Способы индуцирования тока кратко

Тема: Способы индуцирования тока

Тема: Способы индуцирования тока.

Рассмотреть способы индуцирования тока, основные формулы ЭДС самоиндукции и силы индукционного тока.

Расширение теоретических познаний обучающихся в области индуцирования электрического тока;

Ознакомление обучающихся с основными формулами ЭДС самоиндукции и силы индукционного тока;

Изучение практической направленности полученных знаний; формирование мотивации и опыта учебно-познавательной и практической деятельности.

Умения анализировать, выдвигать гипотезы, предположения, строить прогнозы, наблюдать и экспериментировать;

Развития умения выражать речью результаты собственной мыслительной деятельности.

Пробуждение познавательного интереса к предмету, технике и окружающим явлениям через знакомство с историей открытий в области физики;

Развитие способности к сотрудничеству, общению, работе в коллективе.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: 1) опыт по наблюдению явления самоиндукции при замыкании цепи; 2) опыт по наблюдению явления самоиндукции при размыкании цепи; 3) интерактивная доска.

Ход урока

Повторение домашнего задания

В чем состоит явление электромагнитной индукции?

Электромагнитная индукция — физическое явление, заключающееся в возникновении вихревого электрического поля, вызывающего электрический ток в замкнутом контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром.

Изменение каких физических величин может привести к изменению магнитного потока?

3) угла, образуемого вектором индукции с вектором площади этой поверхности.

В каком случае направление индукционного тока считается положительным, а в каком отрицательным?

Направление индукционного тока считается положительным, если оно совпадает с выбранным направлением обхода контура.

Направление индукционного тока считается отрицательным, если оно противоположно выбранному направлению обхода контура.

Сформулируйте закон электромагнитной индукции.

ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.

Сформулируйте правило Ленца.

Индукционный ток в контуре имеет такое направление, что созданный им магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток.

1. Изучение нового материала

Опыты Фарадея с катушками. Рассмотрим воз­никновение индукционного тока в катушке при изменении модуля индукции внешнего магнитно­го поля. В экспериментах по изучению магнит­ных явлений часто используются катушки, со­стоящие из большого числа витков N. Это связано с тем, что ЭДС индукции, возникающие в отдель­ных витках, суммируются, что облегчает обнару­жение индукционного тока.

Первоначально электромагнитная индукция была открыта Фарадеем в эксперименте с двумя вставленными друг в друга катушками (рис. 110, а). Наружная катушка была постоянно присоединена к гальванометру. Внутренняя со­единялась через ключ с сильной батареей. Индук­ционный ток через гальванометр наблюдался только при замыкании или размыкании цепи, т. е. при изменении магнитного потока через на­ружную катушку.

При непрерывном прохождении тока через внутреннюю катушку ток через гальванометр от­сутствовал. Для объяснения этого эффекта най­дем изменение магнитного потока и направление индукционного тока.

При замыкании ключа ток начинает протекать по внутренней катушке в направлении, показан­ном на рисунке 110, а. Он создает индукцию, на­правленную вверх в области наружной катушки. Если выбрать направление обхода витка наруж­ной катушки вправо по ближайшей к нам стороне, то вектор его площади AS будет направлен вверх. Тогда изменение магнитного потока АФ > 0, л ЭДС индукции Ј; = — Ф’ 0, Ј; = — Ф’ В1. АФ =

B2S — (-BjS) = -(Б2 — Bt)S 0.

Это означает, что индукционный ток It протекает в на­правлении обхода контура витка катушки (вправо по бли­жайшей к нам стороне).

Индукционный ток возникает и при выдвигании постоян­ного магнита из катушки.

В блоке “Электродинамика” мы продолжаем изучение модуля “Электромагнетизм”, в котором знакомимся с явлениями, подтверждающими взаимосвязь электричества и магнетизма. Вернемся к началу 19 века.

Сообщения учащихся, подготовленные к уроку:

В 1831году английский ученый М. Фарадей, директор лаборатории королевского института, в статье “Об индукции электрических токов” описал эксперимент, который стал открытием явления электромагнитной индукции: “На широкую деревянную катушку была намотана медная проволока длиной 203 фута, а между ее витками была намотана проволока такой же длины, изолированная от первой хлопчатобумажной нитью. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, а другая с сильной батареей. При замыкании цепи наблюдалось внезапное, но чрезвычайно слабое действие на гальванометре, и тоже действие замечалось при прекращении тока”. Затем Фарадей получил электрический ток с помощью только лишь магнита, вталкивая его внутрь спирали, а при резком удалении магнита стрелка отклонялась в противоположную сторону.

В 1833 году русский ученый сформулировал правило для определения направления индукционного тока: “Если металлический проводник движется поблизости от магнита, то в нем возбуждается ток такого направления, что если бы данный проводник был неподвижен, то ток мог бы обусловить его перемещение в противоположную сторону”.

Перенесемся на другую сторону Атлантики в небольшой городок Олбани в Соединенных Штатах Америки. Здесь в Академии преподавал физику и математику Джозеф Генри. В свободное время он увлекался изготовлением электромагнитов и добился успехов: один из магнитов мог удержать платформу массой в тонну. Как и Фарадей Генри размышлял над проблемой получения электрического тока с помощью магнита.

Генри поставил эксперимент, вошедший во все учебники физики. Он изготовил две катушки, большую и малую, с таким расчетом, чтобы одна свободно вдвигалась в другую. Затем подключил малую катушку к электрической батарее, а большую к гальванометру, и, вдвигая первую во вторую, заметил отклонение стрелки.

Генри смог опубликовать свои результаты лишь в 1832 году т. е. уже после Фарадея.

Каким же образом провод смотанный в катушку усилил действие термопары (источника тока)?

Демонстрация опыта 1.

Две одинаковые лампы присоединим к источнику тока параллельно друг другу, но одну — через реостат, а другую — через катушку с большим числом витков медного провода, в которую вставим железный сердечник.

Почему вторая лампа загорается позже первой?

Демонстрация опыта 2.

В цепь, содержащую дроссельную катушку, параллельно ей подключили светодиод в обратном направлении.

Почему при размыкании цепи вспыхивает светодиод?

Ответить на эти вопросы нам поможет изучение явления самоиндукции, открытого Джозефом Генри в 1829 году.

Повторим, что нам известно о явлении электромагнитной индукции.

Какое явление называется электромагнитной индукцией? Как можно изменить магнитный поток через поверхность замкнутого контура? Как определяется магнитный поток созданный проводником с током? Как его можно изменить? От чего зависит индуктивность проводника? Как читается закон электромагнитной индукции? Какова современная формулировка правила Ленца?

Работа ученика на интерактивной доске:

Используя правило Ленца, определите направление индукционного тока в верхнем витке при замыкании и размыкании цепи витка, подключенного к источнику тока Учитель:

Проверьте ваши результаты

Ток — это движение заряженных частиц под действием электрического поля. Электрическое поле в проводнике возникло при изменении магнитного поля. Исходя из единства природы, мы должны предположить, что такое же явление должно происходить и в витке, подключенном к источнику тока. При замыкании ключа возникает ЭДС индукции направленная против ЭДС источника тока, а при размыкании – вдоль ЭДС источника тока. Это явление получило название явление самоиндукции

Рассмотрим схемы предыдущих опытов

Какая лампа на схеме 1 загорится позже? Почему?

Почему вспыхивает светодиод при размыкании ключа? Покажите на схеме направление тока самоиндукции.

Как зависит сила тока от времени при замыкании ключа и размыкании цепи?

От чего зависит ЭДС самоиндукции? Что принято за единицу измерения индуктивности? Индуктивность какого проводника равна 1 Генри?

Из-за большой индуктивности катушки ЭДС самоиндукции может значительно превысить ЭДС источника тока. Появление значительной разности потенциалов в месте размыкания цепи часто приводит к электрическому пробою воздуха, т. е. возникновению электрической искры. (Что и произошло, как вы помните в опыте Генри). Процесс самоиндукции задерживает увеличение и уменьшение тока в электрических схемах и линиях передачи сигналов, тем самым приводя к искажению информации.

Какому механическому явлению аналогично явление самоиндукции? Закрепление

Учащимся предлагается тест для самооценки полученных знаний по теме “Электромагнетизм” Полученные ответы заносятся в бланки. После выполнения работы учащиеся сравнивают свои результаты с правильными ответами. Разбираются вопросы, вызвавшие затруднение.

Домашнее задание: §34 [1], 933 [2], 934 [2], 936 [2].

Источник

Урок физики в 11-м классе по теме: «Способы индуцирования тока»

Разделы: Физика

Цели урока:

• Обучающая: добиться знания учащимися способов индуцирования тока, результатов опытов Фарадея.
• Развивающая: продолжить формирование умений устанавливать причинно-следственную связь между фактами, явлениями и причинами их вызвавшими, умений выдвигать гипотезы, обосновывать и проверять их достоверность.
• Воспитательная: продолжить формирование познавательного интереса к предмету, мировозрения.

Тип урока: изучение нового материала.

Вид урока: урок-беседа с элементами поиска.

Метод обучения: диалогический с эвристическими заданиями.

Метод преподавания-учения: объяснительно-побуждающий.

Метод учения: частично-поисковый.

Оборудование:

• компьютерный класс,
• мультимедиа проектор,
• миллиамперметры,
• катушки,
• полосовые постоянные магниты,
• карточки с заданиями,
• Презентация.

Программное обеспечение:

• Power Point;
• Открытая физика 1.1;
• Hyper Test;
• учебник: В.А. Касьянов «Физика» 11 класс.

I. Организационный момент

Учитель: Здравствуйте ребята. Сегодня у нас с вами необычный урок. Мы с вами окажемся в научно-исследовательском институте. Все вы станете научными сотрудниками нашего института.

II. Актуализация опорных знаний

Учитель: Каждый научный сотрудник должен обладать определенными знаниями, чтобы быть способным проводить исследовательские работы. Я вам предлагаю четыре способа проверки знаний:

• Компьютерный тест – тестирование на компьютере; (наиболее сложный уровень; Приложение 1)
• Определить истинность высказываний;(задание средней сложности; Приложение 2)
• Построение рисунков; (задание наиболее простое; Приложение 3)
• Решение задач у доски.

Учащиеся самостоятельно по своему желанию выбирают посильное задание и выполняют их.

Оценивание заданий:

• по заданию № 1 оценки выставляются компьютером, исходя из следующей схемы: 65 % правильных ответов – оценка “удовлетворительно”, 75% правильных ответов и более – оценка “хорошо”, 90% и более – оценка “отлично”;
• по заданию № 2 учащиеся выполняют графический диктант, затем меняются работами и проверяют работы своих товарищей по шаблону (Приложение 4) на доске или презентации, выставляют оценки, исходя из следующего шаблона 0–1 ошибка – отлично (5); 2 – хорошо (4); 3–4 – удовлетворительно (3); более 4 – неудовлетворительно (2), реализуется взаимопроверка и взаимооценка;
• по заданию № 3 учащиеся выполняют построение рисунков по схемам, проверяют сами по шаблонам проверки (Приложение 5), выставляют оценки, исходя из следующей схемы: 5–6 правильных – оценка 5, 4 правильных – оценка 4, 3 правильных – оценка 3, реализуется самопроверка и самооценка;
• решение задач – 2 учащихся решают задачи у доски, проверка и оценка осуществляется учителем.

III. Мотивация

Учитель: Мы живем в век техники и электричества. Я думаю никто из нас не представляет свою жизнь без окружающей нас техники: телевизоров, магнитофонов, холодильников, компьютеров, сотовой связи. Ни один из этих электронных приборов не может работать без электрической энергии.

Беседа сопровождается презентацией на экране.

Учитель: Откуда получается электрическая энергия?

Учащиеся: Электрическая энергия получается на электростанциях – это ГЭС, АЭС, ТЭЦ, экологически чистые способы выработки энергии.

Учитель: С помощью какого устройства вырабатывается электрическая энергия?

Учащиеся: Электрическую энергию вырабатывают генераторы.

Учитель: А за счет чего вырабатывается электрическая энергия в генераторах?

Учащиеся: (ответа скорее всего нет).

Создается проблемная ситуация.

IV. Формирование новых умений и навыков

Учитель: В наш научно-исследовательский институт поступило задание (Приложение 6). Необходимо провести исследование.
Итак, тема нашего исследования – “Способы индуцирования тока”. Мы с вами на сегодняшней исследовательской работе постараемся рассмотреть способы индуцирования тока, рассмотрим законы Фарадея, постараемся выяснить причины, которые вызывают появление тока в катушках, выяснить зависимости тока от числа витков в катушке.
Для того, чтобы наше исследование отражало реально существующее явление необходимо выяснить, что же знает человечество о данном явлении.
В 30-х годах XIX века известным английским физиком Фарадеем были проведены следующие опыты по индуцированию тока. Вводя в катушку, подключенную к вольтметру, постоянный магнит, Фарадей заметил появление тока, о чем свидетельствовало отклонение стрелки вольтметра. Затем данный опыт был повторен с помощью 2 катушек. Одна из которых была подключена к источнику тока, а другая к вольтметру. В обеих случаях происходило индуцирование тока.

Рассказ сопровождается демонстрацией через мультимедиа проектор опытов Фарадея «Открытая физика 1.1» – «Электричество и магнетизм». Учащиеся: слушают, делают записи в тетрадях.

V. Исследовательская работа

Задания для исследовательской работы предлагаются на отдельных листах. Работа выполняется самостоятельно, делаются записи в тетрадях.

Задания:

1. Вызовет ли появление электрического тока изменение положения внешней катушки относительно внутренней? Объяснить причину.
2. К чему приведет увеличение количества витков, уменьшение количества витков в катушках? Объяснить.
3. К чему приведет изменение полюсов постоянного магнита на противоположные в опыте Фарадея? Объяснить причину.
4. С одинаковым ли ускорением падает маленький полосовой магнит через вертикально стоящую катушку при замкнутой и разомкнутой обмотке катушки?

Получение ответов на поставленные задания:

1. Ответ учащимися получается после проведения эксперимента в электронном учебнике «Открытая физика 1.1».
2. Ответ учащимися получается из учебника параграф 33 и электронного учебного пособия «Открытая физика 1.1».
3. Ответ учащимися получают из эксперимента проделанного за рабочим столом (катушка, миллиамперметр, полосовой магнит). Дополнительное задание решается с помощью учебника.
4. Задание для сильных учащихся. Решается с помощью учебника.

Учащиеся делятся на 3 условные группы, необходимо, чтобы каждое задание было решено. Учащиеся в группах работают каждый отдельно, самостоятельно. Учащиеся 1 группы начинают исследовательскую работу с 1 задания, учащиеся 2 группы со второго задания, учащиеся 3 группы с 3 задания. По мере завершения группы выполняют остальные 2 задания. Наиболее сильные учащиеся выполняют задания в скобках, если завершены все 3 задания и дополнительные задания в скобках, то выполняются 4 задания.

VI. Домашнее задание

Параграф 33 вопросы 1–2 отвечают письменно. Если возникают вопросы по домашнему заданию, то учитель объясняет задание.

VII. Закрепление

После окончания исследований проводится обсуждение ответов.

Учитель: Итак, исследование завершено. В любом научном институте после окончания исследований проводится обсуждение результатов исследования – научные симпозиумы. Начнем наш симпозиум.

Учитель вызывает по каждой из поставленных задач выступить одного учащегося, остальные слушают, если возникают противоречия по результатам, то исправляют свои ответы. Происходит коррекция полученных знаний.

VIII. Контроль знаний

Учитель: Мы завершаем нашу сегодняшнюю работу, и давайте проверим наши новые знания. Проверка осуществляется с помощью заданий на отдельных карточках (Приложение 7). Задание: закончить предложение.

Учащиеся выполняют задания по окончанию работы. По каждому выступают по одному учащемуся. Целесообразно предложить выступить тем учащимся, которые не очень активно участвовали при проведении исследования, чтобы выяснить уровень их знаний по данной теме. Во время выступления остальные учащиеся проверяют свои ответы. По окончании оценивают свои работы. Данное задание позволяет получить картину того, как поняли учащиеся данную тему.

IX. Вывод

Учитель: Итак давайте вернемся к началу урока. Так за счет чего же вырабатывается электрическая энергия в генераторах.

Учащиеся: За счет изменения магнитного потока через катушку генератора.

Учитель: Правильно, устройство и принципы работы генератора более подробнее вы изучите на последующих уроках.

X. Подведение итогов

Учащимся предлагается выставить оценки, полученные в начале урока, в дневниках. Учитель отмечает наиболее хороших исследователей, указывает на причины неудач, если таковые есть.

Источник