Опыты Фарадея. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца

Автор: Пирогова Татьяна Григорьевна

Организация: МБОУ «СОШ №56» г.Чебоксары

Населенный пункт: Чувашская Республика, город Чебоксары

Методическая разработка урока по физике в 8 классе по теме

Предмет: физика.

Класс: 8

Продолжительность урока – 45 мин

Цель урока: Изучить явление электромагнитной индукции.

Задачи. 1. Рассмотреть опыты Фарадея, условия возникновения явления электромагнитной индукции; изучить закон электромагнитной индукции: показать причинно-следственные связи при наблюдении явления электромагнитной индукции и раскрыть отношение явления и его сущности при постановке опытов; сформулировать правило Ленца.

2. Формирование умений наблюдать, ставить и решать проблемные вопросы, выделять главное, сравнивать, обобщать, обосновывать выводы и полученные результаты, моделировать, работать с текстовыми источниками, вести связный диалог, подбирать и работать с приборами.

3. Развитие логического мышления, любознательности, креативности.

4. Воспитание коммуникативных навыков через организацию работы в парах.

Тип урока: усвоение новых знаний.

Форма работы класса: работа в парах

Методы обучения: решение проблем, формулировка вопросов, практический, наглядный.

Технология развития критического мышления, проблемно-поисковая, технология деятельностного подхода.

Основные понятия: магнитный поток, переменное магнитное поле, генератор, индукционный ток, явление электромагнитной индукции.

Оборудование и материалы к уроку: доска, проектор, катушки, гальванометры (миллиамперметры), пара постоянных магнитов, приборы для демонстрации правила Ленца, электрическая лампочка, провода, гальванический элемент, демонстрационный генератор, раздаточный материал.

Ход урока.

Организационный момент. Приветствие, проверка готовности к уроку.

Актуализация знаний. Вопросы повторения.

1. Что является источником электрического поля? магнитного поля?

2. Какие выводы были сделаны при исследовании опыта Эрстеда?

3. Какие изменения внес Ампер в опыт Эрстеда?

3. Что называется электрическим и магнитными полями? Какая связь между ними?

4. Что происходит с проводником в магнитном поле, когда по нему проходит электрический ток?

Первичное усвоение новых знаний. Проблемная ситуация 1. Вопросы классу.

1. Что нужно сделать, чтобы лампочка загорелась? Ответ: нужно подключить источник тока, например, гальванический элемент или аккумулятор.

2. Как называют такие источники тока? Ответ: источники постоянного тока.

3. Можно ли зажечь лампочку без источника постоянного тока? Ответ: можно.

4. Как это сделать?

Слово учителя. Над этой проблемой работал английский ученый Майкл Фарадей целых 10 лет. На предыдущих уроках мы выяснили: опыты Эрстеда и Ампера показали, что электрические и магнитные поля взаимосвязаны друг с другом, т.е. имеют одни и те же источники — движущиеся электрические заряды. Великий английский учёный Майкл Фарадей в начале 1822 года в своём дневнике оставил такую запись: «Превратить магнетизм в электричество!»

Учёный рассуждал: если в опыте Эрстеда электрический ток, действуя на магнитную стрелку, создает магнитную силу, то и магнит должно создавать электрический ток.

Майкл Фарадей провёл серию опытов, позволивших ему сделать мировое открытие. Рассмотрим один из них.

Задание классу 1. Внимательно прочитайте текст. По прочитанному тексту поставьте опыт из имеющихся у вас на столе необходимых приборов.

Текст 1. В своем дневнике, 17 октября 1831 года, М. Фарадей оставил такую запись эксперимента: «Я взял цилиндрический магнитный брусок и ввёл один его конец внутрь спирали из медной проволоки, соединённой с гальванометром. Потом я быстрым движением втолкнул магнит внутрь спирали на всю его длину, и стрелка гальванометра испытала толчок. Затем я так же быстро вытащил магнит из спирали, и стрелка опять качнулась, но в противоположную сторону. Эти качания стрелки повторялись всякий раз, как магнит вталкивался или выталкивался».

Ученики ставят эксперимент.

 

Вопрос классу. Будет ли реагировать стрелка гальванометра, если ввести магнит в катушку и оставить его там на некоторое время? Проведите эксперимент и объясните ваши наблюдения. Ответ: гальванометр будет реагировать только тогда, когда магнит войдет в катушку, при неподвижном магните, стрелка постоянно будет находиться на нуле.

Вопрос классу. Будет ли реагировать стрелка гальванометра, если ввести магнит в катушку и вращать его внутри катушки? Проведите эксперимент и объясните ваши наблюдения. Ответ: вращение магнита внутри катушки не вызывает появление тока.

Задание классу. Сравните все поставленные опыты и сделайте вывод. Ответ: в катушке появляется ток, только при движении магнита вдоль катушки. Следовательно, магнитное поле движущегося магнита вдоль катушки, создает в катушке электрический ток.

Вопрос классу. Как можно зажечь лампочку без источника постоянного тока? Ответ: лампочку можно зажечь, имея катушку и магнит. Попытайтесь смоделировать устройство из этих элементов, чтобы с помощью него можно было выработать ток.

Изучение нового материала.

Слово учителя. Таким образом, имея магнит и катушку, мы можем создать другой источник тока – генератор (учитель демонстрирует модель генератора и показывает его работу: соединив его к лампочке, и, вращая ручку генератора, лампочка загорается).

 

Рассмотрим подробнее принцип появления тока.

Проблемная ситуация 2. Задание классу. Повторите эксперимент: вставьте магнит в катушку и оставьте там, затем выньте магнит. Вопрос: почему ток был кратковременный и возникал только при движении магнита?

Слово учителя. При введении магнита в катушку начинает входить и его магнитное поле, которое можно представить в виде линий. Вспомните, как называется величина, пропорциональная числу магнитных линий, проходящих через площадь замкнутого проводника - контура? Ответ: называют магнитным потоком.

 

Задание классу 2. Вам дан набор слов: контур, постоянным, переменным, изменяется, не изменяется, увеличивается, уменьшается. Поставьте нужные слова вместо многоточия из набора слов в предложениях.

1. При введении магнита в катушку магнитный поток … (увеличивается).
2. При выведении магнита магнитный поток … (уменьшается).
3. При любом изменении магнитного потока, через какой либо … (контур), магнитное поле … (изменяется).
4. При постоянном магнитном потоке, магнитное поле … (не изменяется).
5. Поле, которое меняется с течение времени, называется … (переменным).
6. Поле, которое не меняется с течение времени, называется … (постоянным).

Составьте общий вывод к поставленному вопросу: «Почему ток был кратковременный и возникал только при движении магнита?», или «от чего зависит возникновение тока?» Ответ: Ток в катушке возникает только при изменении магнитного поля внутри катушки, если магнитное поле не изменяется, то ток не возникает.

Слово учителя. В своем дневнике Фарадей писал: «Ток возникает лишь при движении магнита относительно провода, а не в силу свойств, присущих ему в покое». Магнитное поле, которое меняется с течением времени, называется переменным.

 

Задание классу. Сделайте главный вывод. Ответ: переменное магнитное поле (или переменный магнитный поток) вызывает ток.

Обратите внимание на устройство и работу нашего генератора (учитель демонстрирует работу модели генератора).

Вопрос классу. В каком состоянии находятся катушка и магнит относительно друг друга? Ответ: магнит неподвижный, а катушка вращается.

Вопрос классу. Какой вывод можно сделать из вашего эксперимента и демонстрации работы генератора? Ответ: магнитный поток будет меняться, не зависимо от того, что движется - катушка в магнитном поле или магнит внутри катушки.

 

Формулировка понятия «электромагнитная индукция». Задание классу 3. Вставьте вместо многоточия нужные слова.

Явление возникновения в … (замкнутом проводнике или контуре) электрического … (тока) при любом изменении … (магнитного поля или магнитного потока) называется явлением электромагнитной индукции.

Ток, который создается переменным магнитным полем, М. Фарадей назвал индукционным.

Формулировка закона электромагнитная индукции. Задание классу 4. Проверьте на опыте, будет ли зависеть величина тока от скорости движения магнита? Опишите наблюдаемое явление и сделайте вывод.

Ученики проводят опыт:

1. Медленно вводить магнит в катушку. Отметить угол отклонения стрелки (большой, малый) и величину тока: угол отклонения _______, I = ___ мА.
2. Быстро ввести магнит в катушку. Отметить угол отклонения стрелки (большой, малый) и величину тока: угол отклонения _______, I = ___ мА.

Вывод: _________________________________________________________________

Ответ: с увеличение скорости движения магнита, увеличивается угол отклонения стрелки гальванометра, а значит, увеличивается величина силы индукционного тока.

Слово учителя. Закономерность, которую вы установили, является законом электромагнитной индукции: сила индукционного тока пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

Проблемная ситуация 3. Слово учителя. Однако у нас остался не решённым ещё один очень важный вопрос.

Задание классу. Повторите опыт еще несколько раз. Что, Вы, еще заметили необычного? Какие еще вопросы можно поставить и как, Вы, на них можете ответить? Вопросы учеников: 1. Почему стрелка гальванометра отклоняется в разные стороны, когда вводим и выводим магнит? 2. От чего это может зависеть? Ответы: Так как гальванометр фиксирует появление тока, то направление стрелки прибора определяет направление тока в катушке. Направление стрелки может зависеть от того, каким полюсом магнита мы вводим.

 

Слово учителя. Как будет направлен ток в контуре, ответил в 1833 году петербургский академик Эмилий Христианович Ленц.

Задание классу 5. Прочитайте текст описания опыта Ленца и выполните его, используя необходимые приборы, которые имеются у вас.

Полный текст статьи см. приложение

1. file0.docx (555,9 КБ)
2. file1.docx (359,9 КБ)

Опубликовано: 12.06.2024