2-й семестр
ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ЯВИЩА
3. Магнітне поле
Урок 4/41
Тема. Дія магнітного поля на провідник зі струмом
Мета уроку: розглянути дію магнітного поля на провідник зі струмом; ознайомити учнів з дією сили Ампера.
Тип уроку: комбінований урок.
План уроку
Контроль знань | 12 хв. | Самостійна робота № 12 “Магнітні взаємодії. Магнітне поле”. |
Демонстрації | 5 хв. | 1. Дія магнітного поля на прямолінійний провідник 2. Дія магнітного поля на рамку зі струмом. 3. Будова й принцип дії електродвигуна постійного струму |
Вивчення нового матеріалу | 20 хв. | 1. Дія магнітного поля на прямолінійний провідник зі струмом. 2. Рамка зі струмом у магнітному полі. 3. Будова електродвигуна постійного струму |
Закріплення вивченого матеріалу | 8 хв. | 1. Контрольні питання. 2. Навчаємося розв’язувати задачі |
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Дія магнітного поля на прямолінійний провідник зі струмом
Дослід Ерстеда довів, що
Поки струму в провіднику немає, магнітне поле на нього не діє, у чому неважко переконатися, переміщаючи магніти.
Отже, магнітне поле не діє на нерухомі електричні заряди. При замиканні ключа провідник починає виштовхуватися з магнітного поля, при розмиканні – повертається у вихідне положення.
Робимо висновок:
O на провідник зі струмом з боку магнітного поля діє сила. Ця сила називається силою Ампера.
Досліди показують, що сила Ампера пропорційна силі струму в провіднику і довжині активної частини провідника. Вона збільшується при збільшенні інтенсивності магнітного поля і залежить від розташування провідника в магнітному полі.
У випадку, коли провідник зі струмом розташований перпендикулярно до вектора магнітної індукції, напрямок сили Ампера можна знайти за правилом лівої руки:
O якщо розкриту долоню лівої руки розташувати так, щоб силові лінії магнітного поля входили в долоню, а чотири витягнутих пальці вказували напрямок струму в провіднику, то відігнутий у площині долоні великий палець покаже напрямок сили, що діє на провідник з боку магнітного поля.
При зміні напрямку електричного струму в провіднику змінюється і напрямок руху провідника, а значить, і сили, що на нього діє.
2. Рамка зі струмом у магнітному полі
Ми вже знаємо, що магнітне поле чинить орієнтовну дію на магнітну стрілку. Доведемо, що подібну дію магнітне поле чинить і на рамку зі струмом.
Поворот рамки пояснюємо, застосовуючи правило лівої руки до кожної вертикальної ділянки рамки. При зміні напрямку струму в рамці вона буде повертатися у зворотному напрямку. Те саме ми спостерігаємо, помінявши місцями полюси магніту.
Магнітне поле, діючи на вертикальні сторони рамки, змушує її повертатися так, що її площина розташовується перпендикулярно до силових ліній поля. При цьому за інерцією рамка щоразу проходить трохи далі від положення рівноваги. Якщо в момент проходження рамкою положення рівноваги щоразу змінювати напрямок струму в ній, то вона буде безупинно обертатися.
Необхідно звернути увагу учнів на те, що обертання рамки відбувається в результаті дії магнітного поля на провідники зі струмом і що в цьому процесі відбувається перетворення електричної енергії на механічну. Принцип будови електродвигунів базується саме на даному явищі.
3. Будова електродвигуна постійного струму
В електродвигунах обмотка складається з великої кількості витків дроту. Магнітне поле, у якому обертається якір такого двигуна, створюється сильним електромагнітом. Електромагніт живиться струмом від того самого джерела, що й обмотка якоря.
Двигуни постійного струму знайшли широке застосування у транспорті (електровози, трамваї, тролейбуси).
Корисно буде розповісти про перший електродвигун і його винахідника – російського вченого Б. С. Якобі.
Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу
– Як показати, що магнітне поле діє на провідник зі струмом, який знаходиться в цьому полі?
– Від чого залежить напрямок сили, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі?
– Чим пояснюється обертальна дія магнітного поля на поміщену в нього рамку зі струмом?
– Якими способами створюється магнітне поле в електродвигуні?
ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
1). Якісні питання
1. У тролейбусах встановлені електродвигуни постійного струму. Притягуються чи відштовхуються проводи тролейбусної лінії? (Відповідь: відштовхуються, оскільки струми течуть по них у протилежних напрямках.)
2. Від чого залежить сила, що діє на прямолінійний провідник зі струмом у магнітному полі?
3. Як можна змінити напрямок руху провідника зі струмом у магнітному полі?
2). Навчаємося розв’язувати задачі
1. На рисунку показані полюси магнітів і провідник, у якому сила струму спрямована перпендикулярно до площини креслення до нас. Визначте напрямок сили Лоренца.
2. На рисунку показані полюси магнітів і провідник, у якому сила струму спрямована перпендикулярно до площини креслення від нас. Визначте напрямок сили Лоренца.
3. На рисунку показані полюси магнітів і провідник, на який діє сила Ампера. Визначте напрямок сили струму в провіднику.
Що ми дізналися на уроці
– На провідник зі струмом з боку магнітного поля діє сила. Ця сила називається силою Ампера.
– Правило лівої руки: якщо розкриту долоню лівої руки розташувати так, щоб силові лінії магнітного поля входили в долоню, а чотири витягнутих пальці вказували напрямок струму в провіднику, то відігнутий у площині долоні великий палець покаже напрямок сили, що діє на провідник з боку магнітного поля.
Домашнє завдання
1. Підр.: § 28.
2. Зб.:
Рів1 – № 13.6; 13.7; 13.8; 14.1; 14.2.
Рів2 – № 13.19; 13.20; 13.21; 13.25, 14.3.
Рів3 – № 14.5, 14.6; 14.7; 14.8; 14.19.
3. Д.: підготуватися до самостійної роботи № 13.
Задачі із самостійної роботи № 13
“Дія магнітного поля на провідник з током”
Середній рівень
1. У якому випадку магнітне поле не діє на провідник зі струмом? Поясніть схематично свою відповідь.
2. Чи залежить напрямок сили Ампера від напрямку сили струму в провіднику? Наведіть приклади.
Достатній рівень
1. Визначте полюси магніту, якщо відомо, що в разі напрямку струму від спостерігача провідник переміщується вправо.
2. У якому напрямку буде рухатися провідник зі струмом у даному магнітному полі?
Високий рівень
1. На рисунку зображений провідник зі струмом, що знаходиться в магнітному полі, спрямованому від нас. Сформулюйте й розв’яжіть задачу.
2. На рисунку зображений провідник зі струмом, що знаходиться в магнітному полі. Сформулюйте й розв’яжіть задачу.
(2 votes, average: 3,50 out of 5)