• admin
  • Комментариев: 0
  • Просмотров: 375
  • 14-09-2015, 20:48

Мета уроку: формування поняття явища самоіндукції, його прояві в ланцюгах електричного струму, відпрацювання навичок застосування правила Ленца, уміння проводити аналогії між явища природи, прищеплення інтересу до предмета через знайомство з історією відкриттів в області фізики. 

Обладнання: 1) досвід по спостереженню явища самоіндукції при замиканні ланцюга; 2) досвід по спостереженню явища самоіндукції при розмиканні ланцюга; 3) інтерактивна дошка. 

Хід уроку 
1. Вивчення нового матеріалу 
Вчитель: 

У блоці "Електродинаміка" <Презентація, слайд 1> ми продовжуємо вивчення модуля "Електромагнетизм", в якому знайомимося з явищами, які підтверджують взаємозв'язок електрики і магнетизму. Повернемося до початку 19 століття. 

Повідомлення учнів, підготовлені до уроку <Презентація, слайд 2>: 

1-ий учень. 

У 1831году англійський учений М. Фарадей, директор лабораторії королівського інституту, у статті "Про індукцію електричних струмів" описав експеримент, який став відкриттям явища електромагнітної індукції: "На широку дерев'яну котушку була намотана мідний дріт довжиною 203 фути, а між її витками була намотана дріт такої ж довжини, ізольована від першої бавовняної ниткою. Одна з цих спіралей була сполучена з гальванометром, а інша з сильною батареєю. При замиканні ланцюга спостерігалася раптова, але надзвичайно слабку дію на гальванометрі, і теж дія помічалося при припиненні струму". Потім Фарадей отримав електричний струм за допомогою тільки лише магніту, вталківая його всередину спіралі, а при різкому видаленні магніту стрілка відхилялася в протилежну сторону. 

2-ий учень. 

У 1833 році російський вчений Е. X. Ленц сформулював правило для визначення напрямку індукційного струму: "Якщо металевий провідник рухається поблизу від магніту, то в ньому порушується струм такого напрямку, що якби даний провідник був нерухомий, то струм міг би зумовити його переміщення в протилежну сторону". 

3-ій учень. 

Перенесемося на інший бік Атлантики в невелике містечко Олбані в Сполучених Штатах Америки. Тут в Академії викладав фізику і математику Джозеф Генрі. У вільний час він захоплювався виготовленням електромагнітів і добився успіхів: один з магнітів міг утримати платформу масою в одну тонну. Як і Фарадей Генрі розмірковував над проблемою отримання електричного струму за допомогою магніту. 

Генрі поставив експеримент, що увійшов у всі підручники фізики. Він виготовив дві котушки, велику та малу, з таким розрахунком, щоб одна вільно вдвигалась в іншу. Потім підключив малу котушку до електричної батареї, а велику до гальванометру, і, всуваючи першу в другу, помітив відхилення стрілки. 

Генрі зміг опублікувати свої результати лише в 1832 році, тобто вже після Фарадея. 

4-ий учень. 

Приїхавши в столицю Великобританії в 1838 році, Генрі поспішив в лабораторію до Фарадей і поцікавився над якою проблемою той працює. 

Фарадей показав Генрі термопару, один спай якої був занурений в посудину з льодом, а інший лежав на розпеченій печі. Фарадей підніс кінці проводів від термопари один до одного, безуспішно намагаючись отримати між ними іскру. 

Тоді Генрі зробив спіраль, намотавши на палець один з проводів, вдвинул в спіраль залізний стрижень, підніс їх кінці один до одного – і іскра проскочила! 

Вчитель: 
Яким же чином провід змотаний в котушку посилив дію термопари (джерела струму)? 
Демонстрація досвіду 1. 

Дві однакові лампи приєднаємо до джерела струму паралельно один одному, але один - через реостат, а іншу - через котушку з великим числом витків мідного дроту, в яку вставити залізний сердечник. 

Чому друга лампа загоряється пізніше першої? 
Демонстрація досвіду 2. 

У ланцюг, що містить дросельну котушку, паралельно їй підключили світлодіод в зворотному напрямку. 

Чому при розмиканні ланцюга спалахує світлодіод? 

Відповісти на ці питання нам допоможе вивчення явища самоіндукції, відкритого Джозефом Генрі в 1829 році. 

Повторимо, що нам відомо про явище електромагнітної індукції. 

Опитування учнів: 

1.Яке явище називається електромагнітною індукцією? 
2.Як можна змінити магнітний потік через поверхню замкнутого контуру? 
3.Як визначається магнітний потік, створений провідником зі струмом? Як його можна змінити? 
4.Від чого залежить індуктивність провідника? 
5.Як читається закон електромагнітної індукції? 
6.Яка сучасна формулювання правила Ленца? 
Робота учня на інтерактивній дошці: 

Використовуючи правило Ленца, визначте напрям індукційного струму в правому витку при замиканні і розмиканні ланцюга витка, підключеного до джерела струму <Презентація, слайд 3>. 

Вчитель: 

Перевірте ваші результати <Презентація, слайд 4>. 

Вчитель: 

Струм — це рух заряджених частинок під дією електричного поля. Електричне поле в провіднику виникло при зміні магнітного поля. Виходячи з єдності природи, ми повинні припустити, що таке ж явище має відбуватися і у витку, підключеному до джерела струму. При замиканні ключа виникає ЕРС індукції спрямована проти ЕРС джерела струму, а при розмиканні – вздовж ЕРС джерела струму. Це явище отримало назву явище самоіндукції <Презентація, слайд 5>. 

Розглянемо схеми попередніх дослідів <Презентація, слайд 6>. 

Яка лампа на схемі 1 загориться пізніше? Чому? 

Чому спалахує світлодіод при розмиканні ключа? Покажіть на схемі напрям струму самоіндукції. 

Як залежить сила струму від часу при замиканні ключа і розмиканні ланцюга? 

Від чого залежить ЕРС самоіндукції? <Презентація, слайд 7> 

Що прийнято за одиницю вимірювання індуктивності? Індуктивність якого провідника дорівнює 1 Генрі? 

З-за великої індуктивності котушки ЕРС самоіндукції може значно перевищити ЕРС джерела струму. Поява значної різниці потенціалів в місці розмикання ланцюга часто призводить до електричного пробою повітря, тобто виникнення електричної іскри. (Що і сталося, як ви пам'ятаєте в досвіді Генрі). Процес самоіндукції затримує збільшення і зменшення струму в електричних схемах і лініях передачі сигналів, тим самим приводячи до спотворення інформації. 

Якогось механічного явища аналогічно явище самоіндукції? <Презентація, слайд 8> 

1.Закріплення 
Учням пропонується тест для самооцінки отриманих знань по темі "Електромагнетизм" <Додаток 1>. Отримані відповіді заносять в бланки. Після виконання роботи учні порівнюють свої результати з правильними відповідями <Презентація, слайд 9>. Розбираються питання, що викликали труднощі. 

Домашнє завдання: §34 [1], 933 [2], 934 [2], 936 [2]. 

Література: 

1.Касьянов Ст. А. Фізика 11 клас. – М: Дрофа, 2006. 
1.Рымкевич А. П. Збірник задач з фізики. – М: Просвітництво, 2002. 
1.Марон А. Е., Марон Е. А. Фізика 11 клас: Дидактичні матеріали – М.: Дрофа, 2004. 
1.Томілін А. Н. Світ електрики – М: Дрофа, 2004. 
5.Енциклопедія для дітей. Фізика. – Аванта+, 2001.