Конспект занятия "Магнитное поле. Постоянные магниты и магнитное поле тока" 11 класс

ГОУ СПО ЛНР «Краснодонский промышленно-экономический колледж»
Конспект занятия по физике (11 класс) (2 часа)
Преподаватель физики
Руденко Елена Александровна
Тема: Магнитное поле. Постоянные магниты и магнитное поле тока.
Цель: - создать условия для усвоения учащимися понятий «магнитное поле», «постоянный магнит»,
«линии магнитной индукции», правила буравчика;
- формировать представление о конфигурации магнитных полей, навыки применения правила
буравчика для определения направления линий магнитной индукции, навыки
количественного определения магнитной индукции по силовому воздействию МП на
проводник с током;
- формировать умение анализировать и обобщать знания о магнитном поле и его
характеристиках, сравнивая с электростатическим полем.
Оборудование: мультимедийная аппаратура, дидактический материал, набор демонстрационных
постоянных магнитов, электромагнит, набор для демонстрации опыта Эрстеда.
Тип занятия:
План занятия.
1. Организационный момент.
2. Мотивация.
3. Актуализация.
4. Изучение нового материала.
5. Первичное закрепление.
6. Подведение итогов.
7. Домашнее задание.
Литература:
Основная:
1. Мякишев Г.Я. Физика: Учебник для 10 класса общеобразовательных организаций: базовый уровень/
Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский; под Н.А. Парфентьевой – 2-е изд. - М: Просвещение,
2016.
2. Рымкевич А.П., “Сборник задач по физике” Москва, 2004р.
Дополнительная литература и рекомендованные ссылки в сети Интернет:
1. Элементарный учебник физики ”; под ред. Г.С. Ландсберга – Москва, 1986р
2. Class-fizika.narod.ru.
3. https://interneturok.ru/physics/11-klass
Ход занятия.
1. Организационный момент. (слайд №1)
Проверка присутствующих.
2. Мотивация. (слайд №2)
Фалес Милетский наделял его душой. Платон сравнивал его с поэтом, Орфей находил его
подобным жениху. В эпоху Возрождения его считали отображением неба и приписывали ему
способность искривлять пространство. Японцы считали, что это сила, которая поможет
повернуть к вам фортуну. В Англии он применялся в толченом виде как слабительное. А
Галилей думал, что Земля вертится от того, что похожа на него.
Сегодня мы с вами отправимся в мир магнетизма и явлений связанных с магнетизмом.
(слайд №3)
«…Камень притягивать может железо,
камень же этот по имени месторождения
магнитом назван был греками,
так как он найден в пределах магнетов».
Лукреций
А какой самый известны прибор для путешествий? (слайд №4)
1. Приоритет на его изобретение оспаривают Испания, Италия, Португалия, Франция, а также
арабские страны;
2. Есть сведения, что этот предмет в виде статуэтки императора с вытянутой рукой помог
китайским войскам совершить маневр в тумане и выиграть битву еще до н.э.;
3. Первое письменное упоминание об его использовании в мореплавании относится к 11 веку.
(Демонстрация постоянных магнитов и компаса)
3. Актуализация. лайд №5)
Давайте вспомним какие ещё взаимодействия похожи на магнитные.
Вопросы:
1. Какие виды зарядов вы знаете?
2. Как ведут себя одноименно и разноименно заряженные частицы (тела)?
3. Что такое электрический ток?
4. Какое действие может оказывать электрический ток?
4. Изучение нового материала.
Первая научная публикация о свойствах магнита датируется 1269 годом. Французский философ и
естествоиспытатель Пьер де Марикур отправил приятелю в Пикардию документ, который вошел в
историю под названием «Письмо о магните». Марикур указывает, что в каждом куске магнита
имеются две области, особенно сильно притягивающие железо. Он усмотрел параллель между
этими зонами и полюсами небесной сферы, и поэтому мы теперь говорим о северном и южном маг-
нитных полюсах. Если разбить кусок магнита надвое, пишет Марикур, в каждом осколке появляются
собственные полюса . То есть невозможно отделить полюса магнита друг от друга.
А электрические полюса можно отделить друг от друга?
Т. О. экспериментально установлены следующие факты:
(слайд №6) у каждого постоянного магнита есть две области, вблизи которых особенные
свойства магнитов проявляются сильнее всего южный и северный полюса.
два полюса магнита аналогичны двум типам электрических зарядов – одинаковые
отталкиваются, разноименные притягиваются;
(слайд №7) невозможно изолировать южный и северный полюса магнатов;
(слайд №8) магниты оказывают силовое действие на некоторые природные вещества, которые
содержат железо. (Металлы: никель, кобальт, марганец, платина, золото, серебро, алюминий
хотя и слабо, но тоже притягиваются магнитом! )
(слайд №9) после удаления магнита, кусок железа или стали, который намагничивается под
его действием, утрачивает значительную часть своих магнитных свойств, но, всё таки,
остаётся в большей или меньшей степени намагниченным.
(слайд №10) подвешенная на нитке или укрепленная на остриё магнитная стрелка в каждой
точке вблизи земной поверхности устанавливается определённым образом – с севера на юг.
Уже 600 лет до н.э. греки знали, что магнит притягивает к себе железо, а янтарь лёгкие предметы.
То и другое считалось явлением одной природы.
Вы тоже так считаете или нет? Почему? Приведите доводы за и против.(слайд №11)
Магнитное взаимодействие
Отталкивание одноименных и притяжение разноименных полюсов магнита сходно с
взаимодействием электрических зарядов. Но найти связь между этими явлениями долго не
удавалось.
(слайд №12) Первыми экспериментами, которые
показали, что между электрическими и магнитными
явлениями есть связь, были опыты датского физика
Х. Эрстеда (1820 р.).
Эрстед заметил, как магнитная стрелка
поворачивается при включении и отключении
электрического тока в цепи.
Из опытов Эрстеда вытекают следующие выводы:
1 электричество и магнетизм тесно взаимосвязаны друг с другом;
2 электрический ток оказывает магнитное действие;
3 вокруг проводника с током действуют магнитные силы, то есть возникает магнитное поле;
4 магнитное поле вокруг проводника с током носит вихревой характер.
А можно ли получить магнитные силы без магнитов? (слайд №13)
(Демонстрация электромагнита)
Имеет ли катушка с током (электромагнит) магнитные свойства?
Усиливает ли ее магнитное действие железный сердечник?
Зависит ли действие магнитного поля катушки от тока в ней?
(слайд №14)
В этом же году А. Ампер (французский
физик) обнаружил, как два
параллельных проводника с током
отталкиваются при прохождении по ним
токов противоположных направлений и
притягиваются, если токи имеют
одинаковое направление. На основании
опытов Ампер сделал вывод, что
никаких магнитных зарядов в природе
нет, взаимодействуют движущиеся электрические заряды.
Могут ли проводники с током оказывать действие друг на друга непосредственно?
Что является передатчиком силового взаимодействия?
Может ли это быть электрическое поле? Но почему тогда поле проводника с током не
оказывает действия на покоящийся заряд?
Что служит источником этого нового поля?
Магнитное поле и его свойства (слайд №15)
Особая форма материи, через которую осуществляется взаимодействие между
движущимися электрически заряженными частицами – магнитное поле. Существует
МП около проводников с током и порождается током.
- МП пронизывает различные среды.
- МП не имеет границ
- МП имеет два полюса: N – северный и S – южный
- МП имеет вихревой характер
Вывод: движущиеся заряды (электрический ток) создают МП; по действию на
электрический ток МП и обнаруживается.
Способы описать магнитное поле. (слайд №16)
(слайд №17) Графически МП изображают с
помощью силовых линий –(как и электрическое
поле).
Силовые линии направлены так, что в каждой
точке поля касательная к ним сонаправлена с
северным концом магнитной стрелки компаса
расположенного в данной точке
Силовые линии магнитного поля не имеют ни
начала, ни конца и являются замкнутыми
линиями.
(силовые линии ЭП имеют начало и конец)
Потому МП – вихревое, а ЭП – нет.
(слайд №18)
Вектор
магнитной
индукции это
величина,
количественно
характеризующая
МП.
Модуль магнитной индукции равен
отношению максимальной силы, с которой
магнитное поле действует на проводник с
постоянным током, к величине силы тока и
длине проводника.
lI
F
В
=
max
где F- максимальная сила, действующая со
стороны магнитного поля на проводник с током
(H);
I - сила тока в проводнике ( A );
l- длина проводника ( м )
Единица измерения индукции магнитного
поля в СИ: [ B ] = 1Тл ( тесла).
мА
Н
ТлВ
== 11
Тесла – очень крупная единица. Магнитное поле
Земли приблизительно равно 0,5·10
4
Тл.
Большой лабораторный электромагнит может
создать поле 5 Тл.
Электрические заряды существуют, а магнитные?
(Слайд №19)
Направление силовых линий а так же и вектора магнитной индукции В магнитного поля
устанавливают с помощью несложных правил
Вектор магнитной индукции направлен от южного полюса S к северному полюсу N, и
устанавливается с помощью правила буравчика (штопора, правого винта):
Если направление поступательного
движения буравчика указывает
движение тока в проводнике, то
вращательное движение рукоятки
буравчика покажет направление линий
магнитной индукции.
В
способы
Визуальный
количественный
Силовые линии
Силовая характеристика
Примеры магнитных полей различной конфигурации (слайд №20)
4. Закрепление изученного материала.
(слайд № 21) Решим задачу: в однородном магнитном поле с В= 0,5 Тл расположен
прямолинейный проводник (см. рисунок) длиной 10 см. По проводнику течет ток
І= 1 А. Определить максимальную силу, с которой поле действует на этот
проводник.
Дано
l=0,1 м
B=0,5 Тл
І=1 А
F
max
- ?
Решение:
Магнитное поле оказывает на проводник силовое воздействие.
lI
F
B
=
max
,
Откуда получаем:
Проверим насколько хорошо я смогла вам объяснить новый материал.
Работаем в группах по 2 человека, время на размышление 20 секунд, поднимаем карточку с
соответствующей цифрой - ответом.
10 вопросов (слайд №22- слайд №31)
5. Подведение итогов.
Ключ с ответами (слайд №32)
Вы довольны результатом?
Что на занятии вам понравилось и запомнилось больше всего?
Что не понравилось или осталось непонятным?
6. Д/з лайд №33)
Можно ли на Луне ориентироваться с помощью магнитного компаса? (Нет, так как
Луна не имеет собственного магнитного поля).
I
B
F
lIBF =
max
)(05,011,05,0
max
НF ==
Человек, смотря на компac, шагает все прямо и пpямo, как раз в ту сторонy, куда
указывает темным концом магнитная стрелка. Он «идет по компасу» на север к
полюсу. Но к полюсу он не придет. Назовите ту точку земного шapa, куда он
придет.
В руки человеку попалось два совершенно одинаковых на вид металлических
бруска формы параллелепипеда; один - магнит, другой - обыкновенный кусок
железа. Как определить который из них магнит, не пользуясь никакими
дополнительными средствами.
Графические задания.
Как расположены магнитные полюсы соленоида, подключенного к источнику
тока?
1. На рисунке изображен проволочный виток, по которому течет электрический ток
в направлении, указанном стрелкой. Виток расположен в вертикальной плоскости. В
центре витка вектор индукции магнитного поля тока направлен
1) вправо
2) вертикально вниз
3) вертикально вверх
4) влево
2. На рисунке изображен длинный цилиндрический проводник, по которому протекает элек-
трический ток. Направление тока указано стрелкой. Как направлен вектор магнитной индукции
поля этого тока в точке C?
1) в плоскости чертежа вверх
2) в плоскости чертежа вниз
3) от нас перпендикулярно плоскости чертежа
4) к нам перпендикулярно плоскости чертежа
3. На рисунке изображен проволочный виток, по которому течет электрический ток в направ-
лении, указанном стрелкой. Виток расположен в горизонтальной плоскости. В центре витка век-
тор индукции магнитного поля направлен
1) вертикально вниз
2) вертикально вверх
3) влево
4) вправо
4. На рисунке изображен проводник, по которому течет электрический ток в направ-
лении, указанном стрелкой. В точке А вектор индукции магнитного поля направлен
1) вертикально вниз
2) вертикально вверх
3) влево
4) вправо
5. К магнитной стрелке (северный полюс затемнен, см. рисунок), которая может пово-
рачиваться вокруг вертикальной оси, перпендикулярной плоскости чертежа, поднесли
постоянный полосовой магнит.
При этом стрелка:
1) повернется на
2) повернется на по часовой стрелке
3) повернется на против часовой стрелки
4) останется в прежнем положении
6. По двум тонким прямым проводникам, параллельным друг другу, текут одинако-
вые токи I (см. рисунок), направление которых указано стрелками. Как направлен век-
тор индукции создаваемого ими магнитного поля в точке D?
1) вверх
2) к нам
3) от нас
4) вниз
7. На рисунке изображен горизонтальный проводник, по которому течет электрический ток в
направлении «от нас».
В точке A вектор индукции магнитного поля направлен:
1) вертикально вниз
2) вертикально вверх
3) влево
4) вправо
8. На рисунке изображен проволочный виток, по которому течет электрический ток в на-
правлении, указанном стрелкой.
Виток расположен в плоскости чертежа. В центре витка вектор индукции магнитного
поля тока направлен:
1) от нас перпендикулярно плоскости чертежа
2) к нам перпендикулярно плоскости чертежа
3) влево
4) вправо