Конспект уроку вихровий електричне поле. Вихровий електричне поле - Гіпермаркет знань. Вихровий електричне поле

мета уроку: Сформувати поняття, що ЕРС індукції може виникати або в нерухомому провіднику, вміщеному в змінюється магнітне поле, або в рухомому провіднику, що знаходиться в постійному магнітному полі; закон електромагнітної індукції справедливий в обох випадках, а походження ЕРС різне.

Хід уроку

Перевірка домашнього завдання методом фронтального опитування і рішення задач

1. Яка величина змінюється пропорційно швидкості зміни магнітного потоку?

2. Робота, яких сил створює ЕРС індукції?

3. Сформулювати і записати формулу закону електромагнітної індукції.

4. У законі електромагнітної індукції стоїть знак «мінус». Чому?

5. Яка, ЕРС індукції в замкнутому витку проводу, опір якого 0,02 Ом, а індукційний струм 5 А.

Рішення. Ii \u003d ξi / R; ξi \u003d Ii · R; ξi \u003d 5 · 0,02 \u003d 0,1 B

Вивчення нового матеріалу

Розглянемо, як виникає ЕРС індукції в Нерухомому провіднику, знаходяться в змінному магнітному полі. Найпростіше це зрозуміти на прикладі роботи трансформатора.

Одна котушка замикається на мережу змінного струму, якщо друга котушка замкнута, то в ній виникає струм. Електрони в проводах вторинної обмотки прийдуть в рух. Які ж сили рухають вільні електрони? Магнітне поле зробити цього не може, так як діє тільки на рухомі електричні заряди.

Вільні електрони починають рухатися під дією електричного поля, Яке було створено змінним магнітним полем.

Таким чином, ми підійшли до поняття нового фундаментального властивості полів: Змінюючись в часі, магнітне поле породжує електричне поле. Цей висновок зробив Дж. Максвелл.

Таким чином, в явищі електромагнітної індукції - головне - це створення магнітним полем електричного поля. Це поле приводить в рух вільні заряди.

Структура цього поля інша, ніж у електростатичного. Воно не пов'язане з електричними зарядами. Лінії напруженості не починаються на позитивних і не закінчуються на негативних зарядах. Такі лінії не мають початку і кінця - це замкнуті лінії схожі на лінії індукції магнітного поля. Це вихровий електричне поле.

ЕРС індукції в нерухомому провіднику, вміщеному в змінне магнітне поле дорівнює роботі вихрового електричного поля переміщує заряди уздовж цього провідника.

Токи Фуко (французький фізик)

Користь і шкода індукційних струмів в масивних провідниках.

Де застосовують ферити? Чому в них не виникають вихрові струми?

Закріплення вивченого матеріалу

- Пояснити природу сторонніх сил діючих в нерухомих провідниках.

Різниця між електростатичним і вихровим електричними полями.

Плюси і мінуси струмів Фуко.

Чому не виникають вихрові струми в феритових сердечниках?

Обчислити ЕРС індукції в контурі провідника, якщо магнітний потік змінився за 0,3 с на 0,06 Вб.

Тема. Закон електромагнітної індукції

Мета уроку: ознайомити учнів з законом електромагнітної індукції.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

ПЛАН УРОКУ

контроль знань		1. Потік магнітної індукції. 2. Явище електромагнітної індукції. 3. Правило Ленца.
демонстрації		1. Залежність ЕРС індукції від швидкості зміни магнітного потоку. 2. Фрагменти відеофільму «Явище електромагнітної індукції».
Вивчення нового матеріалу		1. Закон електромагнітної індукції. 2. Вихровий електричне поле. 3. ЕРС індукції в рухомих провідниках.
Закріплення вивченого матеріалу		1. Якісні питання. 2. Вчимося вирішувати завдання.

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Звідки ж беруться сторонні сили, які діють на заряди в контурі? У разі нерухомого щодо спостерігача провідника причина появи сторонніх сил - змінне магнітне поле. Справа в тому, що змінне магнітне поле породжує в навколишньому просторі електричне поле - саме воно діє на вільні заряджені частинки в провіднику. Але породження електричного поля магнітним полем відбувається навіть там, де немає провідного контуру і не виникає електричний струм. Як бачимо, магнітне поле може не тільки передавати магнітні взаємодії, але і бути причиною появи іншої форми матерії - електричного поля.

Однак електричне поле, що породжується змінним магнітним полем, має істотну відмінність від поля, створеного зарядженими частинками.

Електричне поле, створюване змінним магнітним полем, є вихровим, тобто його силові лінії є замкнутими.

Вихровий електричне поле має деякі особливості:

1) поле проявляє себе через силовий вплив на заряджені частинки, тому основною характеристикою вихрового електричного поля є напруженість;

2) на відміну від електростатичного поля, лінії напруженості вихрового електричного поля є замкнутими. Напрямок цих ліній можна визначити за допомогою, наприклад, лівої руки, як показано на малюнку:

3) на відміну від електростатичного поля, робота вихрового електричного поля по замкнутій траєкторії не дорівнює нулю (вихровий електричне поле є непотенціальнім).

Розглянемо провідник довжиною l, що рухається поступально в однорідному магнітному полі з індукцією зі швидкістю, напрямок під кутом до ліній магнітної індукції поля.

На електрони, що рухаються разом з провідником в магнітному полі, діє сила Лоренца, спрямована уздовж провідника. її модуль

де q 0 - заряд вільної зарядженої частинки. Під дією цієї сили відбувається поділ зарядів - вільні заряджені частинки змістяться до одного кінця провідника, а на іншому кінці виникне їх нестача, тобто буде перевищувати заряд протилежного знака. Отже, в цьому випадку стороння сила - це сила Лоренца. Поділ зарядів призведе до появи електричного поля, що буде перешкоджати подальшому поділу зарядів. Цей процес припиниться, коли сила Лоренца і сила \u003d q 0 урівноважать один одного. Отже, всередині провідника напруженість електричного поля E \u003d B sin, а різниця потенціалів на кінцях провідника U \u003d El \u003d B lsin. Оскільки ми розглядаємо розімкнуте коло, різниця потенціалів на кінцях провідника дорівнює ЕРС індукції в цьому провіднику. Таким чином,

Якщо такий провідник замкнути, то по колу пройде електричний струм. Таким чином, рухомий в магнітному полі провідник можна розглядати як своєрідний джерело струму характеризується ЕРС індукції.

Питання до учнів ЗА ЧАС ПРОВЕДЕННЯ ВИКЛАДЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Перший рівень

1. Чому в нерухомих провідниках, що знаходяться в змінному магнітному полі, виникає індукційний струм?

2. Яка причина виникнення індукційного струму при русі провідника в постійному магнітному полі?

3. Які особливості вихрового електричного поля?

другий рівень

1. Яка природа сторонніх сил, які зумовлюють появу індукційного струму в нерухомому провіднику?

2. Чому закон електромагнітної індукції формулюють для ЕРС, а не для сили струму?

3. Яка природа ЕРС індукції в провіднику, що рухається в магнітному полі?

Закріплення ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

). якісні питання

1. Чому від удару блискавки іноді перегорають запобіжники навіть вимкненого з розетки приладу?

2. Чому для виявлення індукційного струму замкнутий провідник краще брати у вигляді котушки, а не у вигляді прямолінійного проводу?

). Вчимося вирішувати завдання

1. За допомогою гнучких проводів прямолінійний провідник довжиною 60 см приєднаний до джерела постійного струму з ЕРС 12 В і внутрішнім опором 0,5 Ом. Провідник рухається в однорідному магнітному полі індукцією 1,6 Тл зі швидкістю 12,5 м / с перпендикулярно до ліній магнітної індукції. Визначте силу струму в провіднику, якщо опір зовнішньої ланцюга одно 2,5 Ом.

слайд 2

Перевірка домашнього завдання

Повідомлення про Е.Х. Ленце (підготовлене учнем)

слайд 3

Фізичний диктант:

1. У чому полягає явище електромагнітної індукції? 2. За якої умови виникає струм в замкнутому провідному контурі? 3.-4 Продовжіть фрази: 3. Магнітним потоком через поверхню площею S називають величину ... 4. Відповідно до правила Ленца виникає в замкнутому контурі індукційний струм ...

слайд 4

5. Сформулюйте Закон електромагнітної індукції. 6. 7. 8. S N V Провідник рухається поперек ліній магнітного поля справа наліво. Визначте напрям індукційного струму. V Визначте напрям вектора магнітної індукції і полярність постійного магніту. S Визначте полярність напруги індукції.

слайд 5

Вихровий електричне поле.

Коли виникає ЕРС індукції? ЕРС індукції виникає або в нерухомому провіднику, вміщеному в змінюється з часом поле, або в провіднику, що рухається в магнітному полі, яке може і не змінюватися з часом.

слайд 6

слайд 7

Максвелл (Maxwell) Джеймс Клерк (Clerk) (1831-79), англійський фізик, творець класичної електродинаміки, один з основоположників статистичної фізики, організатор і перший директор (з 1871) Кавендішської лабораторії. Розвиваючи ідеї М. Фарадея, створив теорію електромагнітного поля (Рівняння Максвелла); ввів поняття про струм зміщення, передбачив існування електромагнітних хвиль, висунув ідею електромагнітної природи світла. Встановив статистичний розподіл, назване його ім'ям. Досліджував в'язкість, дифузію і теплопровідність газів. Показав, що кільця Сатурна складаються з окремих тел. Праці по кольоровому зору і колориметрії (диск Максвелла), оптиці (ефект Максвела), теорії пружності (теорема Максвелла, діаграма Максвелла - Кремони), термодинаміки, історії фізики і ін.

слайд 8

Змінюючись в часі, магнітне поле породжує електричне поле

слайд 9

слайд 10

Робота вихрового електричного поля при переміщенні одиничного позитивного заряду уздовж замкнутого нерухомого провідника чисельно дорівнює ЕРС індукції в цьому провіднику.

слайд 11

слайд 12

У чому відмінність вихрового електричного поля від потенційного?

слайд 13

Жан Бернар Леон Фуко18 сентября1819, Париж - 11 февраля1868, - французький фізик і астроном, член Паризької АН Токи Фуко Застосування індукційні печі У багатьох випадках струми Фуко бувають небажаними, тому доводиться приймати спеціальні заходи для їх зменшення. Зокрема, ці струми викликають нагрівання феромагнітних сердечників трансформаторів і металевих частин електричних машин. Для зниження втрат електричної енергії через виникнення вихрових струмів сердечники трансформаторів виготовляють не з суцільного шматка феромагнетика, а з окремих металевих пластин, ізольованих одна від одної діелектричної прошарком.

ЕЛЕКТРИЧНЕ ПОЛЕ Причина виникнення електричного струму в нерухомому провіднику - електричне поле. Будь-яке зміна магнітного поля породжує індукційне електричне поле незалежно від наявності або відсутності замкнутого контуру, при цьому якщо провідник розімкнути, то на його кінцях виникає різниця потенціалів; якщо провідник замкнутий, то в ньому спостерігається індукційний струм.

Вихровий поле. Индукционное електричне поле є вихровим. Напрямок силових ліній вихрового електричного поля збігається з напрямком індукційного струму. Индукционное електричне поле має зовсім інші властивості на відміну від електростатичного поля.

Електричне поле - вихровий поле. електростатичне поле 1. створюється нерухомими електричними зарядами 2. силові лінії поля розімкнуті - - потенційне поле 3. джерелами поля є електричні заряди 4. робота сил поля по переміщенню пробного заряду по замкнутому шляху \u003d 0. індукційне електричне поле (вихровий електричне поле) 1. викликається змінами магнітного поля 2. силові лінії замкнуті - - вихровий поле 3. джерела поля вказати не можна 4. робота сил поля по переміщенню пробного заряду по замкнутому шляху \u003d ЕРС індукції

мета уроку: Сформувати поняття, що ЕРС індукції може виникати або в нерухомому провіднику, вміщеному в змінюється магнітне поле, або в рухомому провіднику, що знаходиться в постійному магнітному полі; закон електромагнітної індукції справедливий в обох випадках, а походження ЕРС різне.

Хід уроку

Перевірка домашнього завдання методом фронтального опитування та рішення задач

1. Яка величина змінюється пропорційно швидкості зміни магнітного потоку?

2. Робота, яких сил створює ЕРС індукції?

3. Сформулювати і записати формулу закону електромагнітної індукції.

4. У законі електромагнітної індукції стоїть знак «мінус». Чому?

5. Яка, ЕРС індукції в замкнутому витку проводу, опір якого 0,02 Ом, а індукційний струм 5 А.

Рішення. Ii \u003d ξi / R; ξi \u003d Ii · R; ξi \u003d 5 · 0,02 \u003d 0,1 B

Вивчення нового матеріалу

Розглянемо, як виникає ЕРС індукції в нерухомому провіднику, знаходяться в змінному магнітному полі. Найпростіше це зрозуміти

На прикладі роботи трансформатора.

Одна котушка замикається на мережу змінного струму, якщо друга котушка замкнута, то в ній виникає струм. Електрони в проводах вторинної обмотки прийдуть в рух. Які ж сили рухають вільні електрони? Магнітне поле зробити цього не може, так як діє тільки на рухомі електричні заряди.

Вільні електрони починають рухатися під дією електричного поля, яке було створено змінним магнітним полем.

Таким чином, ми підійшли до поняття нового фундаментального властивості полів: змінюючись в часі, магнітне поле породжує електричне поле. Цей висновок зробив Дж. Максвелл.

Таким чином, в явищі електромагнітної індукції - головне - це створення магнітним полем електричного поля. Це поле приводить в рух вільні заряди.

Структура цього поля інша, ніж у електростатичного. Воно не пов'язане з електричними зарядами. Лінії напруженості не починаються на позитивних і не закінчуються на негативних зарядах. Такі лінії не мають початку і кінця - це замкнуті лінії схожі на лінії індукції магнітного поля. Це вихровий електричне поле.

ЕРС індукції в нерухомому провіднику, вміщеному в змінне магнітне поле дорівнює роботі вихрового електричного поля переміщує заряди уздовж цього провідника.

Токи Фуко (французький фізик)

Користь і шкода індукційних струмів в масивних провідниках.

Де застосовують ферити? Чому в них не виникають вихрові струми?

Закріплення вивченого матеріалу

– Пояснити природу сторонніх сил діючих в нерухомих провідниках.

- Різниця між електростатичним і вихровим електричними полями.

- Плюси і мінуси струмів Фуко.

- Чому не виникають вихрові струми в феритових сердечниках?

- Обчислити ЕРС індукції в контурі провідника, якщо магнітний потік змінився за 0,3 с на 0,06 Вб.

Рішення. ξi \u003d - ΔФ / Δt; ξi \u003d - 0,06 / 0,3 \u003d 0,2 B

Підведемо підсумки уроку

Домашнє завдання: § 12, повт. § 11, упр.2 № 5, 6.

1. Мета уроку: сформулювати кількісний закон електромагнітної індукції; учні повинні засвоїти, що таке ЕРС магнітної індукції і що таке магнітний потік. Хід уроку Перевірка домашнього завдання ...
2. Мета уроку: з'ясувати, який причиною викликана ЕРС індукції в рухомих провідниках, поміщених в постійне магнітне поле; підвести учнів до висновку, що діє на заряди сила ...
3. Мета уроку: сформувати уявлення про магнітне поле як вигляді матерії; розширити знання учнів про магнітних взаємодіях. Хід уроку 1. Аналіз контрольної роботи 2. Вивчення нового ...
4. Мета уроку: сформувати в учнів уявлення про електричне і магнітне поле, як про єдине ціле - електромагнітному полі. Хід уроку Перевірка домашнього завдання методом тестування ...
5. Мета уроку: з'ясувати, як сталося відкриття електромагнітної індукції; сформувати поняття про електромагнітної індукції, значення відкриття Фарадея для сучасної електротехніки. Хід уроку 1. Аналіз контрольної роботи ...
6. Мета уроку: сформувати уявлення про те, що зміна сили струму в провіднику створює вихровий волі, яке може або прискорювати або гальмувати рухомі електрони. Хід уроку...
7. Мета уроку: ввести поняття електрорушійної сили; отримати закон Ома для замкненого кола; створити в учнів уявлення про відмінність між ЕРС, напругою і різницею потенціалів. Хід ...
8. Мета уроку: познайомити учнів з історією боротьби концепцій близкодействия і дії на відстані; з недоліками теорій, ввести поняття напруженості електричного поля, формувати вміння зображати електричні ...
9. Мета уроку: на основі моделі металевого провідника вивчити явище електростатичної індукції; з'ясувати поведінку діелектриків в електростатичному полі; ввести поняття діелектричної проникності. Хід уроку Перевірка домашнього ...
10. Мета уроку: сформувати уявлення учнів про електричний струм; розглянути умови, необхідні для існування електричного струму. Хід уроку 1. Аналіз контрольної роботи 2. Вивчення нового матеріалу ...
11. Мета уроку: перевірити знання учнів з питань вивченої теми, удосконалювати навички вирішення завдань різних видів. Хід уроку Перевірка домашнього завдання Відповіді учнів по підготовленим будинку ...
12. Мета уроку: розглянути пристрій і принцип дії трансформаторів; навести докази, що електричний струм ніколи не мав би такого широкого застосування, якби свого часу ...
13. Мета уроку: продовжувати формування в учнів єдність коливальних процесів різної природи. Хід уроку 1. Аналіз контрольної роботи. 2. Вивчення нового матеріалу При вивченні електромагнітних коливань ...
14. Мета уроку: сформувати уявлення про те, що магнітні поля утворюються не тільки електричним струмом, а й постійними магнітами; розглянути сферу застосування постійних магнітів. Наша планета ...
15. Мета уроку: сформувати уявлення про енергію, яку має електричний струм в провіднику і енергії магнітного поля, створеного струмом. Хід уроку Перевірка домашнього завдання методом тестування ...