Тема урока. Индукция магнитного поля.8 класс
план-конспект урока по физике (8 класс) на тему

Тема урока. Индукция магнитного поля.

Тип урока: изучение нового материала

Цели урока:

Стратегические: овладение школьными знаниями об экспериментальных фактах, понятиях, законах, теориях, методах физической науки; о современной научной картине мира; усвоение школьниками идей единства строения материи и неисчерпаемости процесса ее познания, понимание роли практики в познании физических явлений и законов; формирование познавательного интереса к физике и технике, развитие творческих способностей, осознанных мотивов учения; подготовка к продолжению образования и сознательному выбору профессии.

Тактические: познакомить учащихся с понятиями: магнитное поле, однородное и неоднородное поле, силовые линии. Показать взаимосвязь электрического и магнитного полей, действие магнитного поля на электрические заряды, магнитного поля, магнитная индукция явление электромагнитной индукции. Формировать умение графически изображать магнитное поле прямолинейного проводника с током, витка с током. Показать практическую значимость изучения магнитного поля.

Оперативные: Учащиеся должны уметь дать определения магнитной индукции и линий магнитной индукции; записывать формулу определяющую величину магнитной индукции; применять формулу определяющую величину магнитной индукции и правило правой руки при решении задач.

Оформление доски (экрана):

План урока:

ХОД УРОКА

1. Организационный момент.

Приветствие, выявление отсутствующих, проверка готовности учащихся к уроку.

Афоризм

Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удастся связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые.

ХЕВЕШИ

На этом уроке мы поговорим об индукции магнитного поля – его количественной характеристики. Опытным путем мы узнаем, как она определяется, от каких факторов зависит. Запишем, как обозначается вектор магнитной индукции, его формулу и узнаем, как эта силовая характеристика магнитного поля связана с силой протекающего по проводнику тока.

2. Поверка домашнего задания.

Фронтальный опрос:

• Чем создается магнитное поле?
• Как обнаруживается магнитное поле?
• Как определить направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?
• Сформулируйте правило левой руки для проводника с током (частицы) находящегося в магнитном поле?
• Что принимается за направление тока во внешней части электрической цепи?
• В каком случае сила действия магнитного поля на проводник с током ил движущеюся заряженную частицу равна нулю?

Карточки

1. Магнитное поле можно обнаружить по его действию на...

1. мелкие кусочки бумаги;
2. движущийся электрон;
3. подвешенный на нити легкий заряженный шарик;
4. пластмассовую расческу.

2. Как можно изменить направление движения проводника с током в магнитном поле?

3. В каком направлении должен двигаться проводник, расположенный перпендикулярно к плоскости чертежа, если ток в проводнике идет от наблюдателя?

1. Определите направление тока в проводнике, находящемся в магнитном поле. Стрелка указывает направление движения проводника.

2. Магнитное поле можно обнаружить по его действию на ...

1. неподвижную наэлектризованную стеклянную палочку;
2. стрелку компаса;
3. движущийся незаряженный шарик;
4. неподвижный незаряженный шарик.

3. От чего зависит направление силы, действующей на проводник с током, находящийся в магнитном поле?

1. На какие части рамки не действуют силы со стороны магнитного поля?

Определите полюса магнита, если известно, что при направлении тока от наблюдателя, проводник перемещается вправо.

2. Причиной магнитного взаимодействия является то, что...

1. тела имеют массы;
2. тела движутся;
3. тела имеют некомпенсированные неподвижные заряды;
4. в состав тел входят движущиеся заряженные частицы.

3. Изучение нового материала.

Многие из вас наверняка замечали, что одни магниты создают в пространстве более сильные поля, чем другие..

Эксперимент по определению вектора магнитной индукции 

Тема урока – «Индукция магнитного поля». Мы уже говорили о магнитных линиях, о действиях магнитного поля, о его свойствах. Пришла пора поговорить о его количественных характеристиках. \

 Введение физической величины

Проблемный опыт. Два разных по силе действия магнита, железные опилки, листы. (Лучше использовать маленький магнит с большей по величине силой, а большой магнит - с меньшей.)

- Какое магнитное поле сильнее?

- Как вы это определили?

Вывод 1. Необходима физическая величина, которая характеризовала бы магнитное поле. Она нужна для описания магнитных полей.

Индукция магнитного поля – одна из важнейших количественных характеристик магнитного поля.

Рис. 1. Схема эксперимента по определению

магнитной индукции поля магнита

Обратите внимание на рисунок. По проводнику протекает ток в направлении «от нас». Линии магнитного поля выходят из северного полюса магнита и входят в его южный полюс. Тогда, согласно правилу левой руки, о котором мы говорили на предыдущем уроке, на проводник будет действовать сила со стороны магнитного поля, и эта сила будет направлена вниз. Таким образом, равновесие будет нарушаться, а величину вклада такой силы можно измерять при помощи разновесов, которые мы добавляем на чашу на противоположном конце весов.

1. К концам весов с одной стороны прикреплен проводник, с другой чаша с гирями. Проводник помещен в постоянное магнитное поле.

• Что показывают весы? (Весы показывают, что массы проводника и чаши с гирями равны)
• Что можно сказать о силах, действующих на плечи весов? (На плечи весов действует сила тяжести. Эти силы равны)
• Что будет, если мы поместим на чашу весов еще одну гирю? (Чаша перевесит проводник с током, так как масса увеличилась, то и сила тяжести действующая на чашу будет больше)
• Уравновесим весы, а затем пустим по проводнику ток. Что произойдет? Почему? (Вокруг проводника с током возникнет магнитное поле, направление которого можно определить по правилу правой руки. Магнитное поле проводника и магнитное поле магнита будут взаимодействовать. Весы выйдет из положения равновесия)
• Куда должен течь ток, чтобы плечо весов с проводником перевесило чашу с гирями? Как определить направление тока? (Мы знаем направление линий магнитной индукции постоянного магнита и направление силы, с которой магнитное поле магнита действует на проводник с током. По правилу левой руки можно определить направление тока. Ток должен течь от нас)

2. По проводнику начинает течь ток. Плечо весов с проводником опускается.

• Как вычислить силу, с которой магнитное поле действует на проводник с током? (Нужно уравновесить плечи весов и по формуле  рассчитать силу тяжести гирь, которые мы использовали для уравновешивания весов. Эта сила будет равна силе с которой магнитное поле действует на проводник с током)

Модуль этой силы зависит от самого магнитного поля, длинны проводника и силы тока, протекающего в этом проводнике.

Такой эксперимент в своё время был проведен, и в результате многочисленно повторенных опытов было установлено, что сила, действующая на проводник, зависит от:

1)      магнитного поля магнита,

2)      силы тока, протекающего по проводнику,

3)      длины самого проводника,

4)      угла между направлением тока и направлением поля.

Магнитное поле характеризуется векторной физической величиной, которая обозначается символом  и называется индукцией магнитного поля (или магнитной индукцией).

Формула для вектора магнитной индукции 

В результате таких опытов, проведенных Ампером и Араго в начале XIX в., было введено понятие вектора магнитной индукции как характеристики магнитного поля.  – магнитная индукция: .

Итак, если мы определим отношение максимальной действующей силы Ампера на проводник с током к силе тока в проводнике и длине проводника, то рассматриваемая величина остаётся постоянной для этого магнитного поля, и именно она характеризует данное магнитное поле. Поэтому мы можем сказать, что магнитная индукция является силовой характеристикой магнитного поля. Направление магнитной индукции определяется при помощи уже известного правила левой руки.

Единица измерения магнитной индукции названа в честь сербского ученого Николы Теслы, т.е. индукция измеряется в теслах (Тл).

Обратите внимание, . Можно сказать, что 1 тесла – это характеристика, которая говорит, что сила, действующая на проводник, равна 1 ньютону, если сила тока в проводнике равна 1 ампер, а длина проводника составляет 1 метр, при этом направление тока и направление линий магнитного поля составляют прямой угол.

Магнитные линии, о которых мы так часто говорили, теперь мы можем назвать линиями магнитной индукции. И направление магнитной индукции точно так же характеризует направление магнитных линий. Можно сказать, что магнитными линиями называют такие линии, в каждой точке которых касательная совпадает с направлением магнитной индукции.

 Виды магнитных полей Мы с вами узнали, что называется индукцией магнитного поля. Попробуйте теперь дать определение однородному и неоднородному магнитному полю.

Дадим более точное определение однородного и неоднородного магнитных полей с использованием введенной физической величины. Прочтите на странице 156-157 учебника.

Магнитное поле называется однородным, если во всех его точках магнитная индукция одинакова.

Проверка понимания прочитанного материала (на магнитной доске рисунки магнитных полей, 5 стрелок различной длины на магнитах).

- Какие поля изображены на Рисунках №120, №122, №121?

В изображенном на рисунке 120 однородном магнитном поле (линии магнитной индукции которого расположены параллельно друг другу и с одинаковой густотой) вектор магнитной индукции  во всех произвольно выбранных точках поля одинаков как по модулю, так и по направлению.

Сравним это поле с двумя неоднородными полями: полем постоянного полосового магнита (рис. 121) и полем тока, протекающего по прямолинейному участку проводника (рис. 122).

Легко заметить, что в неоднородных полях, в отличие от однородного, вектор магнитной индукции меняется от точки к точке. Например, в каждом из рассматриваемых неоднородных полей при переходе из точки 1 в точку 2 вектор магнитной индукции меняется по модулю, при переходе из точки 1 в точку3 — по направлению, при переходе из точки 2 в точку 3 вектор магнитной индукции меняется как по модулю, так и по направлению.

Вывод 3. Чем больше модуль магнитной индукции в данной точке поля, тем с большей силой будет действовать магнитное поле на движущиеся заряды.

Магнитное поле называется однородным, если во всех его точках магнитная индукция  одинакова. В противном случае поле называется неоднородным.

Если у учащихся возникают затруднения, им задаются наводящие вопросы:

• Какой величиной характеризуется магнитное поле?
• Каким словом можно заменить слово «однородны»?

Теперь гораздо проще говорить об однородном и неоднородном магнитном поле, т.к. в однородном поле значение и направление вектора магнитной индукции в каждой точке одинаково, а в неоднородном нет.

4. Решение задач.

        Задача 1. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длинной активной части 5 см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно вектору индукции магнитного поля.

        Задача 2. Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 20 см и массой 4 г равна 10 А. Найти индукцию (модуль и направление) магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера.

        Задача 3. В магнитное поле с индукцией В поместили проводник с током. Через некоторое время силу тока в проводнике уменьшили в 2 раза. Изменилась ли при этом индукция В магнитного поля, в которое был помещен проводник? Сопровождалось ли уменьшение силы тока изменением какой-либо другой физической величины? Если да, то что это за величина и как она изменилась?

        Ответ: индукция магнитного поля не изменилась, т.к. действующая на проводник сила уменьшилась в 2 раза.

        5. Итог урока.

        Сегодня на уроке мы познакомились с понятиями магнитная индукция и линии магнитной индукции. Получили формулу для вычисления магнитной индукции действующей на проводник с током. Посмотрели применение этой формулы при решении задач.

        Домашнее задание: §22.

        Задача. С какой силой действует магнитное поле индукцией 10 мТл на проводник, в котором сила тока 50 А, если длина активной части проводника 0,1 м? Линии индукции поля и ток взаимно перпендикулярны.

Задача 1. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длинной активной части 5 см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно вектору индукции магнитного поля.

Задача 2. Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 20 см и массой 4 г равна 10 А. Найти индукцию (модуль и направление) магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера.

Задача 3. С какой силой действует магнитное поле индукцией 10 мТл на проводник, в котором сила тока 50 А, если длина активной части проводника 0,1 м? Линии индукции поля и ток взаимно перпендикулярны.

Задача 1. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длинной активной части 5 см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно вектору индукции магнитного поля.

Задача 2. Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 20 см и массой 4 г равна 10 А. Найти индукцию (модуль и направление) магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера.

Задача 3. С какой силой действует магнитное поле индукцией 10 мТл на проводник, в котором сила тока 50 А, если длина активной части проводника 0,1 м? Линии индукции поля и ток взаимно перпендикулярны.

Задача 1. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длинной активной части 5 см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно вектору индукции магнитного поля.

Задача 2. Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 20 см и массой 4 г равна 10 А. Найти индукцию (модуль и направление) магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера.

Задача 3. С какой силой действует магнитное поле индукцией 10 мТл на проводник, в котором сила тока 50 А, если длина активной части проводника 0,1 м? Линии индукции поля и ток взаимно перпендикулярны.

Задача 1. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длинной активной части 5 см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно вектору индукции магнитного поля.

Задача 2. Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 20 см и массой 4 г равна 10 А. Найти индукцию (модуль и направление) магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера.

Задача 3. С какой силой действует магнитное поле индукцией 10 мТл на проводник, в котором сила тока 50 А, если длина активной части проводника 0,1 м? Линии индукции поля и ток взаимно перпендикулярны.

 - магнитная индукция

               -сила

     -сила тока

l-длина проводника

Афоризм

Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удастся связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые.

ХЕВЕШИ