Osnova hodiny fyziky. Téma: Elektrické pole vortexu
Účel lekcie: vytvoriť koncepciu, že EMF indukcie môže prebiehať buď v stacionárnom vodiči umiestnenom v meniacom sa magnetickom poli, alebo v pohybujúcom sa vodiči v konštantnom magnetickom poli; zákon elektromagnetickej indukcie je platný v obidvoch prípadoch a pôvod EMF je odlišný.
Počas vyučovania
Kontrola domácich úloh frontálnym prieskumom a riešením problémov
1. Aká hodnota sa mení úmerne s rýchlosťou zmeny magnetického toku?
2. Práca, aké sily vytvára indukcia EMF?
3. Sformulujte a zapíšte vzorec pre zákon elektromagnetickej indukcie.
4. V zákone elektromagnetickej indukcie je znamienko mínus. Prečo?
5. Čo je to EMF indukcie v uzavretej slučke drôtu, ktorého odpor je 0,02 Ohm a indukčný prúd je 5 A.
Rozhodnutie. II \u003d ξi / R; ξi \u003d Ii R; ξi \u003d 5 0,02 \u003d 0,1 B
Učenie sa nového materiálu
Uvažujme, ako vzniká EMF indukcie Pevný vodič umiestnené v striedavom magnetickom poli. Najjednoduchšie to pochopíme na príklade transformátora.
Jedna cievka je uzavretá v sieti AC, ak je druhá cievka uzavretá, potom v nej vznikne prúd. Elektróny v sekundárnych vodičoch sa začnú pohybovať. Aké sily pohybujú voľnými elektrónmi? Magnetické pole to nedokáže, pretože pôsobí iba na pohybujúce sa elektrické náboje.
Voľné elektróny sa uvádzajú do pohybu pôsobením elektrického poľa, ktoré bolo vytvorené striedavým magnetickým poľom.
Tak sme sa dostali ku konceptu novej základnej vlastnosti polí: V priebehu času magnetické pole generuje elektrické pole. Tento záver urobil J. Maxwell.
Pri fenoméne elektromagnetickej indukcie je teda hlavnou vecou vytvorenie elektrického poľa magnetickým poľom. Toto pole uvádza do pohybu bezplatné poplatky.
Štruktúra tohto poľa je odlišná od štruktúry elektrostatického. Nesúvisí to s elektrickými nábojmi. Napínacie čiary nezačínajú pri kladných hodnotách a nekončia pri záporných nábojoch. Takéto čiary nemajú začiatok ani koniec - sú to uzavreté čiary podobné čarám magnetickej indukcie. Toto je vírivé elektrické pole.
EMF indukcie v stacionárnom vodiči umiestnenom v striedavom magnetickom poli sa rovná práci vírivého elektrického poľa pohybujúceho sa nábojmi pozdĺž tohto vodiča.
Toki Foucault (francúzsky fyzik)
Výhody a poškodenia indukčných prúdov v masívnych vodičoch.
Kde sa používajú ferity? Prečo v nich nevznikajú vírivé prúdy?
Konsolidácia študovaného materiálu
- Vysvetlite podstatu vonkajších síl pôsobiacich v pevných vodičoch.
Rozdiel medzi elektrostatickým a vírivým elektrickým poľom.
Klady a zápory Foucaultových prúdov.
Prečo sa vo feritových jadrách nevytvárajú vírivé prúdy?
Vypočítajte EMF indukcie v obvode vodiča, ak sa magnetický tok zmenil za 0,3 s o 0,06 Wb.
ELEKTRICKÉ POLE Príčinou elektrického prúdu v stacionárnom vodiči je elektrické pole. Akákoľvek zmena magnetického poľa generuje indukčné elektrické pole bez ohľadu na prítomnosť alebo neprítomnosť uzavretej slučky, zatiaľ čo ak je vodič otvorený, na jeho koncoch vzniká potenciálny rozdiel; ak je vodič uzavretý, potom sa v ňom pozoruje indukčný prúd.
Vortexové pole. Indukčné elektrické pole je vírivé. Smer silocvičných čiar vírivého elektrického poľa sa zhoduje so smerom indukčného prúdu. Indukčné elektrické pole má úplne odlišné vlastnosti ako elektrostatické pole.
Elektrické pole je vírivé pole. elektrostatické pole 1. je tvorené stacionárnymi elektrickými nábojmi 2. siločiary poľa sú otvorené - - potenciálne pole 3. zdroje poľa sú elektrické náboje 4. práca síl poľa na pohybe testovacieho náboja po uzavretej ceste \u003d 0. indukčné elektrické pole (vírivé elektrické pole) 1. spôsobené zmenami v magnetickom poli 2. siločiary sú uzavreté - - vírivé pole 3. zdroje poľa nie je možné určiť 4. práca síl poľa na presun skúšobného náboja po uzavretej ceste \u003d indukcia EMF
Vevcherenkova A.N. učiteľ fyziky v Tobolsku
Otvorená hodina na tému „Elektrické pole. Vodiče a dielektrika“
Trieda: 8A
Dátum: 09.12.16
Účel lekcie : Formovať predstavy študentov o elektrickom poli a jeho vlastnostiach, vodičoch a dielektrikách. Vypracovať koncepty: elektrifikácia telies, elektrický náboj, interakcia nábojov, dva typy elektrických nábojov.
Typ lekcie : kombinované
Forma lekcie: lekcia vzájomného učenia sa
Formovateľné zručnosti : pozorovať, porovnávať, analyzovať
Plán lekcie :
Organizácia času.
Učiteľ pozdraví študentov. Berie na vedomie prítomných.
Práca pri tabuli. Opakovanie
Na poslednej lekcii sme študovali typy poplatkov a pravidlá interakcie týchto poplatkov. Navrhujem vám nasledujúcu úlohu: interakcie poplatkov sú nakreslené na tabuli. „Znak“ guľového náboja je potrebné určiť otáznikom.
Učiteľ :
Takže, chlapci, opakovali sme dve dôležité vlastnosti elektrifikovaných telies: ako odpudzujú náboje a na rozdiel od nábojov sa lákajú.
Teraz si pripomeňme, ktoré teleso sa volá elektrifikované alebo čo je to statická elektrina?
Dnes na hodine pokračujeme v štúdiu témy elektrifikácie a na to, aby sme sa naučili tému dnešnej hodiny, je potrebné skontrolovať si domáce úlohy. Doma vám bola poskytnutá krížovka. Poďme skontrolovať, čo máš.
Kontrola domácich úloh. Vyhlásenie o cieli a cieľoch hodiny.
Otázky:
Z čoho sú látky vyrobené?
Kinetický, vnútorný, potenciálny, čo to je?
Aká hodnota bola nameraná v Rusku v verstoch za hodinu?
Ktorý prvok v periodickej tabuľke Mendelejeva je číslo tri?
Pomenujte prístroj na meranie teploty.
Čo je to tepelný proces sprevádzaný intenzívnym odparovaním kvapaliny v celom objeme.
Aká je jednotka, v ktorej sa meria čas.
Zadajte meno tvorcu teplotnej stupnice.
Miera zotrvačnosti a gravitácie.
Ako sa nazýva tepelný proces, pri ktorom dochádza k prechodu z plynného skupenstva do kvapaliny?
Z čoho sú vyrobené molekuly?
ICE je skratka pre ... spaľovanie.
Aký je názov procesu reverznej kryštalizácie?
Pomenujte prvý chemický prvok v tabuľke D.I. Mendelejeva.
Aká je jednotka, v ktorej sa meria množstvo tepla.
Vymenujte jeden príklad rozsiahlej konvekcie vzduchu?
Kľúčové slovo ELEKTRICKÉ POLE
Tieto kľúčové slová budú témou našej dnešnej lekcie. (tému lekcie a číslo si napíš do zošita)
Cieľ: dnes v lekcii sa dozvieme, čo je elektrické pole; zistiť, ako sa líšia vodiče a dielektrika; uvedieme príklady látok, ktoré sú vodičmi a nevodičmi elektriny.
Takže to viemeSpoplatnené orgány na seba pôsobia, aj keď na prvý pohľad medzi nimi nie je sprostredkovateľ ... Pretože elektrická interakcia prebieha nielen vo vzduchu, ale aj vo vákuu.
Štúdiu interakcie elektrických nábojov uskutočnili anglickí fyzici Michael Faraday a James Maxwell, týchto vedcov vidíte na obrazovke.
Závery týchto skvelých vedcov vychádzajú z toho, že okolo nabitých telies existuje prostredie, vďaka ktorémuelektrická interakcia ... Priestor obklopujúci jeden náboj interaguje s priestorom obklopujúcim ďalší náboj a naopak.Mediátorom v tejto interakcii bude elektrické pole.
Aby som sa dozvedel podrobnejšie o tomto zvláštnom druhu hmoty, o tom, čo sa nazýva dirigent a dielektrika, pripravil som pre vás úlohy, budete ich plniť v mini skupinách. Zadanie je dané 10 minútami, po ktorých každá skupina predstaví svoje odpovede na otázky.
Samostatná práca na kartách na tému „Elektrické pole. Vodiče a nevodiče elektrickej energie "
SkupinaJa otázky:
Aké zariadenia sa používajú na kontrolu prítomnosti poplatku? ______________________________
Čo je to elektrické pole? ____________________________________________
_____
Aké telesá sa nazývajú vodiče? ______________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
Uveďte príklady vodičov: __________________________________________
_______________________________________________________________________
SkupinaII otázky:
Čo sú to dielektriká? ________________________________________________
____________________________________________________________________
Uveďte príklady dielektrika: ______________________________________
____________________________________________________________________
Ako sa nazývajú telá vyrobené z dielektrika? _____________________
____________________________________________________________________
SkupinaIII otázky: (na zodpovedanie otázok použite internet)
Aké profesie využívajú znalosti elektrického poľa, vodičov a dielektriky? ___________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Aké univerzity učia tieto profesie? ___________________________________
_________________________________________________________________________
Učenie sa nového materiálu
Pri zodpovedaní otázok si zvyšné skupiny zapisujú hlavné body do svojich zošitov.
Naše zmysly nevnímajú elektrické pole (napríklad sa ho nemôžeme dotknúť). Ale obklopuje každé nabité telo.
Hlavnou vlastnosťou elektrického poľa je jeho schopnosť pôsobiť na elektrické náboje určitou silou.
Sila, s ktorou elektrické pole pôsobí na elektrický náboj vnášaný do neho, sa nazýva elektrická sila.
Skúsenosti: sultán + ebenová tyčinka s kožušinou.
Urobme experiment: Nabijme ebenovú tyčinku pomocou trenia o srsť a prineste ju sultánovi.
Čo sa deje so sultánom? (lupene sultána začnú priťahovať palicu)
Prečo sultána láka ebenová palica? (pretože na okvetných lístkoch je distribuovaný kladný náboj, samotná tyč má záporný náboj a priťahujú sa opačné náboje)
Čo môžeme povedať o pôsobení elektrického poľa v blízkosti sultána a vo vzdialenosti od neho?
záver : V blízkosti nabitých telies je pôsobenie poľa silnejšie a so vzdialenosťou od nich pole slabne.
Stuhy sultánov sú umiestnené pozdĺž siločiar elektrického poľa - to znamená, že pozdĺž priamok sa dotyčnice, ku ktorým sa v každom bode poľa zhodujú s vektorom sily pôsobiacej zo strany poľa na náboj umiestnený v tomto bode.
Zaistenie materiálu.
Ako sa líši priestor obklopujúci nabité telo od priestoru obklopujúceho nenabité telo?(Existenciou elektrického poľa)
Ako možno zistiť elektrické pole?(Pri použití elektrického náboja)
Ak sa prstom dotknete nabitej kovovej gule, stratí takmer všetok náboj. Prečo?(Pretože človek je dobrý sprievodca)
Stačí, aby ste sa ihly vychýlili jednoduchým dotykom na elektromer nabitou ebenovou tyčinkou?(Áno)
Domáca úloha:§26,27,31 prečítať.
Voľba úlohy:
Cvičenie 19;
Experimentálna úloha na strane 78 (opíšte výsledok v zošite);
ESAJ na tému „Život bez elektrického poľa“;
Zoznam referencií:
1. Peryshkin A.V. Fyzika. 8. ročník: učebnica. pre všeobecné vzdelávanie. inštitúcie. - 8. vydanie, pridať. - M.: Bustard, 2006 .-- 191.
Snímka 2
Kontrola domácich úloh
Správa o E.Kh. Lenze (pripravuje študent)
Snímka 3
Fyzický diktát:
1. Aký je jav elektromagnetickej indukcie? 2. Za akých podmienok vzniká prúd v uzavretej vodivej slučke? 3.-4 Pokračujte vo frázach: 3. Magnetický tok povrchom oblasti S sa nazýva veličina ... 4. Podľa Lenzovho pravidla indukčný prúd vznikajúci v uzavretej slučke ...
Snímka 4
5. Formulujte zákon elektromagnetickej indukcie. 6. 7. 8. S N V Vodič sa pohybuje cez čiary magnetického poľa sprava doľava. Určte smer indukčného prúdu. V Určte smer vektora toku a polaritu permanentného magnetu. S Určte polaritu indukčného napätia.
Snímka 5
Vírivé elektrické pole.
Kedy dôjde k EMF indukcie? EMF indukcie sa vyskytuje buď v stacionárnom vodiči umiestnenom v poli, ktoré sa časom mení, alebo vo vodiči pohybujúcom sa v magnetickom poli, ktoré sa časom nemusí meniť.
Snímka 6
Snímka 7
MAXWELL James Clerk (1831-79), anglický fyzik, tvorca klasickej elektrodynamiky, jeden zo zakladateľov štatistickej fyziky, organizátor a prvý riaditeľ (od roku 1871) Cavendish Laboratory. Rozvíjaním myšlienok M. Faradaya vytvoril teóriu elektromagnetického poľa (Maxwellove rovnice); predstavil koncept výtlačného prúdu, predpovedal existenciu elektromagnetických vĺn, predložil myšlienku elektromagnetickej povahy svetla. Vytvorilo štatistické rozdelenie pomenované po ňom. Skúmala sa viskozita, difúzia a tepelná vodivosť plynov. Ukázalo sa, že prstence Saturnu sú zložené z samostatných telies. Práce zamerané na farebné videnie a kolorimetriu (Maxwellov disk), optiku (Maxwellov jav), teóriu elasticity (Maxwellova veta, Maxwellov-Cremonov diagram), termodynamiku, históriu fyziky atď.
Snímka 8
V priebehu času magnetické pole generuje elektrické pole
Snímka 9
Snímka 10
Práca vírivého elektrického poľa, keď sa jediný pozitívny náboj pohybuje pozdĺž uzavretého pevného vodiča, sa číselne rovná indukcii EMF v tomto vodiči.
Snímka 11
Snímka 12
Aký je rozdiel medzi vírivým elektrickým poľom a potenciálnym?
Snímka 13
Jean Bernard Léon Foucault 18. septembra 1819, Paríž - 11. februára 1868 - francúzsky fyzik a astronóm, člen Parížskej akadémie vied Currents Foucault Aplikácia indukčných pecí V mnohých prípadoch sú Foucaultove prúdy nežiaduce, preto musíte prijať špeciálne opatrenia na ich zníženie. Tieto prúdy spôsobujú najmä ohrev feromagnetických jadier transformátorov a kovových častí elektrických strojov. Aby sa znížila strata elektrickej energie v dôsledku výskytu vírivých prúdov, jadrá transformátorov nie sú vyrobené z pevného kusu feromagnetu, ale zo samostatných kovových dosiek, ktoré sú navzájom izolované dielektrickou vrstvou.
D. G. Evstafiev,
MOU Pritokskaja stredná škola, osada Romanovsky, okres Aleksandrovsky, región Orenburg.
Porovnanie elektrických a magnetických polí. Stupeň 11
Osnova lekcie preskúmania a zovšeobecnenia, 11. ročník
Usmernenia ... Hodina sa koná po štúdiu témy „Magnetické pole“. Hlavná metodická recepcia - zvýraznenie spoločných a charakteristických vlastností elektrických a magnetických polí vyplnením tabuľky. Predpokladá sa dostatočne rozvinuté dialektické myslenie, inak bude potrebné urobiť filozofické odbočky. Porovnanie elektrických a magnetických polí vedie študentov k záveru o ich vzťahu, ktorý je základom pre ďalšiu tému - „Elektromagnetická indukcia“.
Fyzika a filozofia považujú hmotu za základ všetkého existujúceho, ktoré existuje v rôznych formách. Môže byť koncentrovaný na obmedzenom priestore (lokalizovaný), ale naopak môže byť premiestnený. Prvý stav možno spojiť s konceptom látka, druhý - koncept lúka... Spolu so špecifickými fyzikálnymi vlastnosťami majú tieto stavy aj spoločné. Napríklad existuje energia jednotkového objemu hmoty a energia jednotkového objemu poľa. Vlastnosti hmoty sú nevyčerpateľné, proces poznávania je nekonečný. Pri vývoji preto treba brať do úvahy všetky fyzikálne koncepty. Takže napríklad moderná fyzika na rozdiel od klasickej fyziky nekladie prísnu hranicu medzi poľom a hmotou. V modernej fyzike sa pole a hmota vzájomne transformujú: hmota prechádza do poľa a pole prechádza do hmoty. Ale nepredbiehajme, pripomeňme si klasifikáciu foriem hmoty. Pozrime sa na schému na doske.
Skúste podľa schémy vypracovať poviedku o formách existencie hmoty. ( Po odpovediach študentov učiteľ pripomenie, že chodník toto je podobnosť charakteristík gravitácie a elektrických polí, ktoré bolo odhalené leale na predchádzajúcich hodinách na tému „Elektrické pole“ .) Záver sa naznačuje: ak existuje podobnosť medzi gravitačným a elektrickým poľom, potom musí existovať medzi elektrickým a magnetickým poľom. poďme poďme porovnať vlastnosti a vlastnosti polí vo forme tabuľky podobnej tej, ktorú sme robili, keď porovnanie gravitacneho a elektrickeho pola.
Elektrické pole | Magnetické pole |
|---|---|
Zdroje poľa |
|
| Elektricky nabité telá | Pohybujúce sa elektricky nabité telesá (elektrické prúdy) |
Indikátory poľa |
|
| Malé kúsky papiera. Elektrická objímka. Elektrický „sultán“ | Kovové piliny. Uzavretá slučka s prúdom. Magnetická ihla |
Skúsené fakty |
|
Coulombove pokusy o interakciu elektricky nabitých telies | Ampérove experimenty s interakciou vodičov s prúdom |
Grafická charakteristika |
|
Čiary intenzity elektrického poľa v prípade stacionárnych nábojov majú začiatok a koniec (potenciálne pole); je možné vizualizovať (chinínové kryštály v oleji)  | Línie indukcie magnetického poľa sú vždy uzavreté (vírivé pole); možno vizualizovať (kovové piliny)  |
Výkonová charakteristika |
|
Vektor sily elektrického poľa E. Množstvo: Smer: |
Vektor indukcie magnetického poľa B. Smer je určený pravidlom ľavej ruky |
Energetická charakteristika |
|
| Práca elektrického poľa stacionárnych nábojov (Coulombova sila) je nulová, keď ide okolo uzavretej trajektórie | Práca magnetického poľa (Lorentzova sila) je vždy nulová |
Polná akcia na nabitú časticu |
|
Sila je vždy nenulová: F \u003d qE | Sila závisí od rýchlosti pohybu častice: nefunguje, ak je častica v pokoji, a tiež či |
| Látka a pole | |
. |
 |
Záver
1. Pri diskusii o zdrojoch poľa pre zvýšenie záujmu o predmet je dobré porovnať dva prírodné kamene: jantár a magnet.
Jantár - hrejivý kameň úžasnej krásy - má neobvyklú vlastnosť, ktorá prispieva k filozofickým stavbám: môže priťahovať! Pri trení priťahuje prachové častice, vlákna, kúsky papiera (papyrus). Práve pre túto vlastnosť dostal v staroveku mená. Gréci ho teda zavolalielektrón – atraktívny; Rimania - harpax – vlamača Peržania - kavuboy, t.j. schopný prilákať plevy ... Bol považovaný za magický, liečivý, kozmetický ...
Ďalší kameň známy po tisíce rokov - magnet - bol považovaný za rovnako záhadný a užitočný. V rôznych krajinách sa magnet nazýval inak, ale väčšina z týchto mien sa prekladá ako milujúca... Antici teda poeticky zaznamenali vlastnosť kúskov magnetu, ktorá priťahovala železo.
Z môjho pohľadu možno tieto dva špeciálne kamene považovať za prvý študovaný prírodný zdroj elektrických a magnetických polí.
2. Pri diskusii o terénnych ukazovateľoch je užitočné simultánne demonštrovať pomocou študentov interakciu elektrifikovanej ebonitovej tyčinky s elektrickým puzdrom a permanentného magnetu s uzavretou slučkou s prúdom.
3. Vizualizácia siločiar je najlepšie demonštrovať pomocou projekcie na plátno.
4. Rozdelenie dielektrika na elektródy a feroelektrika - doplnkový materiál. Elektriny sú dielektriká, ktoré si dlho zachovávajú polarizáciu bez prítomnosti vonkajšieho elektrického poľa a vytvárajú si vlastné elektrické pole. V tomto zmysle sú elektródy ako permanentné magnety, ktoré vytvárajú magnetické pole. Ale toto je ďalšia podobnosť s tvrdými feromagnetmi!
Feroelektrika sú kryštály, ktoré majú (v určitom teplotnom rozmedzí) spontánnu polarizáciu. Pri poklese intenzity vonkajšieho poľa sa indukovaná polarizácia čiastočne zachováva. Vyznačujú sa prítomnosťou obmedzujúcej teploty - bodu Curie, pri ktorom sa z feroelektrika stáva obyčajné dielektrikum. Opäť podobnosť s feromagnetmi!
Po práci s tabuľkou sa zistené podobnosti a rozdiely spoločne diskutujú. Podobnosť je základom jednotného obrazu sveta, rozdiely sa zatiaľ vysvetľujú na úrovni odlišnej organizácie hmoty, lepšie by sa dalo povedať - stupňa organizácie hmoty. Samotná skutočnosť, že magnetické pole je detekované iba v blízkosti pohybujúcich sa elektrických nábojov (na rozdiel od elektrického), umožňuje predvídať zložitejšie metódy popisu poľa, čo je zložitejší matematický prístroj používaný pre charakteristiky poľa.
Dmitrij Georgievič Evstafiev - dedičný učiteľ fyziky (otec, Georgy Sevostyanovich, účastník Veľkej vlasteneckej vojny, dlhé roky pracoval na strednej škole Dobrinskaja kombinujúci učiteľstvo s povinnosťami riaditeľa školy), absolvoval v roku 1978 g) Fyzika a matematika Orenburgského GPI im. VP Chkalov s diplomom z fyziky, pedagogická prax 41 rokov. Od roku 1965 pracuje na strednej škole MOU Pritokskaya, niekoľko rokov bol jej riaditeľom. Trikrát mu boli udelené čestné osvedčenia Orenburg Oblono. Pedagogické krédo: „Neuspokojte sa s tým, čo sa dosiahlo!“ Mnoho jej absolventov vyštudovalo technické univerzity. Spolu s manželkou vychovali päť detí, tri pracujú na školách v regióne Orenburg, dve študujú na historických a filologických fakultách GPO v Orenburgu. Syn Sergej je víťazom celo ruskej súťaže „Najlepší učitelia Ruska“ v roku 2006, učiteľ informatiky, pracuje v regionálnom centre - obci Novosergievka. Hobby je včelárstvo.
