Урок физики в 11 классе "Электромагнитная индукция"
план-конспект урока по физике (11 класс) на тему

Егорова Нина Николаевна

Учитель физики МБОУ СОШ № 53

Открытый урок физики в 11 классе.

Тема: «Электромагнитная индукция».

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Цель урока: изучить явление электромагнитной индукции и условия его возникновения, ввести понятие магнитного потока.

Задачи урока:

1.Образовательные:

• сформировать понятие о процессе научного познания;
• объяснить сущность явления электромагнитной индукции

2.Развивающие:

• совершенствовать  интеллектуальные и  мыслительные умения учащихся;
•  умения учащихся анализировать и систематизировать учебный материал

3.Воспитательные:

• формирования нравственных качеств учащихся через  историзм;
•  расширение научного кругозора учащихся.

Оборудование: гальванометр, трансформаторные катушки, постоянные магниты, источник питания, компьютер, мультимедийный проектор.

Методы обучения: словесные, наглядные, проблемные

План урока.

Эпиграф: «… превратить магнетизм в электричество».

                                                                             Майкл Фарадей.

Ход урока:

1.Организационный момент. Постановка цели.

Ранее в электродинамике изучались явления, связанные или обусловленные существованием постоянных во времени (статических и стационарных) электрических и магнитных полей. Вопрос: появляются ли новые явления при наличии переменных полей?

В 1821 г. английский физик Майкл Фарадей записал в своем дневнике слова, которые являются эпиграфом нашего урока. Фарадей был уверен в единой природе электрических и магнитных явлений, поэтому не случайно первый и самый важный шаг в открытии электромагнитных взаимодействий был сделан им. Сегодня на уроке мы не только рассмотрим физическую сущность явления, открытого Фарадеем, но и познакомимся с биографией великого ученого, талантливого естествоиспытателя.

2. Актуализация знаний учащихся.

Задача: повторить знания по теме «Электрические и магнитные поля» для более глубокого усвоения материала.

Учащимся предлагается заполнить таблицу: «Сравнительные характеристики свойств магнитного и электрического полей» 

 (карточки выдать на стол) с последующей самопроверкой.

Приложение 1.Проверку таблицы учащиеся осуществляют по таблице на слайде, который проектирует учитель через проектор.

3. Объяснение нового материала.

Обратите внимание на то, что электрический ток создает магнитное поле, а может ли иметь место обратное явление, т.е. магнитное поле порождает электрический ток? Таким же вопросом задался  английский ученый Майкл Фарадей. Ваше внимание я хочу обратить  на эпиграф нашего урока. Такая запись была сделана в дневнике ученого. Сейчас мы с вами повторим эксперименты подобные тем, которые ставил Фарадей.

Новый материал рассматриваем при последовательной постановке ряда демонстрационных опытов и их обсуждения.

Постановка эксперимента: Демонстрация явления электромагнитной индукции:

1) с постоянным магнитом. Вопросы для обсуждения: Что мы наблюдаем при вводе магнита? При выводе? Какие явления происходят? Что привело к возникновению тока в катушке? Почему ток был кратковременным? Почему нет тока, когда магнит находится в катушке? Чем отличается магнитное поле при движении магнита от магнитного поля, когда магнит находится в покое в катушке?

2) с катушкой с током в момент размыкания и замыкания цепи. Вопросы для обсуждения: что мы наблюдаем при замыкании ключа? Какие явления происходят при замыкании ключа? Как вы думаете, что привело к возникновению тока в катушке? Почему ток был кратковременным? Почему его сейчас нет, но магнитное поле есть? Чем отличается магнитное поле в момент включения и выключения цепи от установившегося магнитного поля?

3) и при движении в поле этой катушки другой. Вопросы для обсуждения по аналогии.

 После постановки эксперимента и обсуждения приходим к выводу:  ток возникает в замкнутом контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется.

Сейчас давайте узнаем о том, какие  опыты ставил сам Фарадей?

Сообщение ученика «Открытие явления электромагнитной индукции», которое сопровождается демонстрацией слайдов

( так же см.Приложение 2)

 Как описать явление электромагнитной индукции – важнейшая учебная проблема ряда уроков. Начнем решать эту проблему.

Чтобы дать точную количественную формулировку закона электромагнитной индукции Фарадея, нужно ввести новую величину – поток вектора магнитной индукции или магнитный поток.

4.Самостоятельная работа с учебником по плану изучения физической величины:

1. Определение
2. Обозначение и формула (с пояснительным рисунком)
3. Единица измерения.

Проговариваются полученные знания о магнитном потоке.

Ученики делают вывод, что ток возникает, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий контур. В этом и заключается явление электромагнитной индукции.

5.Закрепление

После постановки эксперимента, сообщения ученика «Открытие явления электромагнитной индукции», работы с учебником по изучению новой физической величины – магнитного потока, идет выполнение заданий на отработку навыка по выяснению условия возникновения индукционного тока. Закрепление на заданиях, предлагаемых в слайдах. Вопрос к ученикам: объясните, в каких случаях возникает ток индукции? (По чертежу учащиеся объясняют, возникнет индукционный ток или нет)

Ученики делают вывод: в замкнутом проводящем контуре возникает ток при изменении числа линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром, т.е. когда меняется магнитный поток, пронизывающий контур.

6.Подведение итогов.

Мы выяснили условия возникновения индукционного тока, в чем заключается явление электромагнитной индукции, ввели новую характеристику магнитного поля. Дома вы должны отработать формулу магнитного потока, особое внимание обратить на угол, который дается в задаче, а так же закрепить знания о явлении электромагнитной индукции.

Д/з §8,9, №Р-837,838.

Уходя с урока, я прошу каждого из вас на листочке оценить степень усвоения материала, изобразив ваше настроение с которым вы уходите с урока. Настроение ребята выражают  следующими  изображениями:

Приложение 1

Сравнительная характеристика свойств магнитного и электрического полей.

Приложение 2.

Открытие электромагнитной индукции

В начале XIX века немецкий философ Шеллинг учил о единстве сил природы. Правда, силы мыслились как какое-то нематериальное действие,  не форма движения материи. Учение Шеллинга все же привлекло внимание некоторых естествоиспытателей. В России его проповедовал физик М. Г. Павлов, а в Дании – Эрстед (1777 -1851). Эрстед пытался доказать теорию Шеллинга экспериментально, ища опытное доказательство единства и взаимосвязи  сил природы. Однажды во время лекции Эрстед заметил, что магнитная стрелка отклоняется, если полюса батареи соединить проволокой. Батарея Эрстеда давала сравнительно сильный ток, и соединительная проволока накаливалась докрасна. Эрстед думал, что в проволоке, соединяющей полюса батареи, происходит столкновение, «конфликт» между полюсами. Но очень важно, что Эрстед думал, что этот процесс разрывается и в окружающем пространстве. Из дальнейших опытов Эрстед вывел, что электрический конфликт не ограничен проводящей проволокой, и конфликт образует вихрь вокруг проволоки. Факт этот был экспериментально доказан Фарадеем.

Развивая идеи об электромагнитном вращении, Фарадей пришел к выводу, что магнитный полюс одного знака должен вращаться вокруг тока, как около оси. Задача состояла в том, чтобы заставить ток действовать именно на полюс одного знака. Эту задачу Фарадей решал несколько лет, пока не придумал такого расположения магнита и тока, при котором последний действовал именно на полюс одного знака. Эту задачу Фарадей решал несколько месяцев, пока не придумал такого расположения магнита и тона, при котором последний действовал только не один полюс магнита. В первый день рождества 1821 г. Фарадей получил электромагнитное вращение, с восторгом показывал его жене и пришедшему навестить его родственнику. Первый электродвигатель в мире заработал в квартире Фарадея. С 1821 г. загадка электромагнитных явлений полностью захватила Фарадея. «Превратить магнетизм в электричество», — записал Фарадей в своем дневнике. Решению этой задачи он посвятил 10 лет своей жизни.

«Превратить магнетизм в электричество» — такая задача приходила в голову не одному физику двадцатых годов прошлого столетия. Историческая справедливость требует сказать о человеке, опередившем Фарадея в его  важнейшем открытии. Американский физик Джозеф Генри (1797—1878), впоследствии ставший президентом Американской Академии наук, был первым, кому удалось «превратить магнетизм в электричество». Но пока Генри собирался опубликовать результаты своих опытов, в печати появилось сообщение Фарадея об открытии им электромагнитной индукции. Возвратимся, однако, к Фарадею. Упорный многолетний труд, в конце концов, принес долгожданный успех.

В рабочем дневнике Фарадея 29 августа 1831 г. появилась историческая запись. Вот она:

«29 августа 1831 г.

1. Опыты   по получению Электричества из Магнетизма и т. д. и т. д.

2. Взял железное кольцо (мягкое железо) с внешним диаметром в 6 дюймов из круглого железа толщиной 7/8 дюйма. На одну половину его намотал много витков медной проволоки, причем витки были изолированы друг от друга хлопчатобумажной нитью и прокладкой  из хлопчатобумажной ткани. Было намотано 3 куска проволоки, каждый около 24 футов длиной, и их можно было соединять в одну обмотку или использовать каждый отдельно. В опыте со сложной батареей каждый был изолирован от другого. Назовем эту сторону кольца А. Вокруг другой стороны, отделенной, однако, некоторым промежутком, намотал два куска проволоки с общей длиной около 60 футов, причем направление витков такое же, как в первой обмотке, эту сторону назовем В.

3. Зарядил батарею, состоящую из 10 пар пластин по 4 квадратных дюйма. Соединил обмотки на стороне В в одну обмотку, концы ее замкнул медной проволокой, проходящей на некотором расстоянии как раз над магнитной стрелкой (в 3 футах от железного кольца). Затем соединил кольца одной из обмоток на стороне А с батареей: немедленно - заметное влияние на стрелку. Она колебалась, а в конце концов вернулась в начальное положение. При размыкании соединения между стороной А и батареей - снова отклонение стрелки.

4. Соединил все витки на стороне В в одну обмотку и пропустил по ней ток от батареи. Действие на стрелку сильнее, чем раньше.

5. Влияние, оказываемое на стрелку, составляет в этом случае только очень малую долю того, которое может оказать провод, непосредственно соединенный с батареей.

6. Заменил простой провод на стороне В проводом с плоской спиралью и поместил эту спираль в плоскости магнитного меридиана к Западу от северного полюса магнитной стрелки так, чтобы наилучшим образом показать влияние на нее пропускаемого тока. Спираль и стрелка находились примерно в трех футах от железного кольца, а кольцо - на расстоянии почти фута от батареи.

7. Когда все было готово, в момент, когда батарея соединялась с обоими концами провода на стороне А, спираль сильно притягивала стрелку, после нескольких колебаний стрелка возвращалась в свое исходное, нормальное положение и успокаивалась, а затем при размыкании соединения с батареей стрелка сильно  отталкивалась и после нескольких колебаний успокаивалась в таком же положении, как раньше».

Так произошло одно из величайших открытий в науке, имевшее неисчислимые научные и технические последствия.