Урок-открытие по теме «Электромагнитная индукция»

Урок по теме "Электромагнитная индукция"

Цели урока:

Образовательная: изучить физические особенности явления электомагнитной индукции, сформировать понятия: электомагритная индукция, индукционный ток.

Развивающая: формировать у учащихся умение выделять главное и существенное в излагаемом разными способами материале, развитие познавательных интересов и способностей школьников при выявлении сути процессов.

Воспитательная: воспитывать трудолюбие, точность и четкость при ответе, умение видеть физику вокруг себя.

Оборудование:

ПК, мультимедиа-проектор, полосовые магниты; гальванометр, катушка от разборной модели трансформатора, источник тока, соединительные провода.

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Новый материал.

Сегодня на уроке мы продолжаем изучать магнитные явления. Будем знакомиться с новым явлением. Это явление было открыт в XIX веке великим английским ученым Майклом Фарадеем. И называется это явление электромагнитной индукцией. Но вначале нам необходимо вспомнить основные понятия, которые будут нам необходимы.

Выявление имеющихся знаний.

2.1 Фронтальный опрос.

Назовите источники электрического поля.

Назовите источники магнитного поля.

Чем создается магнитное поле?

Чем создается поле постоянного магнита?

Что является основной характеристикой магнитного поля?

Что называют линиями магнитного поля?

Что представляют собой линии индукции прямого тока?

Что представляют собой линии индукции соленоида?

Как можно определить направление линий магнитной индукции?

По какому правилу можно определить направление силы, действующей на проводник с током?

Как можно изменить магнитные полюса катушки с током?

Давайте сейчас вспомним, что вокруг любых неподвижных зарядов существует электрическое поле, а если эти заряды заставить упорядоченно двигаться, т.е. создать электрический ток, то вокруг этих упорядоченно движущихся зарядов возникает магнитное поле. Очевидно, что между электрическим и магнитным полями существует теснейшая зависимость.

Электрический ток способен намагнитить кусок железа, а не может ли магнит, в свою очередь, вызвать появление электрического тока?

Итак, выдвигаем проблему МОЖЕТ ЛИ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ВЫЗВАТЬ ПОЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА?

Майкл Фарадей решал эту задачу 10 лет. Он годами носил в жилетном кармане маленький полосовой магнитит и проволочную катушку как постоянное напоминание о ещё нерешенной проблеме. Его дневники заполнялись аккуратно сделанными записями о результатах бесчисленных экспериментов.

Обратимся к эксперименту. Возьмём гальванометр, полосовой магнит, две катушки, реостат, ключ, источник питания. Вспомним назначение каждого из этих устройств и условное обозначение на схеме.

(фронтальный опрос – беседа)

Воросы:

Для чего служит гальванометр?

Как обозначается на схеме?

Для чего служит реостат?

Как обозначается на схеме?

Что вы знаете об этом предмете? (полосовой магнит)

Что произойдёт, если по проводнику пропустить электрический ток?

А для чего нужен ключ в электрических цепях?

Для чего служит источник питания?

Учитель: Катушка представляет собой проводник, намотанный на каркас. Такая катушка соединённая с источником питания, представляет собой электромагнит. Следовательно, если мы катушку соединим с источником питания, то вокруг неё возникает магнитное поле. А для чего нужен ключ в электрических цепях?

Учитель: А теперь переходим к экспериментам, но прежде давайте ещё раз вспомним какую проблему мы хотим решить.

У нас имеется полосовой магнит, вокруг которого существует магнитное поле, катушка – проводник, в котором должен появиться электрический ток, и гальванометр, который должен зафиксировать появление тока.

(Проводится эксперимент: магнит располагается рядом с катушкой, катушка присоединяется к гальванометру).

Вопрос по ходу эксперимента: Появился ток?

Ответ: Нет

Вопрос по ходу эксперимента: Изменим положение катушки магнита. Магнит помещаем в катушку. Есть ток?

Ответ: Нет.

Учитель: Долгое время учёным также, как и нам сейчас не удавалось обнаружить связь тока и магнитного поля. Почти одновременно с Фарадеем получить электрический в катушке с помощью магнита пытался швейцарский физик Колладон. Индикатор тока – гальванометром служила лёгкая магнитная стрелка. Что бы избежать влияние на неё постоянного магнита, который вдвигался в катушку, эта стрелка была вынесена в соседнюю комнату, туда же были протянуты провода от катушки. Вставив магнит в катушку, Колладон шел в соседнюю комнату и с огорчением убеждался, что гальванометр ничего не показывает. Изменим опыт. Соединим катушку с гальванометром, а затем внесём магнит в катушку и вынесем из катушки. (Опыт проводит ученик)

Вопрос по ходу эксперимента: Что мы видим?

Ответ: В катушке появился электрический ток!

Вопрос по ходу эксперимента: Почему он не появлялся в первых двух случаях и появился сейчас?

Ответ: Магнит был неподвижен, а теперь двигается.

Учитель: совершенно верно. Трудно было додуматься до главного, а именно только движущийся магнит или меняющееся во времени магнитное поле может возбудить электрический ток в катушке. Что же помешало Колладону сделать это открытие?

Класс: Во время движения магнита он должен был находиться у гальванометра, а он в это время был у магнита.

Учитель: Правильно. Открыть явление электромагнитной индукции помешала неправильная постановка опыта.

А можно этот же опыт провести иначе, если в качестве магнита взять ещё одну катушку, соединённую с источником питания. (Учитель собирает цепь и поясняет).

Одна катушка подключена к источнику питания, создаёт магнитное поле, а во второй во время её движения должен появиться электрический ток. (Вызванный к доске ученик проводит эксперимент – поднимает и опускает катушку относительно сердечника).

Вот мы с вами и «открыли» явление электромагнитной индукции, которое заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающий контур, постоянно меняется.

Откройте учебник и найдите вывод. Давайте прочитаем его и запишем:

«В ЗАМКНУТОМ ПРОВОДЯЩЕМ КОНТУРЕ ВОЗНИКАЕТ ТОК ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ЧИСЛА ЛИНИЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ, ПРОНИЗЫВАЮЩИЙ ПОВЕРХНОСТЬ, ОГРАНИЧЕННУЮ ЭТИМ КОНТУРОМ».

Учитель: А теперь попробуем выяснить некоторые свойства возникающие при электромагнитной индукции тока.

Обратимся к нашему первому опыту. Попробуем двигать магнит в катушку разными полюсами. Видим, что направление возникающего в катушке индукционного тока зависит от тока, каким полюсом мы вносим магнит, - южным или северным.

Попробуем изменить скорость внесения и вынесения магнита. Что наблюдаем?

Ответ: Чем быстрее перемещается магнит относительно катушки, тем больше индукционный ток.

Учитель: Причина – изменение числа линий магнитной индукции, пронизывающих все витки катушки. При этом совершенно безразлично, что двигать: магнит или катушку.

Проделаем опыт с реостатом. Если изменить силу тока в катушке, то будет меняться и магнитное поле внутри неё. Это изменение также вызовет индукционный ток во второй катушке, который и зафиксирует гальванометр.

Обратимся к нашим дневникам и запишем в них эти два свойства индукционного тока:

Направление индукционного тока зависит от ориентации полюсов магнита

Величина индукционного тока зависит от скорости изменения числа линий магнитной индукции, пронизывающий контур. И не зависит от способа этого изменения.

Таким образом, мы выяснили и обобщили свойства возникающего индукционного тока, а более подробно познакомимся на следующих уроках.

Сейчас поговорим о применении электромагнитной индукции. 

III. Закрепление нового материала.

Учитель: Предлагаю разгадать кроссворд в котором отражены некоторые моменты сегодняшнего урока.

Кроссворд

Вопросы.

Наука об общих закономерностях природы. (физика)

Проводник намотанный на каркас. (катушка)

Катушка, соединенная с источником тока (электромагнит)

Явление возникновения тока в проводящем контуре при изменении числа линий магнитной индукции, пронизывающий его (индукция)

Шотландский учёный, создавший первый телефон (Белл)

Раздел физики, в котором изучают электромагнитные явления(электродинамика)

А теперь давайте решим экспериментальную задачу.

Катушку от универсального трансформатора (на 220 В) установили на кольце штатива и подключили к гальванометру. Над ней закрепили сильный подковообразный магнит, а внутрь ввели железный стержень (длиной 25-30 см и диаметром 6-10 мм). Перемещайте стержень от одного полюса магнита к другому.. Почему при этом возникает ток?

Ответ: при перемещении стержня от полюса к полюсу он перемагничивается. В результате магнитное поле внутри стержня и вокруг него меняется. Это изменение магнитного поля возбуждает в катушке ЭДС индукции, а последняя создаёт ток в цепи.

IV. Подведение итогов.

Вывод:

Мы решили поставленную проблему: выяснили, что магнитное поле может вызвать появление электрического тока, т.е. Открыли явление электромагнитной индукции.

Познакомились с историей этого вопроса

Осознали роль эксперимента в науке

Узнали новые факты об учёных, внесших свой вклад в развитие науки

Расширили свой кругозор

Пройденная тема очень важна для радиотехники.

V. Дома:

внимательно прочитайте записи урока и желающие могут подготовить презентации по теме: «Электромагнитная индукция»

1.Вопросы методики обучения физике в современной школе и подготовки учителя физики. Сборник научных трудов. - М.: Прометей, 1997.

2.Голин Т.И., Филонович С.Ф. Классики физической науки. - М.: Высшая школа, 1989.

3.Евдокимов Ф.Е. Общая электротехника. - М.: Высшая школа, 2004.

4.Китаев В.Е. Электротехника с основами промышленной электроники. - М.: Просвещение, 2004.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/409085-urok-otkrytie-po-teme-jelektromagnitnaja-indu