1-й семестр
ЕЛЕКТРОДИНАМІКА
3. Електромагнітне поле
УРОК 6/33
Тема. Правило Ленца
Мета уроку: навчити учнів визначати напрямок індукційного струму.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
ПЛАН УРОКУ
Контроль знань | 3 хв. | 1. Потік магнітної індукції. 2. Явище електромагнітної індукції. |
Демонстрації | 2 хв. | Правило Ленца. |
Вивчення нового матеріалу | 28 хв. | 1. Як визначати 2. Алгоритм розв’язання задач. |
Закріплення вивченого матеріалу | 12 хв. | 1. Якісні питання. 2. Навчаємося розв’язувати задачі. |
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Як визначати напрямок індукційного струму?
З ряду дослідів випливає, що в різних випадках напрямок індукційного струму може бути різним: відкидання стрілки гальванометра в деяких дослідах відбувалося в одну сторону, а в інших – у протилежний. Знайдемо загальне правило, за яким визначаємо напрямок індукційного струму.
Якщо наближати магніт до провідного
Інакше кажучи, якщо магнітний потік через контур зростає, то напрямок індукційного струму в контурі такий, що вектор магнітної індукції створеного цим струмом поля спрямований протилежно до вектора магнітної індукції зовнішнього магнітного поля.
У разі ж видалення магніту в провідному кільці виникає індукційний струм такого напрямку, що кільце притягається до магніту. Або інакше: якщо магнітний потік через контур зменшується, то напрямок індукційного струму такий, що вектор магнітної індукції створеного цим струмом поля спрямований так само, як вектор магнітної індукції зовнішнього магнітного поля.
Загальним у цих дослідах є те, що індукційний струм має такий напрямок, що створений ним магнітний потік завжди намагається компенсувати ту зміну магнітного потоку, що спричинив цей струм.
Ця закономірність називається правилом Ленца, тому що вона була встановлена дослідним шляхом російським фізиком Емілієм Християновичем Ленцем через два роки після відкриття Фарадеєм явища електромагнітної індукції.
Часто буває зручніше скористатися іншим формулюванням правила Ленца: у всіх випадках електромагнітної індукції струми й сили напрямлені так, щоб протидіяти причині їх виникнення.
Правило Ленца має глибокий фізичний зміст – воно виражає закон збереження енергії. Для створення індукційного струму необхідна енергія, отже, слід виконати додаткову роботу зовнішніх сил. Після наближення магніту до контуру або віддалення його від контуру завжди виникає сила, що перешкоджає рухові. Щоб подолати цю протидію, виконується робота.
2. Алгоритм розв’язання задач
Під час розв’язання задач на правило Ленца слід дотримувати такого алгоритму:
1) визначити напрямок вектора 
магнітної індукції зовнішнього магнітного поля;
2) з умови завдання з’ясувати, збільшується чи зменшується магнітний потік, що пронизує контур;
3) визначити напрямок вектора ‘ магнітної індукції магнітного поля індукційного струму: якщо магнітний потік збільшується, то ‘ 
; якщо зменшується, то ‘ 
;
4) визначити напрямок індукційного струму, скориставшись правилом правої руки.
Як приклад розглянемо розв’язання такого завдання.
Котушки A й C надягли на загальний сердечник. Визначте напрямок індукційного струму в котушці A під час переміщення повзунка реостата вліво.
Розв’язання
1) Покажемо напрямок електричного струму в котушці C й, скориставшись правилом правої руки, визначимо напрямок магнітної індукції зовнішнього магнітного поля (магнітного поля струму в котушці C).
2) Після переміщення повзунка реостата вліво опір реостата зменшується, отже, відповідно до закону Ома, сила струму в колі котушки C збільшується, тому збільшується й магнітна індукція B зовнішнього магнітного поля, створеного цим струмом. Оскільки B
, ті й збільшується магнітний потік, що пронизує котушку 
3) Оскільки Ф, то вектор ‘ магнітної індукції магнітного поля струму в котушці A напрямлений протилежно до вектора магнітної індукції зовнішнього магнітного поля:
4) Знаючи напрямок вектора й скориставшись правилом правої руки, визначимо напрямок індукційного струму в котушці A.
Відповідь: індукційний струм у котушці A напрямлений по передній стінці угору.
ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
1). Якісні питання
1. Смуговий магніт падає крізь дротову котушку. Порівняйте час падіння у випадках, коли котушка замкнута й розімкнута.
2. У дві однакові котушки вводять із однаковою швидкістю однакові магніти. Які виконано роботи, якщо одна котушка замкнута на гальванометр, а інша розімкнута?
2). Навчаємося розв’язувати задачі
1. Для кожного випадку (див. рисунок) визначте напрямок індукційного струму, що виникає в замкнутому провідному кільці.
2. Визначте напрямок індукційного струму в контурі А, поміщеному в магнітне поле контуру Б (див. рисунок), у випадку:
А) замикання ключа;
Б) розмикання ключа;
В) переміщення повзунка реостата вправо;
Г) переміщення повзунка реостата вліво.
3. Напрямок індукційного струму в котушці A показано на рисунку а. Визначте, коли виник індукційний струм – під час замикання або розмикання ключа.
4. Алюмінієве кільце, вільно надягнуте на сталевий сердечник, у випадку замикання ключа підскакує нагору (див. рисунок б). Поясніть причину цього явища. Чи буде підскакувати кільце в разі розмикання ключа?
ЩО МІ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ
– Правило Ленца: індукційний струм має такий напрямок, що створений ним магнітний потік завжди намагається компенсувати ту зміну магнітного потоку, яку спричинив цей струм.
Домашнє завдання
1. Підр-1: § 21 (п. 4, 5); підр-2: § 12 (п. 1, 2).
2. Зб.:
Рів1 № 8.3; 8.6; 8.12; 8.13.
Рів2 № 8.28; 8.29; 8.30; 8.31.
(2 votes, average: 4,00 out of 5)