеграф?» Отец отвечает: «Представь себе длинную собаку, голова которой в Европе, а хвост в Америке. Ее тянут за хвост в Нью-Йорке, а залает она в Лондоне. Так устроен телеграф». Мальчик спрашивает тогда: «А как же устроен беспроводный телеграф?» На это отец отвечает: «Точно так же, но только без собаки». Помогите разобраться с этим объяснением.

Микрофон угольный (демонстрация с изменением сопротивления угольного порошка при изменении давления). Обозначение на схемах:

Телефон (вблизи полюсов дугообразного электромагнита устанавливают упругую стальную пластинку). Александр Белл, будучи страстно влюблен в свою глухую ученицу, пытался создать искусственное ухо, а изобрел телефон!

"Когда придумано было это электричество, стали его прилагать к делу: придумали золотить и серебрить электричеством, придумали свет электрический и придумали электричеством на дальнем расстоянии с места на место передавать знаки".

Л.Н. Толстой

В Тринити - колледже рассказывают о знаменитой фразе Резерфорда по поводу коллег с гуманитарных факультетов: «Они слишком гордятся тем, что не знают, что происходит между тем моментом, когда они нажимают кнопку дверного звонка, и моментом, когда звонок начинает звенеть».

IV. Демонстрация кинофрагмента "Электромагнит"

Вопросы:

1. Что произойдет с гвоздем, на который намотан изолированный провод, если по проводу потечет электрический ток?

2. Почему железный сердечник, внесенный в катушку с током, притяги­вает железные предметы?

3. Каким образом можно усилить магнитное поле катушки с током?

4. Два железных стержня притягиваются друг к другу, какими бы концами их не сближали. Могут ли они оба быть магнитами?

5. Отчего вертикально стоящие стальные оконные решетки (штативы) с течением времени намагничиваются? На каком конце вертикального прута возникает северный полюс, и на каком - южный?

6. Полосовой магнит разрезали на несколько кусков одинаковой длины. Какой из получившихся кусков окажется намагниченным сильнее: который находился ближе к концам или ближе к середине магнита?

7. Почему железо в жидком и газообразном состоянии теряет свои ферромагнитные свойства?

1. Как построить сильный электромагнит, если поставлено условие, что бы ток в его обмотке был сравнительно слабым?
2. Почему большая консервная банка отрывает от сильного магнита притянутую им кнопку?

V. §§ 58-60. Упр. 30 № 1-4, задание 13.

1. Спичку подвесьте на тонкой нити длиной 0,5 м. Поднесите к головке спички сильный магнит, она почти не притягивается. Сожгите серную головку спички и вновь поднесите магнит. С расстояния 1 - 2 см головка спички притягивается к магниту. Проведите опыт и объясните явление.

2. Покажите, что при приближении к одному полюсу магнита куска железа другой полюс начинает притягивать сильнее.

3. Подвесьте несколько швейных иголок за ушки к ниткам, сложенным в один пучок. Если снизу к иголкам поднести сильный полосовой магнит, ось которого вертикальна, то нижние концы иголок сначала разойдут­ся, а затем, когда магнит приблизится почти вплотную, соберутся, вместе. Верхние же концы немного разойдутся. Что будет наблюдаться при удалении магнита? Проведите опыт и укажите причины такого, поведения иголок.

4. В книге одного из первых исследователей земного магнетизма Гильберта описан следующий опыт. Если бить молотком по железной полосе, расположенной в направлении с севера на юг, то она намагнитится. Объясните это явление. Как будут расположены полюса у этого магнита.

5. Легкую, иголку подвесьте на короткой нити вблизи магнита так, чтобы она притягивалась к магниту, не касаясь его, и висела в воздухе. Поднесите к иголке горящую спичку. Иголка падает. Остыв, она снова притягивается к магниту. Проведите опыт и объясните явление.

6. Полосовой магнит разделили на две равные части и получили два маг­нита. Будут ли эти два магнита оказывать такое же действие, как целый магнит, из которого они получены?

7. Изучить взаимодействие двух керамических магнитов и установить зависимость силы от расстояния между их полюсами.

8. Если на торец железного стерженька наклеить тонкую полоску слюды и покрутить стержень в поле сильного магнита, то отчетливо будут слышны щелчки, вызываемые перемагничиванием образца. Почему?

9. Два блестящих стерженька внутри лампочки накаливания, на которых держится вольфрамовая спираль, сделаны из платинита – вещества, у которого температура Кюри порядка 110 – 120 ⁰С. Предложите план эксперимента по наблюдению превращения ферромагнетика в парамагнетик.

"Магниты, верно, служат человечеству".

Д. Сахаров

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

Урок 54/4. СБОРКА ЭЛЕКТРОМАГНИТА И ИСПЫТАНИЕ ЕГО ДЕЙСТВИЯ

ЦЕЛЬ УРОКА: Научить учащихся собирать из готовых деталей электромагнит и испытать его действие.

ТИП УРОКА: Лабораторная работа.

ОБОРУДОВАНИЕ: Блок питания, реостат, ключ, соединительные провода, компас. Электромагнит разборный, диафильм "Магнитное поле Земли"_.

ПЛАН УРОКА:

1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Опрос 15 мин

3. Краткий инструктаж 5 мин

4. Выполнение работы 20 мин

5. Задание на дом 2-3 мин

II. Опрос фундаментальный:

1. Магнитные свойства вещества.

2. Элек­тромагниты.

3. Использование электромагнитов.

Задачи:

1. Нагреватель мощностью 4,5 кВт соединен с сетью двумя алюминиевыми проводами. Длина каждого 500 м, площадь поперечного сечения 140 мм². Сила тока в цепи 100 А. Найдите напряжение на нагревателе и на источнике тока. Во сколько раз большее количество теплоты выделяется на нагревателе, чем на резисторе?

2. Для нормальной работы некоторого электрического прибора требуется, чтобы подаваемое на него напряжение было не менее 200 В. В этом случае потребляемая прибором мощность 1 кВт. В силу большой удаленности прибора от розетки, его приходится включать в сеть через удлинитель. Напряжение в розетке составляет 220 В. На каком максимальном удалении от розетки может работать прибор, если провода удлинителя изготовлены из меди и имеют диаметр 1 мм?

Вопросы:

1. Как, по-вашему, могли образоваться природные магниты, которые находили в Магнезии?

2. Почему ударами молотка можно размагнитить сильный магнит, а легким постукиванием по стальному стержню можно его намагнитить?

3. Почему постоянное магнитное поле уничтожает информацию, записанную на магнитный носитель (магнитная лента, диск)?

4. Намагниченная стальная полоска сгибается так, что концы ее сое­динены. Будет ли место соединения концов притягивать железные пред­меты? (демонстрация).

5. Если иголку сориентировать по направлению магнитного поля Земли и несколько раз ударить по ее тупому концу, то она намагнититься. Почему? В США по железной дороге на юг везли несколько роторов паровых машин, и они сильно намагнитились. Почему?

6. В поддоне тракторного двигателя для слива масла имеется отверстие, в которое завинчивается намагниченная пробка. Каково ее назначение?

7. Внутрь соленоида с током ввели часть железного сердечника. Почему он втягивается внутрь соленоида?

8. Если магнит дугообразный, то железный гвоздь одним концом притя­гивается к одному полюсу, а другим – к другому (демонстрация). Почему?

1. Правда ли, что сделать из железа магнит гораздо дешевле, чем из магнита железо?
2. Притяжение магнитом ферромагнитного шарика сопровождается получением механической работы, но для отрыва его и возвращения в исходное состояние необходимо затратить столько же. Так ли это?

III. "Наша всеобщая мать Земля – это большой магнит!"

У. Гильберт

Магнитное поле Земли (объяснение по кадрам диафильма). Южный магнитный полюс расположен на севере Канады, в 1500 км от северного географического полюса.

Координаты южного магнитного полюса в 2001 году: 81,2° с.ш. и 110°,48' з.д. Какова природа земного магнетизма? Почему географические и магнитна полюса не совпадают? Почему дрейфуют магнитные полюса? На эти вопросы наука еще должна ответить. Магнитные бури. Магнитные аномалии. Радиационные полюса.

Краткий инструктаж по выполняемой лабораторной работе №9. Электри­ческая схема экспериментальной установки вычерчивается на доске. Изучение магнитного поля катушки с током (его зависимость от силы тока и сердечника), сборка электромагнита и испытание его действия, зарисовать в тетради направление тока в катушках электро­магнита и промаркировать его полюса.

IV. Выполнение работы по описанию учебника.

Дополнительное задание: Из провода и железного стержня изготовите простейший электромагнит и выясните, зависит ли "магнитная сила" электромагнита, от силы тока в катушке, от наличия в ней сердечника, от числа витков катушки, от длины катушки. Выясните, изменяется ли положение полюсов на катушке при изменении направления тока в ней. Правда ли, что чем сильнее магнит, тем быстрее будет разряжаться батарейка?

V.

Задание № 12. Задачи для повторения 57-61.

1. Как включить электрический звонок, чтобы при нажатии кнопки был слы­шен лишь один удар молоточка?

2. Стальной шар имеет идеально круглую форму. Можно ли намагнитить та­кой шар?

3. Открытие физика Араго в 1820 г. заключалось в следующем: когда тонкая медная проволока, соединенная с источником тока, погружалась в железные опилки, то они притягивались к ней. Объясните явление.

4. Сколько полюсов вы знаете на земном шаре?

5. Исследуйте и попытайтесь объяснить, почему спичка со сгоревшей головкой притягивается к магниту, а с целой головкой – нет.

6. Сравните подъемные силы магнитов по числу поднимаемых ими железных скрепок.

"Что польза магнита очень велика и прямо изумитель­на – это настолько хорошо известно, что нет необ­ходимости произносить по этому поводу длинную речь".

Э.Райт

Урок 55/5 ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПРОВОДНИК С ТОКОМ

ЦЕЛЬ УРОКА: Изучить действие магнитного поля на проводник с током и научить учащихся определять направление силы Ампера. Продемонстриро­вать технические применения данного свойства магнитного поля.

ТИП УРОКА: Комбинированный.

ОБОРУДОВАНИЕ: Проводник из фольги, магниты дугообразные, катушки Гельмгольца, рамка, выпрямитель ВС-24 – 2 шт., громкоговоритель, электроизмерительный прибор магнитоэлектрической системы.

ПЛАН УРОКА:

1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Опрос 10 мин

3. Объяснение 25 мин

4. Закрепление 5 мим

5. Задание на дом 2-3 мин

II. Вопросы:

1. Как будет ориентироваться дугообразный магнит, если его подвесить на нити?

2. Можно ли на Луне ориентироваться с помощью магнитного компаса?

3. Какие явления свидетельствуют о существовании магнитного поля у Земли?

4. Какие четыре полюса находятся в Антарктиде?

5. Почему при полетах над областью магнитной аномалии нельзя пользо­ваться для ориентировки обычным компасом?

6. Почему два гвоздя, притянувшиеся к магниту, расходятся свободными концами?

7. Как изготовить электромагнит, подъемную силу которого можно регу­лировать?

8. Когда нет перемещения, тогда нет и работы в механическом смысле. На что же расходуется электроэнергия, подводимая к электромагниту, когда он "держит" груз?

9. Разработайте способы размагничивания намагниченного тела (размагничивание кораблей).

10. Как в домашних условиях проверить подлинность доллара (ферромагнитная краска)?

11. Стальной, хорошо отполированный шар имеет идеально круглую форму. Можно ли намагнитить этот шар? Ответ обосновать.

12. К одному и тому же полюсу магнитной стрелки поднесли стальной стержень поочередно разными концами. Стрелка в обоих случаях оттал­кивалась. Как это удалось сделать?

13. Когда через стальной не намагниченный стержень пропустили большой ток, то стержень оказался в сильном собственном магнитном поле. Намагнитился ли он?

Реле (на французском языке это слово означает промежуточную станцию для перезагрузки) – который при некоторой величине управляющего сигнала резко изменяет управляемый сигнал. Реле используют для управления электроустановками с помощью ключа в цепи реле.

Задачи:

1. Охраняемый объект окружен тонкой проволокой. Собрать схему цепи для сигнализации о разрыве проволоки.

2. При прекращении подачи тока от сети в цепи вагона троллейбуса автоматически загораются аккумуляторные лампы. Нарисуйте схему такого устройства.

3. Используя ртутный контактный термометр (демонстрация), электромагнитное реле, звонок и источник тока, предложите схему электрической цепи для измерения предельной температуры.

4. Используя фоторезистор, электромагнитное реле, лампочку накаливания и источник тока, предложите схему электрической цепи для автоматического включения или выключения уличного освещения.

5.

Как работают цепи, схемы которых приведены на рисунках?

III. Демонстрация действия магнитного поля на проводник c током (рисунок на доске). Сила Ампера. Сила перпен­дикулярна как индукции магнитного поля, так и проводнику с током. Правило левой руки для определения направления силы: "Если левую руку... /в шутку "...правой ноги...". Почему так пишешь?

Тренировки с дугообразным магнитом и проводником с током: определе­ние направления электрического тока в проводе, полюсов магнита, направления действующей на проводник с током силы.

Альтернативный способ определения направления силы Ампера. Круговые линии магнитного поля усиливают линии внешнего поля по одну сторону проводника и ослабляют по другую его сторону. Провод выталкивается в область более слабого поля.

"Краб, живущий на мелководье, - настоящий политик. Когда опасность угрожает ему сверху, он смотрит прямо перед собой и убегает вбок".

Автор неизвестен

Одно из практических применений правила: С помощью сильного магнита можно установить, постоянный или переменный ток течет по проводу. От чего зависит сила Ампера (демонстрация)?

F_A=I·B·Δl·sinα

Взаимодействие параллельных токов (последовательные рассуждения с определением направления сил).

"Токовые весы". Один ампер (1 А) равен силе постоянного тока, который, протекая по двум длинным прямолинейным проводникам, расположенным параллельно в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, создает на участке проводника длиной 1 м силу 2·10^-7 Н.

Электродвигатель постоянного тока (демонстрация с катушкой Гельмгольца и рамкой с током).

Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы (демонстра­ция с объяснением принципа действия прибора по кадрам диафильма).

Громкоговоритель (демонстрация действия магнитного поля на проводник, по которому течет переменный ток). Демонстрации с громкоговорителем и звуковым генератором. Обозначение громкоговорителя на электрических схемах:

Выводы учащихся:

III. Задачи:

1. В одном из больших ускорителей заряженных частиц мед­ные шины обмотки электромагнита имеют длину 25 м, находятся на расстоянии 10 см (от оси до оси) друг от друга и проводят импульсный ток, достигающий 7000 А. Какая сила действует между этими шинами?

Вопросы:

1. Подковообразный магнит держат вертикально так, что его северный полюс находится слева, а южный – справа. По проводу, распо­ложенному между полюсами магнита, течет ток в направлении от вас. В каком направлении действует на провод сила?

2. Как взаимодействуют провода, питающие двигатель вагона троллейбус?

3. Как будут взаимодействовать между собой витки соленоида, если по ним потечет: а) постоянный ток; б) переменный ток?

4. Отчего пламя свечи, помещенное между полюсами магнита, выталки­вается наружу?

5. Громоотвод был соединен с землей при помощи тонкостенной металлической трубки. Почему после удара молнии трубка превратилась в стержень?

6. Почему “гудят” провода в линиях электропередачи?

7. Почему замкнутый подвижный проводник, по которому идет ток, стремится принять форму кольца, даже если он не находится в магнитном поле?

8. Объясните принцип действия электромагнитной пушки.

IV. § 61 Задание 14. Подготовиться к лабораторной работе № 10.

1. Демонстрация "пляски" алюминиевой фольги: вдоль прямой на равном расстоянии установить 5-6 дугообразных магнитов, между которыми про­пустить ленту, включенную в цепь постоянного тока через выключатель. При быстром переключении направления тока лента приходит в движение.

2. Из керамического магнита, пузырька для лекарств, проволоки и скотча сконструируйте и испытайте громкоговоритель.

"... чтобы узнать вещь, нужно ее сделать; ибо хотя вы думаете, что знаете ее, в этом не может быть уверенности, пока вы не попытаетесь ее сделать".

Софокл

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

Урок 56/6 ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

ЦЕЛЬ УРОКА: Подробнее познакомить учащихся с устройством и принцип действия электрического двигателя постоянного тока.

ТИП УРОКА: Лабораторная работа.

ОБОРУДОВАНИЕ: Электродвигатель постоянного тока, электродвигатель лабораторный, блок питания, реостат, соединительные провода, диафильм "Электромагнитные явления".

ПЛАН УРОКА:

1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Опрос 15 мин

3. Краткий инструктаж 5 мин

4. Выполнение работы 20 мин

5. Задание на дом 2-3 мин

II. Опрос фундаментальный:

1. Определение направления силы, действующей со стороны магнитного поля на проводник с током.

2. Электродвигатель постоянного тока.

3. Громкоговоритель и другие приборы магнитоэлектрической системы.

Вопросы:

1. К востоку или западу от магнитного меридиана будет от­клонен магнитным полем Земли прямолинейный проводник с током, пер­пендикулярный линиям магнитного поля, по которому течет ток сверху вниз?

2. Прямолинейный проводник с током расположен на оси кольцевого проводника с током. Как взаимодействуют эти проводники?

3. Как необходимо установить металлическую ленту из фольги с током, чтобы на нее действовало магнитное поле Земли?

4. Каким образом можно изменить направление вращения рамки с током в магнитном поле?

5. Предложите автоматическую схему гашения света в подъезде (на площадке) через 2-3 минуты после открытия входной двери.

6.

На рисунках изображены электрические схемы пуска двигателя. В чем их отличие?

Задачи:

1. С помощью электродвигателя подняли груз массой 5 кг на высоту 3 м в течение 10 с. Считая КПД этого двигателя равным 90 %, определите силу тока в нем, если двигатель работал при напряжении 12 В.

2. Плитка при номинальном напряжении 220 В имеет мощность 880 Вт, При включении плитки в сеть напряжение на розетке изменяется с 220 до 200 В. Определить сопротивление подводящих проводов.

III. Демонстрация электродвигателя постоянного тока, его устройство и принцип действия, обозначение на электрических схемах. В какую сторону будет вращаться ротор электродвигателя при его подключении к источнику тока? Каково назначение коллектора?

IV. Собрать из готовых деталей электродвигатель постоянного тока, присоединить его к источнику тока, проверить правильность работы схемы и зарисовать ее. Выяснить, каким образом можно изменить нап­равление вращения и скорость вращения ротора электродвигателя. Заменить электромагнит постоянным магнитом сделать выводы.

V.

Задачи для повторения на странице 131.

Предложите идею электромагнитного двигателя для морского судна, у которого нет ни винтов, ни руля.

"Внешние признаки явлений не должны связывать суждений ученого. Истина должна быть главной целью его исследований. Если к этому добавится трудолюбие, то он может надеяться приподнять завесу в храме природы"

М. Фарадей

Урок 57/7 ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

ЦЕЛЬ УРОКА: Познакомить учащихся с историей открытия электромагнит ной индукции и основными особенностями этого явления. Дать представление о генераторе переменного тока.

ТИП УРОКА: Лекция.

ОБОРУДОВАНИЕ: Универсальный трансформатор с принадлежностями, гальванометр от вольтметра, магнит дугообразный, выпрямитель ВС-24, катушки Гельмгольца, рамка, генератор переменного тока из набора "Трехфазный ток", диафильм "Явление электромагнитной индукции".

ПЛАН УРОКА:

1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Лекция 35 мин

3. Закрепление 5 мин

4. Задание на дом 2-3 мин

II.

Факты, которые удалось установить (повторение по кадрам диафиль­ма): электрическое поле в проводнике вызывает электрический ток, а ток, в свою очередь, создает магнитное поле. Цель, которую поставил перед собой Фарадей: "Превратить магнетизм в электричество!".
Демонстрация кадра диафильма об истории открытия явления электромагнитной индукции. Почему Фарадею сразу не удалось наблюдать явление? Совершенствование демонстрационной установки и открытие электромагнитной индукции 29 августа 1831 г.

Ток, создаваемый магнитным полем (магнитной индукцией), называют индукционным током.

Опыты Фарадея:

1. Опыты с двумя катушками (включение и выключение электрического тока в первой катушке).

2.Опыты с двумя катушками (перемещение одной катушки относительно другой).

3. Опыты с двумя катушками (изменение силы тока в первой катушке)

4.

Опыты с магнитом и катушкой.

Вывод Фарадея:"В замкнутом проводящем контуре возникает электричес­кий ток при всяком изменении числа линий магнитного поля, пронизывающего поверхность, ограниченную этим контуром".

Практическое значение открытия: Фарадей изготовил (открыл) принци­пиально новый источник электрического тока – замкнутый проводящий контур (катушка) в переменном магнитном поле.

При введении в замкнутый проводящий контур магнита, в контуре возни­кает индукционный ток. Индукционный ток должен создавать свое маг­нитное поле, посредством которого он будет взаимодействовать и магнитом. Демонстрация взаимодействия магнита с магнитным полем индук­ционного тока (рисунок на доске). В чем отличие колебаний, происхо­дящих при замкнутом и разомкнутом ключе? Вывод: В первом случае колебания затухнут быстрее, поскольку магнит будет тормозиться при входе в катушку и при выходе из нее.