Ученики на Учителя.com


Разработка урока "Магнитное поле. Величины характеризующие магнитное поле" 11 класс

Дата:11 «А» _____19г учитель: Аджибекирова Н.Р.
11 «Б» _____19г
Тема урока: «Магнитное поле. Величины характеризующие магнитное поле».
Цель урока: дать учащимся представление о магнитном поле;
Образовательная: сформировать представления учащихся о магнитном поле и его свойствах.
Воспитательная: воспитывать интерес к предмету с помощью применения информационных
технологий (с использованием компьютера);
Развивающая: Развивать потребность изучать природу наблюдаемых явлений, умение объяснять
и анализировать их.
Требования государственного стандарта
Знания: Знать о магнитном поле, совершенствовать умения объяснять магнитные явления.
Умения: совершенствовать умения объяснять магнитные явления
Навыки: Выработать навыки соблюдения правил техники безопасности
Тип урока: Урок изучения нового материала.
Оборудование: учебник 11 класс, ПК, мультимедийный проектор, презентация
Ход урока.
I.Организационный момент.
Приветственное слово учителя. Поздравление с началом учебного года. Отмечание
отсутствующих
II.Повторение изученного материала
1. Что представляет собой магнитное поле? ( Магни
тное по
ле — силовое поле, действующее на
движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от
состояния их движения; магнитная составляющая электромагнитного поля.)
2. Каким свойством обладает магнитное поле. (1. Магнитное поле порождается электрическим
током ( = движущимися зарядами).2. Магнитное поле обнаруживается по действию на
электрический ток ( = движущиеся заряды). 3.Подобно электрическому полю, магнитное поле
существует реально независимо от нас, от наших знаний о нём.)
3.Каково значение магнитного поля Земли для нас? (в первую очередь магнитное поле Земли
защищает планету от космических лучей и солнечного ветра. Заряженные частицы из далекого
космоса не падают прямо на землю, а отклоняются гигантским магнитом и движутся вдоль его
силовых линий. Таким образом, все живое оказывается защищенным от пагубной радиации.
4. Как можно получить наглядную картинку магнитного поля? От чего их вид зависит?
(1. Картины магнитных полей бывают разнообразными. 2. Их вид зависит: а) — от формы
магнита; б) — от магнитной силы; в) — от наличия полюсов.)
III.Изучение нового материала
Сегодня на уроке мы с вами поговорим о магнитном поле и его свойствах.
Магнитные явления известны людям с глубокой древности. Еще древние греки знали, что
существует особый минерал, способный притягивать железные предметы. Это был один из
минералов железной руды, который сейчас известен как магнетит. Его залежи находились возле
города Магнесии на севере Турции. Слово «магнит» в переводе с греческого означает «камень из
Магнесии».
Впервые свойства магнитных материалов использовали в Китае. Именно там в третьем веке до
нашей эры был сконструирован первый компас, и только к XII веку он стал известен в Европе.
А первой крупной работой, посвящённой исследованию магнитных явлений, является книга
Вильяма Гильберта «О магните», вышедшая в 1600 году.
Известные с древних времен явления притяжения разноименных и отталкивания одноименных
полюсов магнита напоминают явление взаимодействия разноименных и одноименных
электрических зарядов.
Мы с вами уже знаем, что между неподвижными электрическими зарядами действуют силы,
определяемые законом Кулона. Согласно теории близкодействия это взаимодействие
осуществляется так: каждый из зарядов создает электрическое поле, которое действует на другой
заряд.
Однако долгое время оставался неразрешимым вопрос о том, могут ли между электрическими
зарядами существовать силы иной природы? Для ответа на этот вопрос давайте рассмотрим опыт,
проведенный французским физиком Андре-Мари Ампером в 1820 году.
Ампер взял два гибких провода и укрепил их вертикально, а затем присоединил нижние концы
проводов к полюсам источника тока. При таком подключении с проводниками не обнаруживалось
никаких изменений. Проводники заряжались от источника тока, но заряды проводников при
разности потенциалов между ними в несколько вольт ничтожно малы. Поэтому кулоновские силы
никак не проявляются.
Затем Ампер замкнул другие концы проводников небольшой проволочкой так, чтобы в
проводниках возникли токи противоположного направления. Оказалось, что при таком
подключении проводники начинают отталкиваться друг от друга. Если же поменять направление
токов так, чтобы они текли в одном направлении, то проводники начинали притягиваться друг к
другу.
Это взаимодействие не может быть вызвано электростатическим полем по следующим причинам.
Во-первых, при размыкании цепи взаимодействие проводников прекращается, хотя заряды на
проводниках и их электростатические поля остаются. Во-вторых, одноименные заряды (электроны
в проводнике) всегда только отталкиваются.
В том же 1820 году Ханс Кристиан Эрстед провел свои серии опытов.
Он располагал проводник над магнитной (или под ней) параллельно ее оси. При пропускании
тока по проводнику, стрелка начинала отклоняться от своего первоначального положения. При
размыкании цепи — стрелка возвращалась в своё первоначальное положение. Этот опыт наглядно
показывает, что в пространстве, окружающем проводник с током, действуют силы, вызывающие
поворот магнитной стрелки, то есть силы, подобные тем, которые действуют на нее вблизи
постоянных магнитов.
Поэтому взаимодействия между проводниками с током, т.е. взаимодействия между направленно
движущимися электрическими зарядами, называют магнитными.
Силы же, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называют магнитными
силами.
Действие магнитных сил было обнаружено в пространстве и вокруг отдельно движущихся
заряженных частиц.
Так, русский и советский физик Абрам Фёдорович Иоффе в 1911 году наблюдал отклонение
магнитных стрелок, расположенных вблизи пучка движущихся электронов. Схема его опыта
довольно проста. Над и под трубкой, через которую пропускался поток электронов, находились
две одинаковые, но противоположно направленные магнитные стрелки, укрепленные на общем
кольце, подвешенном на упругой нити. При прохождении в трубке потока электронов магнитные
стрелки поворачивались.
Таким образом, многочисленные опыты привели ученых к выводу, что вокруг любого проводника
с током, т.е. вокруг движущихся электрических зарядов, существует магнитное поле.
Магнитное поле — это особый вид материи, посредством которой осуществляется
взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.
Магнитное поле можно обнаружить и исследовать с помощью железных опилок, магнитной
стрелки, а также небольшого контура или рамки с током, причем собственное магнитное поле
контура должно быть слабым по сравнению с исследуемым.
Проводники, подводящие ток к контуру, должны быть расположены вблизи друг друга или
сплетены между собой, тогда их магнитные поля взаимно компенсируются. Ориентация такого
контура характеризуется направлением нормали к контуру. В качестве положительного
направления нормали принимается направление, которое связано с током правилом правого винта
(или правилом буравчика): если головку винта поворачивать по направлению тока в контуре, то
поступательное движение острия винта указывает направление положительной нормали.
Опыт показывает, что если мы подвесим такой контур на гибких проводниках в магнитном поле,
то он повернется и установится определенным образом. Таким образом, магнитное поле оказывает
на контур с током ориентирующее действие. При этом положительная нормаль будет направлена к
плоскости контура вдоль продольной оси магнитной стрелки, помещенной в ту же точку
магнитного поля.
Поэтому за направление магнитного поля принимают направление от южного полюса к
северному по оси свободно установившейся в магнитном поле стрелки.
- Если неподвижные электрические заряды образуют около себя электрическое поле, то
движущиеся – кроме электрического поля создают еще и Магнитное поле. Значит, Магнитное
поле образуется электрическим током.
- С помощью магнитных полей осуществляется взаимодействие электрических токов.
А) Магнитное взаимодействие
Взаимное отталкивание одноименных и притяжение разноименных полюсов магнита похоже на
взаимодействие электрических зарядов. Но попытки установить связь между этими явлениями
длительное время не давали результатов.
В 1820 году Х. Эрстед (датский физик) заметил, как магнитная стрелка поворачивается при
включении и отключении электрического тока в цепи. 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.
Б) Магнитное поле и его свойства
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 оказывает на рамку с током ориентирующее действие.
- Изображается графически МП с помощью силовых линий.
В) Создается МП не только электрическим током, но и постоянными магнитами.
Вывод: движущиеся заряды (электрический ток) создают МП; по действию на электрический ток
МП и обнаруживается.
Г) Вектор магнитной индукции – Это величина, количественно характеризующая МП.
Направление магнитного поля устанавливают с помощью вектора магнитной индукции.
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.
Графически МП изображают с помощью линий магнитной индукции. Линиями магнитной
индукции называют линии, касательные к которым направлены так же, как и вектор В в данной
точке поля.
Линии магнитной индукции не имеют ни начала, ни конца и являются замкнутыми линиями.
Если поле образовано такими линиями, то поле считается вихревым. Значит МП – вихревое.
Свойства магнитного поля.
1. Магнитное поле порождается только движущимися зарядами, в частности
электрическим током.
2. В отличие от электрического поля магнитное поле обнаруживается по его
действию на движущиеся заряды (заряженные тела).
3. Магнитное поле материально, т.к. оно действует на тело, следовательно, обладает
энергией.
4. Магнитное поле обнаруживается по действию на магнитную стрелку.
Электрический ток связан с магнитным полем. Основными величинами, характеризующими
магнитное поле, являются: магнитный поток, магнитная индукция и напряженность магнитного
поля.
В качестве силовой характеристики магнитного поля вводится векторная величина В, называемая
индукцией магнитного поля или просто индукцией. Модуль вектора индукции магнитного поля
равен отношению магнитной силы F, направленной вдоль радиуса-вектора, соединяющего
точечные заряды, к произведению заряда Q на его скорость v при условии, что заряд движется
перпендикулярно вектору индукции:
B =F/(Qv)
Единица индукции магнитного поля – Тесла (Тл): 1 Тл - это индукция поля, которое действует на
заряд 1 Кл, движущийся со скоростью 1 м/с перпендикулярно вектору индукции, с поперечной
силой 1 Н.
Напряженностью Н магнитного поля называют величину:
Другой важной характеристикой магнитного поля является величина, называемая магнитным
потоком.
Ф = ВS
Единицу магнитного потока – вебер (Вб): 1 Вб - магнитный поток, пронизывающий поверхность
площадью 1 метр кв., расположенную перпендикулярно силовым линиям однородного магнитного
поля с индукцией 1 Тл.
Напряженность магнитного поля связана с магнитной индукцией соотношением
Магнитная проницаемость вещества
Относительная магнитная проницаемость
Магнитная проницаемость в вакууме
Магнитная проницаемость - безразмерная величина. Таким образом, каждое данное вещество
может характеризоваться присущей ему магнитной проницаемостью, так же как диэлектрик -
диэлектрической проницаемостью.
Все тела, помещаемые в магнитное поле, изменяют его индукцию.
В 50-х годах прошлого столетия Фарадей обнаружил, что все тела обладают магнитными
свойствами, но степень и характер их взаимодействия с полем у различных веществ различны. В
связи с этим различают вещества с парамагнитными, диамагнитными и ферромагнитными
свойствами.
· диамагнетики (висмут, вода, водород, медь, стекло);
· парамагнетики (кислород, платина, вольфрам, алюминий);
IV.Закрепление изученного материала
А теперь давайте вспомним и повторим главное, что мы узнали на сегодняшнем уроке.
Вокруг движущихся электрических зарядов, существует магнитное поле.
Магнитное поле — это особый вид материи, посредством которой осуществляется
взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.
Магнитное поле порождается электрическим током и обнаруживается по действию на
электрический ток.
«Отвечай устно».
1. Как расположены магнитные полюсы соленоида, подключенного к источнику тока?
2. Определить направление вектора магнитной индукции
─
+
─
+
S
N
3. Используя правило левой руки, определить величины B, F, I.
4. Сравните магнитные потоки
а)
б)
V. оценивание учащихся.
VI. Домашнее задание§ 1. Ответить на вопросы: 1. Какие взаимодействия называют магнитными?
2. Перечислите основные свойства МП. 3. Опишите опыт Эрстеда. 4. Что доказывает опыт
Эрстеда?
.
S
N
N
S
N
S
F
F
F
I
•
S
1
S
2
B
2
B
1
S
2
B
2
S
1
= S
2
S
1
> S
2
B
1
В
1
> B
2
→
Ф
1
> Ф
2
В
1
= B
2
→
Ф
1
> Ф
2
Скачать материал

Физика - еще материалы к урокам: