Урок з фізики для 9 класу на тему:

дія магнітного поля на провідник зі струмом

Мета уроку:

Освітня:

Розглянути дію магнітного поля на провідник зі струмом.

Ознайомити учнів з дією сили Ампера.

Показати практичну спрямованість отриманих знань.

Розвиваюча:

Розвивати навчально-інтелектуальні уміння (встановлювати причинно-наслідкові зв'язки, аналізувати, вибирати головне, узагальнювати, робити висновки); навчально-комунікативні уміння (задавати питання, пояснювати і доводити свою точку зору, взаємодіяти в парі); інтерес до предмета шляхом виконання різних завдань: практичних і теоретичних та сприяти розвитку логічного мислення.

Виховна:

Сприяти формуванню наукового світогляду та вихованню культури мислення і мови.

Пробудження пізнавального інтересу до предмета і оточуючим явищам.

Формувати вміння критично, але об'єктивно оцінювати предмети, явища.

Виховання емоційної і доброзичливої атмосфери, вміння працювати в колективі.

Тип уроку:

урок вивчення й первинного закріплення знань.

Демонстрації:

Взаємодія прямолінійних провідників зі струмами.
Дія магнітного поля на прямолінійний провідник зі струмом.
Дія магнітного поля на рамку зі струмом.
Будова й принцип дії електродвигуна постійного струму

План викладення нового матеріалу:

Взаємодія прямолінійних провідників зі струмами.
Дія магнітного поля на прямолінійний провідник зі струмом.
Рамка зі струмом у магнітному полі.
Будова електродвигуна постійного струму

Хід уроку

1.актуалізація опорних знань:

(у вигляді фронтального опитування):

1. Якими способами можна підсилити магнітну дію котушки зі струмом?

2. Що називають електромагнітом?

3.Перелічіть основні частини електромагніту

4. Розкажіть, для чого використовують електромагніти.

2.викладення нового матеріалу:

1. Взаємодія прямолінійних провідників зі струмами

Після досліду Ерстеда наступний крок у зближенні «електрики» і «магнетизму» зробив французький фізик Андре Марі Ампер. Він здогадався, що якщо провідники зі струмами взаємодіють з магнітами, то ці провідники повинні взаємодіяти й один з одним, причому фізична природа цієї взаємодії така сама, як і природа взаємодії магнітів.

Д осліди, поставлені Ампером, підтвердили його здогад. Виявилося, що провідники зі струмами дійсно взаємодіють один з одним — наприклад, паралельні провідники зі струмом притягуються, якщо струми в провідниках течуть в одному напрямку, і відштовхуються, якщо струми течуть у протилежних напрямках.

Необхідно звернути увагу на те, що взаємодія провідників, по яких течуть струми, обумовлена не електричною взаємодією, тому що ці провідники електрично нейтральні. Це пояснюється тим, що на кожний провідник зі струмом діє магнітне поле струму іншого провідника.

Взаємодію провідників, по яких течуть струми, використовували для визначення одиниці сили струму в системі СІ.

2. Дія магнітного поля на прямолінійний провідник зі струмом.

Магнітне поле діє з певною силою на будь-який провідник зі струмом, що розміщений у цьому полі. Таку силу називають силою Ампера на честь А.-М. Ампера, який дослідив і визначив залежність значення і напряму цієї сили від умов досліду.

Дослід 1. Підвісимо на приєднаних до джерела струму гнучких провідниках відрізок товстого мідного дроту АВ. Розмістимо його горизонтально між полюсами підковоподібного магніту (мал. 2, а). У цьому разі провідник АВ розміщуватиметься в магнітному полі, що створює навколо себе магніт. Якщо замкнемо електричне коло, провідник АВ починає рухатися, втягуючись до середини магніту (мал. 2, б).

Коли змінимо напрям електричного струму, то провідник АВ виштовхуватиметься з магніту (мал. 2, в). Таку саму зміну напряму руху провідника АВ спостерігатимемо, якщо будемо змінювати положення полюсів магніту на протилежне.

Напрям руху провідника в магнітному полі визначається напрямом сили Ампера, що діє на нього, і залежить від напряму струму в провіднику та розміщення його відносно полюсів магніту.

На практиці зручно визначати напрям сили Ампера, яка діє на провідник зі струмом, за допомогою правила лівої руки (мал. 3).

Якщо долоню лівої руки розмістити так, щоб чотири випрямлені пальці вказували напрям , струму в провіднику, а лінії магнітного поля входили в долоню, то відігнутий під прямим кутом великий палець укаже напрям сили Ампера, що діє на провідник зі струмом.

3. Рамка зі струмом у магнітному полі.

Практично важливе значення має обертальний рух провідника зі струмом у магнітному полі як механічна дія електричного струму. На малюнку 4 зображено прилад, на якому можна здійснювати такий рух.

У цьому приладі легка прямокут- на рамка ABCD насаджена на вертикальну вісь. На рамку намотано кілька десятків витків дроту, покритого ізоляцією. Кінці котушки приєднано до металевих півкілець колектора 2. Один кінець дроту приєднано до одного півкільця, а другий — до іншого.

До кожного півкільця притискується металева пластинка-щітка 1. Щітки призначені для підведення струму від джерела струму до рамки. Одна щітка завжди з'єднана з позитивним полюсом джерела, а друга — з негативним.

Ви вже знаєте, що струм у колі напрямлений від позитивного полюса джерела до негативного, отже, в частинах рамки АС і BD він має протилежний напрям, тому ці частини провідника переміщуватимуться в протилежні боки, і рамка повернеться. З поворотом рамки приєднані до її кінців півкільця повернуться разом з нею, і кожне притиснеться до іншої щітки, тому струм у рамці змінить напрям на протилежний. Оскільки після повороту рамки на 180° одночасно помінялися на протилежні відносно неї і напрям магнітного поля, і напрям струму, то напрями сил Ампера, що діють на частини АС і BD рамки не зміняться і рамка продовжуватиме обертатися в тому самому напрямі. Якби колектор 2 не перемикав автоматично напрям струму в рамці на протилежний, то вона зупинялася б після кожного півоберту.

Обертання котушки зі струмом у магнітному полі використовують у будові електричного двигуна та електровимірювальних приладів.

4. Будова й принцип дії електродвигуна постійного струму

Без електричних двигунів неможливо уявити життя сучасної людини. Ось далеко не повний перелік знайомих вам пристроїв, механізмів і машин, у яких використовуються електричні двигуни: автомобіль, літак, трактор, трамвай, тролейбус, ліфт тощо.

І снує багато конструкцій різних електродвигунів, але ми вивчимо будову та принцип дії дуже поширеного колекторного електродвигуна. Він складається з таких основних вузлів (мал. 5).

1. Статор 1 (англ. stator, від латинського слова sto — стою) є або постійним магнітом з наконечниками S і N, або електромагнітом. Він становить єдине ціле з корпусом електродвигуна. Статор колекторного двигуна часто називають індуктором. Це така частина двигуна, яка слугує для збудження магнітного поля.

2. Ротор 2 (від латинського слова roto — обертаюсь), або якір двигуна — сердечник певної форми, набирається з листів спеціальної сталі, на які намотують ізольований провід — обмотку.

3. Кінці обмотки припаяно до мідних пластин колектора, які закріплено на добре ізольованому барабані, що розміщується на осі ротора.

4. Дві вугільні щітки спеціальними пружинами щільно притискаються до колекторних пластин. До щіток від джерела струму подається напруга, що живить електродвигун.

Принцип роботи двигуна розглянемо на прикладі простого двигуна (мал. 6).

До щіток 1 і 2 подається необхідна для роботи електродвигуна напруга. Завдяки взаємодії струму, що проходить по обмотці, з магнітним полем статора 6 ротор 5 повертається так, що рамка виявляється у вертикальному положенні, й струму в ній немає, тому що щітки торкаються не пластин колектора 3 і 4, а ізоляції між ними. Однак завдяки інерції ротор проминає це положення, і щітки знову торкаються колекторних пластин. Через кожні півоберти колектор автоматично перемикає полярність напруги джерела на кінцях обмотки на протилежну, тому напрям струму в ній весь час відповідає обертанню ротора в один бік.

Е лектричні двигуни мають низку переваг. При однаковій потужності їхні розміри менші, ніж теплових двигунів. Вони не виділяють газів, диму й пари. Електродвигуни можна встановити в будь-якому місці. Можна виготовити електричний двигун будь-якої потужності. Наприклад, двигун, зображений на малюнку 7, має потужність 890 кВт, працює при напрузі 1400 Вів ньому проходить струм 635 А.

Один з перших у світі електричних двигунів, придатних для практичного застосування, винайшов російський учений Б. Якобі.

3.повторення та закріплення матеріалу:

1. Якісні питання

1. З якого дослідного факту випливає, що магнітне поле має діяти певною силою на вміщений в нього провідник зі струмом?

2. Перелічіть, від чого залежить напрям сили, що діє на провідник зі струмом.

3. Який пристрій автоматично змінює напрям струму в обмотці рамки, що обертається між полюсами магніту?

4. Яке фізичне явище використовують у конструкції електричних двигунів?

5. Назвіть основні частини, з яких складається електродвигун.

6. Які переваги мають електричні двигуни перед тепловими двигунами такої самої потужності?

7. Назвіть три побутові машини, в яких використовують електричні двигуни.

8. У тролейбусах встановлені електродвигуни постійного струму. Притягуються чи відштовхуються проводи тролейбусної лінії? (Відповідь: відштовхуються, оскільки струми течуть по них у протилежних напрямках.)

2. Навчаємося розв’язувати задачі:

1 . На рисунку показані полюси магнітів і провідник, у якому сила струму спрямована перпендикулярно до площини креслення до нас. Визначте напрямок сили Ампера.

2. На рисунку показані полюси магнітів і провідник, у якому сила струму спрямована перпендикулярно до площини креслення від нас. Визначте напрямок сили Ампера.

3 . На рисунку показані полюси магнітів і провідник, на який діє сила Ампера. Визначте напрямок сили струму в провіднику.

що ми дізналися на уроці

• На провідник зі струмом з боку магнітного поля діє сила. Ця сила називається силою Ампера.

• Правило лівої руки:

4. домашнє завдання:

1. §31 (Фізика: підруч. для 9 класу загальноосвіт. навч. закл./ В. Д. Сиротюк. – К.: Зодіак-ЕКО, 2009. – 208с.: іл). Дати відповіді на запитання після параграфу;

2. №№ 14.1-14.11.(Фізика. 9 клас: Збірник задач / І. Ю. Ненашев – Х.: Видавництво "Ранок", 2010. – 144 с.)

‹

›