shkolaput.ru 1

З.Ф.Кузнеченкова,

МОУ СОШ № 50, г. Тула


Явление электромагнитной индукции

Урок с фронтальным экспериментом. 9-й класс


Эпиграф

Что лежит в основе мироздания?

И каков его главнейший элемент?

Есть ли у наук метод познания?

Есть! Его величество эксперимент.


Цель урока: подвести учащихся с помощью эксперимента к выяснению:

 условий возникновения индукционного тока;

 зависимости величины индукционного тока от скорости изменения магнитного потока;

  направления индукционного тока.

Оборудование (лабораторное): миллиамперметр, катушка-моток, два полосовых магнита, реостат, ключ, источник тока, катушка с сердечником от разборного электромагнита, соединительные провода.


Фронтальный опрос

1. В чём заключается опыт Эрстеда?

2. Почему магнитная стрелка, помещённая около проводника, поворачивается, если по проводнику пропустить электрический ток?

3. Что происходит с проводником, по которому течёт ток, в магнитном поле?

4. Что является источником магнитного поля?

5. Как на рисунке изображается магнитное поле?

6. О чём можно судить по картине магнитных линий?

7. Как на рисунке изображается магнитное поле полосового магнита? (Учащийся рисует на доске.)

8. Как на рисунке изображается магнитное поле катушки с током? (Учащийся рисует на доске.)

9. Что называется магнитным потоком?

10. От каких величин зависит магнитный поток? (Учащийся записывает на доске.)

11. Как можно изменить магнитное поле через контур?

Учитель. Отклонение магнитной стрелки около проводника с током и отклонение проводника с током в магнитном поле имеют одну причину – магнитное действие электрического тока. К 1821 году было окончательно признано, что «электричество может превращаться в магнетизм». Сразу же был поставлен другой вопрос: «Нельзя ли магнетизм превратить в электричество?» Эта задача была успешно решена Майклом Фарадеем в 1831 году. 10 лет он работал над решением этой задачи, ставил множество опытов, пока этот труд не увенчался успехом. Но прежде чем говорить об открытии Фарадея, познакомимся с жизнью этого великого учёного-экспериментатора.


1 ученик (сообщение). М.Фарадей родился в 1791 году в семье бедного лондонского кузнеца Джеймса Фарадея. Отец Фарадея был хорошим мастером, но семья еле сводила концы с концами. Особенно трудно жилось Майклу в детские годы. Ему не пришлось закончить даже начальную школу, и едва научившись чтению, письму и началам счёта, он вынужден был искать себе работу. 12-летним он поступает «мальчиком» в книжный магазин, при котором была переплётная мастерская. Главные его обязанности заключались в разноске газет и книг. Через год он остался в этом магазине учеником для обучения переплётному делу. Рабочий день Фарадея был установлен с 6 часов утра до 7 вечера. Работал мальчик хорошо. По вечерам, оставаясь один, он жадно читал книги, которые переплетал. Наибольший интерес у него вызвали две книги – по химии и по электричеству. Фарадей страстно желал сам проделать описанные в книге опыты по электричеству, но у него не было источника электричества, и он принялся сам строить генератор. Ось для цилиндра ему отковал отец, остальные части он сделал сам. Эта машина до сих пор хранится в музее Королевского института в Лондоне, в котором впоследствии Фарадей проработал почти 50 лет. Он был счастлив, когда опыты удавались. И в дальнейшем опыты были основой научной работы Фарадея. В постановке опытов Фарадей впоследствии достиг такого мастерства, что заслужил имя «короля экспериментаторов».

2 ученик (сообщение). Англия того времени была передовой промышленной страной. Развивающаяся промышленность непрерывно ставила перед наукой всё новые вопросы. Для разрешения этих вопросов был создан научно-исследовательский Королевский институт, который должен был способствовать развитию промышленности. Фарадею удалось с помощью постоянных посетителей книжного магазина, где он работал, попасть на несколько лекций в этот институт. Они так заинтересовали его, что он решил окончательно посвятить свою жизнь науке. По совету друзей Фарадей написал письмо одному из крупнейших учёных того времени – Дэви, с просьбой принять его на работу в Королевский институт. На просьбу Дэви к одному из администраторов Королевского института о предоставлении Фарадею работы, тот ответил: «Пусть моет лабораторную посуду. Если он на что-нибудь годен, то сейчас же примется за это дело, если же откажется, значит никуда не годится».


В 1813 году Фарадей поступает лаборантом в институт. В обязанности его входило: обслуживать лекторов и профессоров при подготовке к занятиям, помогать им во время лекций. Когда понадобятся какие-либо инструменты или приборы, – наблюдать за их осторожной переноской из модельной, кладовой и из лаборатории в аудиторию; чистить их и снова доставлять на места. Докладывать руководителю о повреждениях и для этой цели вести постоянный журнал. Один день в неделю заниматься чисткой моделей в «Репозиториуме» и не реже одного раза в месяц чистить и обтирать пыль со всех инструментов в стеклянных ящиках.

3 ученик (сообщение). Работа в институте целиком захватывает Фарадея. Одновременно он много занимается самообразованием. Во всей его работе выступает отличительная черта – стремление к глубокому исследованию. В конце 1813 года Дэви собрался в двухлетнее путешествие по Европе и пригласил с собой Фарадея в качестве своего секретаря. Путешествие это много дало Фарадею. Он встречался с такими учёными, как Ампер, Гей-Люссак, Вольта и др., и эти встречи обогатили его научные познания.

По возвращении в Лондон Фарадей снова приступает к работе в Королевском институте уже в качестве ассистента. И уже через 4 года печатает свою первую работу, а через 5 лет открывает принцип действия электрического мотора. Фарадей становится крупным учёным. Признавая его заслуги в науке, его избирают директором Королевского института. Достоин удивления и восхищения такой путь для человека, не получившего никакого официального образования.

4 ученик (сообщение). Фарадей сосредоточивает внимание над решением вопроса «превратить магнетизм в электричество», говорят, что для постоянного напоминания он носил с собой магнит. В 1831 году он блестяще разрешил поставленную задачу. В последующие годы им были разработаны ещё многие вопросы электричества. Исследования Фарадея приобрели в наше время огромное практическое значение. Гельмгольц – один из крупных физиков – сказал, что «…пока люди будут пользоваться благами электричества, они будут помнить имя Фарадея».


Фарадей понимал, что его открытиям принадлежит большое будущее. На вопрос министра Гладстона: «Какая же, в конце концов, от всего этого польза?» Фарадей ответил: «Сэр, не лишено возможности, что вы в ближайшем будущем из всего этого будете извлекать налоги».

Фарадей открыл принцип действия электрического мотора, электрогенератора и трансформатора, то есть создал основы современной электротехники.

Учитель. Вернёмся к задаче, поставленной Фарадеем: «Превратить магнетизм в электричество» (на доске плакат с этими словами). Постараемся и мы приобщиться к её решению, выполнив опыты великого учёного с помощью современных приборов. Суть открытия от этого не меняется.

Внимательно рассмотрите приборы в коробке № 1 (катушка-моток, миллиамперметр, два полосовых магнита). Какой измерительный прибор здесь имеется и для чего он служит? Есть ли здесь источник тока?

Приступаем к проведению опытов. Замкните катушку-моток на миллиамперметр. Введите северный полюс магнита в катушку. Что вы наблюдаете? На что указывает отклонение стрелки миллиамперметра?

Итак, никакого источника тока нет, а ток в катушке появился. Замечательно! Мы открыли новый способ получения электрического тока. Этот ток назвали индукционным, то есть наведённым. Чем? Название указывает только на причину возникновения тока, а природа тока одна и та же – направленное движение электронов.

Явление получения индукционного тока назвали явлением электромагнитной индукции (объясняется терминология).

Это и есть тема нашего урока (записывает на доске учителем, а учащиеся - в своих тетрадях).

Исследуем, от чего зависит модуль и направление индукционного тока.

– Что происходит с магнитным потоком, пронизывающим контур катушки во время движения магнита?

– Как меняется магнитный поток при приближении и удалении магнита?

– Меняется ли магнитный поток во время остановки магнита?


– О чём можно судить по тому, в какую сторону отклоняется от нуля стрелка миллиамперметра?

– Что будет с модулем индукционного тока при изменении скорости движения магнита?

– Что будет с направлением индукционного тока?

– При большей или меньшей скорости движения магнита магнитный поток меняется быстрее?

– Как зависит модуль индукционного тока от скорости изменения магнитного потока сквозь катушку?

– Что будет с модулем индукционного тока, если взять два или более магнита?

На основании этих исследований сделаем вывод, от чего зависит модуль и направление индукционного тока. Запишем в тетради:

1. Сила индукционного тока прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока через замкнутый контур. Математическая запись:


.


2. Направление индукционного тока зависит от того, убывает или возрастает магнитный поток, пронизывающий контур, а также от того, куда направлены линии индукции этого потока.


Обязательно ли нужно двигать магнит, чтобы получить индукционный ток в проводнике? Берём коробку № 2 (реостат, ключ, источник тока, катушка с сердечником от разборного электромагнита, соединительные провода) и выполняем пункт 9 из лабораторной работы № 4 в учебнике. (Дети выполняют задание.)


Подводим итог нашей работы. Во всех опытах, несмотря на их внешние различия, условием образования индукционного тока является переменное магнитное поле, пронизывающее замкнутый проводник.


Важно отметить: имеет значение

Отнюдь не магнитный поток,

Только лишь скорость его изменения

Ответственна за возбуждаемый ток.


А теперь оформим результаты этих наблюдений в таблицу (таблицы – у каждого).






Задание на дом: § 49, упр. 39, п. 2.


Литература

Пёрышкин А.В., Гутник Е.М. Физика-9.

Кудрявцев П.С. Фарадей.

Савёлова Е.Е. Вопросы истории физики и техники.

Северьянов В.В. Поговорим о физике и в шутку и всерьёз.


ОБ АВТОРЕ




Зоя Фёдоровна Кузнеченкова – учитель физики, почётный работник общего образования РФ, педагогический стаэ 45 лет. Ученики активно участвуют и побеждают на различных физических олимпиадах, успешно поступают в вузы страны.