Site Loader

Урок 38. Лабораторная работа № 09 «Изучение явления электромагнитной индукции»

Лабораторная работа № 9

Изучение явления электромагнитной индукции

Цель работы:  изучить условия возникновения индукционного тока, ЭДС индукции. 

Оборудование: катушка, два полосовых магнита, миллиамперметр.  

 Теория

   Взаимная связь электрических и магнитных полей была установлена выдающимся английским физиком М. Фарадеем в 1831 г. Он открыл явление электромагнитной индукции.

   Многочисленные опыты Фарадея показывают, что с помощью магнитного поля можно получить электрический ток в проводнике.

   Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего контур.

   Ток, возникающий при явлении электромагнитной индук­ции, называют индукционным.

   В электрической цепи (рисунок 1) возникает индукционный ток, если есть движение магнита относительно катушки, или наоборот. Направление индукционного тока зависит как от направления движения магнита, так и от расположения его полюсов. Индукционный ток отсутствует, если нет относительного перемещения катушки и магнита.

Рисунок 1.

   Строго говоря, при движении контура в магнит­ном поле генерируется не определенный ток , а определенная э. д. с.

 

Рисунок 2.

   Фарадей экспериментально установил, что при изменении магнитного потока в проводящем контуре возникает ЭДС индукции Eинд, равная скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой со знаком минус:

 

   Эта формула выражает закон Фарадея: э. д. с. индукции равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограни­ченную контуром. 

   Знак минус в формуле отражает правило Ленца.

   В 1833 году Ленц опытным путем доказал утверждение, которое называется правилом Ленца: индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.

   При возрастании магнитного потока

Ф>0, а εинд < 0, т.е.   э. д. с. индукции вызывает ток такого направления, при котором его маг­нитное поле уменьшает магнитный поток через контур.

   При уменьшении магнитного потока Ф<0, а εинд > 0, т.е. магнитное поле индукционного тока увеличивает убывающий магнитный поток через контур.

   Правило Ленца имеет глубокий физический смыслоно выражает закон сохранения энергии: если магнитное поле через контур увеличивается, то ток в контуре направлен так, что его магнитное поле направлено против внешнего, а если внешнее магнитное поле через контур уменьшается, то ток направлен так, что его магнитное поле поддерживает это убывающее магнитное поле.

   ЭДС индукции зависит от разных причин. Если вдвигать в катушку один раз сильный магнит, а в другой — слабый, то показания прибора в первом случае будут более высокими. Они будут более высокими и в том случае, когда магнит движется быстро. В каждом из проведённых в этой работе опыте направление индукционного тока определяется правилом Ленца. Порядок определения направления индукционного тока показан на рисунке 2. 

   На рисунке синим цветом обозначены силовые линии магнитного поля постоянного магнита и линии магнитного поля индукционного тока. Силовые линии магнитного поля всегда направлены от N к S – от северного полюса к южному полюсу магнита.

   По правилу Ленца индукционный электрический ток в проводнике, возникающий при изменении магнитного потока, направлен таким образом, что его магнитное поле противодействует изменению магнитного потока. Поэтому в катушке направление силовых линий  магнитного поля противоположно силовым линиям постоянного магнита, ведь магнит движется в сторону катушки. Направление тока находим по правилу буравчика: если буравчик (с правой нарезкой) ввинчивать так, чтобы его поступательное движение совпало с направлением линий индукции в катушке, тогда направление вращения рукоятки буравчика совпадает с направлением индукционного тока.

   Поэтому ток через миллиамперметр течёт слева направо, как показано на рисунке 1 красной стрелкой. В случае,  когда магнит отодвигается от катушки, силовые линии магнитного поля индукционного тока будут совпадать по направлению с силовыми линиями постоянного магнита, и ток будет течь справа налево.

Ход работы.

Подготовьте для отчета таблицу и по мере проведения опытов заполните её.

 

 

 

п/п

 

 

 

Действия с магнитом и катушкой

 

 

Показания

милли-амперметра,

мА

Направления отклонения стрелки миллиампер-метра

(вправо, влево или не откланяется)

 

 

Направление индукционного тока

(по правилу Ленца)

1

Быстро вставить магнит в катушку северным полюсом

 

 

 

2

Оставить магнит в катушке неподвижным

после опыта 1

 

 

 

3

Быстро вытащить магнит из катушки

 

 

 

4

Быстро приблизить катушку к северному полюсу магнита

 

 

 

5

Оставить катушку неподвижной после опыта 4

 

 

 

6

Быстро вытащить катушку от северного полюса магнита

 

 

 

7

Медленно вставить в катушку магнит северным полюсом

 

 

 

8

Медленно вытащить магнит из катушки

 

 

 

9

Быстро вставить в катушку 2 магнита северными полюсами

 

 

 

10

Быстро вставить магнит в катушку южным полюсом

 

 

 

11

Быстро вытащить магнит из катушки после опыта 10

 

 

 

12

Быстро вставить в катушку 2 магнита южными полюсами

 

 

 

   Записать общий вывод по работе на основе проведённых наблюдений.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. 

  1. В чем заключается явление электромагнитной индукции?
  2. Какой ток называют индукционным?
  3. Сформулируйте закон электромагнитной индукции. Какой формулой он описывается?
  4. Как формулируется правило Ленца?
  5. Какова связь правила Ленца с законом сохранения энергии?

     Презентация для демонстрации студентам (с решением): скачать с Яндекс-Диск 

Тема урока: «Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца» 11 класс | План-конспект урока по физике (11 класс) по теме:

Тема урока: «Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца»

11 КЛАСС

 О, сколько нам открытий чудных,

 Готовит просвещенье дух.

И опыт – сын ошибок трудных,

И гений – парадоксов друг. 

А.С. Пушкин.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                       

Цели урока:

Учебная:

изучить закон электромагнитной индукции.

Развивающая:

 1) формирование информационных компетенций;

2) развитие навыков самостоятельной работы с учебником;

3) совершенствование интеллектуальных способностей и мыслительных умений учащихся.

Воспитательная:

формирование коммуникативных качеств личностей.

Оборудование:

  1. Дидактические карточки с вопросами для каждой группы.
  2. Тестовые задания для каждой группы.
  3. Приборы для демонстрации: гальванометр, катушка, магнит.

Краткий конспект урока

  1. Организационный момент

Задача: создание благоприятного психологического настроя.

  1. Актуализация опорных знаний

Задача: повторить и углубить знания, необходимые для изучения нового материала.

Приём обучения – эвристическая беседа;

Формы организации познавательной деятельности (ФОПД)  – фронтальная;

Метод обучения – репродуктивный.

            Повторение основных понятий по теме «Электромагнитная индукция, правило Ленца, магнитный поток».

            В 1821 году великий английский учёный записал в своём дневнике: «Превратить магнетизм в электричество». Через 10 лет это задача была и решена.

 Как называлось открытое Фарадеем физическое явление?

Работать будем в группах по 2-3 человека, каждая из которых получает задание.

На обдумывание по 1-2 минуты, после чего представители групп отчитываются по повторению.

Задача: повторить основные понятия.

  • ФОПД – самостоятельная работа в группах.
  • Метод обучения – исследовательский, индуктивный

Карточка №1:

Когда и кем было открыто явление электромагнитной индукции?

В чем заключается явление электромагнитной индукции?

Карточка №2:

Опыт Фарадея: установка, демонстрация.

При каком условии в замкнутом проводнике возникает ток?

Карточка №3:

Правило Ленца.

Карточка №4:

Какая физическая величина характеризует магнитное поле в каждой точке пространства?

Какая физическая величина характеризует распределение магнитного поля по поверхности, ограниченной замкнутым контуром?

Формула, единица измерения.

Карточка № 5-6:

Определить направление индукционного тока в замкнутом контуре.

     

  Отчёты групп.

Задачи:

  • развивать речевую культуру, умение обобщать материал, выделять главное.
  • воспитывать нравственные качества личности, связанные со взаимоотношениями в классном коллективе.

Метод обучения – индуктивный

Приём обучений – эвристическая беседа

  1. Изучение нового материала

      Обобщить выводы, сделанные группами.

План:

  1. От чего зависит сила индукционного тока в замкнутом проводнике?
  2. Что называют ЭДС индукции?
  3. Формулировка закона электромагнитной индукции.
  4. Почему закон формулируется для ЭДС, а не для силы тока?
  5. Что означает знак ( — ) в законе?
  6. Как записать закон электромагнитной индукции, используя понятие производной?

Обобщённый план изучения явления:

  • Внешние признаки явления;
  • Условие его протекания;
  • Экспериментальное воспроизведение явления;
  • Механизм протекания явления;
  • Количественные характеристики явления;
  • Его объяснение на основе теорий;
  • Практическое применение явлений;
  • Влияние явления на человека и природу.

Для повторения и изучения явления электромагнитной индукции мы использовали метод научного познания. Его основы заложил в середине 16 века Галилео Галилей.

Схема метода:

  • накопление фактов;
  • построение теорий;
  • опытное доказательство гипотезы;
  • практическое применение теорий.

Метод научного познания позволяет объективно отражать действительность не только в физике, но и в других областях науки.

  1. Решение задач.

На ЕГЭ:

Графические задачи  (часть А)

Расчетные задачи (часть В, С)

Задача: получить информацию о степени усвоения материала.

ФОПД – индивидуальная

Прием обучения – упражнения

Задача:

   На рисунке 1-3 изображены замкнутые проводящие рамки, помещенные в магнитное поле, линии магнитной индукции которого направлены к нам, перпендикулярно плоскости чертежа. Возникает ли индукционный ток в рамке?

2)

3)

1)

     

  1. Рефлексия:

Я научился …

Я узнал …

Я понял …

  1. Домашнее задание (дифференцированно):

1. Сборник задач  Г.Н. Степановой  № 1128, 1129

Учебник по физике 11 класс (Мякишев Г.Я.) §11.

2.Либо составить 2 задачи, аналогичные частям А и Б, либо найти в пособиях, решить и объяснить.

                                                           

Новый подход к расчету десятилетнего срока для признания доказательств судимости Эми Э. Слоан :: SSRN

Скачать эту статью

Открыть PDF в браузере

Добавить бумагу в мою библиотеку

Делиться: