План–конспект урока по физике «Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера» (11 класс)


План – конспект урока
«Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера»

Выполнила студентка 5 курса
группы ФМ-112
очной формы обучения
физико-математического образования
Кежутина Ольга Владиславовна
Дата проведения: 7.09.16
Владимир 2016
Тема урока: Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера.
Класс: «11»
Тип урока: урок изучения нового материала
Методы изучения: объяснительно-иллюстративный с элементами эвристической беседы
Вид урока: урок-беседа.
Цель: Сформировать у учащихся понятие о модуле вектора магнитной индукции, понятие о силе Ампера, оценить уровень знаний учащихся по данной теме.
Задачи:
Образовательные:
1. Научить учащихся правильно определять модуль вектора магнитной индукции и силы Ампера.
2. Научить применять правило левой руки для определения направления силы Ампера.
3. Научить решать задачи по данной теме, учить применять знания на практике.
Воспитательные: формирование умения культуры общения (внимательно слушать друг друга, анализировать услышанное), умения работать коллективно и в парах.
Развивающие: Развитие физического мышления учащихся, расширение понятийного аппарата учащихся, формирование умений анализировать информацию, делать выводы из наблюдений и опытов.
Оборудование: катушка, гальванометр, постоянный магнит, соединительные провода, прибор для демонстрации силы Ампера.
Ход урока:
Этап урока Время Деятельность учителя Деятельность ученика Методика
Организационный этап.
1 мин -Здравствуйте, ребята, садитесь.
Ученики настраиваются на урок, проверяют домашнее задание. Актуализация знаний.
6 мин Проверяем домашнее задание с разбором у доски.
По задачнику А.П.Рымкевича:
№831.В каком направлении повернется магнитная стрелка в контуре с током, как показано на рисунке 89?

№832. Обозначить полюсы источника тока, питающего соленоид, чтобы наблюдалось указанное на рисунке 90 взаимодействие.

Какое явление рассматривается в задаче?
Как определить направление вектора магнитной индукции? По какому правилу?
Как определить направление вектора магнитной индукции внутри рамки с током?

Как направлен ток в соленоиде(как определить полюса)?Как будут вести себя одноименные полюса магнита, если их приближать друг к другу? Как определить направление вектора магнитной индукции?
Силовые линии магнитного поля охватывают ток, причем направление вектора магнитной индукции определяется правилом буравчика( правого винта). Во внутренней части контура с током, изображенного на рисунке, силовые линии направленны от наблюдателя за плоскость чертежа. Магнитная стрелка поворачивается так, чтобы ее направление от S к N совпало с направлением вектора магнитной индукции. Поэтому полюс N стрелки повернется за плоскость чертежа.
Одноименные полюса с током отталкиваются, в данном же случае стрелка остановилась в равновесии, значит слева у соленоида полюс N,а справа S.
Внутри проводника с током (соленоида) вектор магнитной индукции направлен от полюса S к полюсу N.(По правилу буравчика определяем, как направлен ток. Ток же направляется от «+» к «-».Получаем справа полюс «+», слева «-»
Мотивационный этап. 3 мин Магнитное поле действует на все участки проводника с током. Зная силу, действующую на каждый малый участок проводника, можно вычислить силу, действующую на весь замкнутый проводник в целом.
Закон, определяющий силу, действующую на отдельный небольшой участок проводника (элемент тока), был установлен в 1820 г. А. Ампером. Так как создать обособленный элемент тока нельзя, то Ампер проводил опыты с замкнутыми проводниками. Меняя форму проводников и их расположение, он сумел установить выражение для силы, действующей на отдельный элемент тока.
Выясним экспериментально, от чего зависит сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Это позволит нам дать определение модуля вектора магнитной индукции, а затем найти силу Ампера.
Запишем тему урока.
Запись темы на доске: «Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера» Изучение нового материала.
12 мин -25400496570Действие магнитного поля на проводник с током будем изучать на следующей установке.
Свободно подвешенный горизонтально проводник находится в поле постоянного подковообразного магнита. Поле магнита сосредоточено в основном между его полюсами, поэтому магнитная сила действует практически только на часть проводника длиной , расположенную непосредственно между полюсами. Сила измеряется с помощью специальных весов, которые соединяют с проводником двумя стерженьками. Она направлена горизонтально, перпендикулярно проводнику и линиям магнитной индукции.
Увеличиваем силу тока в 2 раза, Что видим?
Добавив еще один такой же магнит, мы в 2 раза увеличим размеры области, где существует магнитное поле, и тем самым в 2 раза увеличим длину части проводника, на которую действует магнитное поле. Что наблюдаем?
И наконец, меняем наклон подставки, на которой находятся магниты, так, чтобы изменялся угол между проводником и линиями магнитной индукции. Когда сила достигает максимального значения Fm ?
Вывод: сила Ампера зависит от угла, образованного вектором с проводником.
Итак, максимальная сила, действующая на отрезок проводника длиной Δl, по которому идет ток, прямо пропорциональна произведению силы тока на длину участка
Этот опытный факт можно использовать для определения модуля вектора магнитной индукции. В самом деле, поскольку, то отношение не будет зависеть ни от силы тока в проводнике, ни от длины участка проводника. Именно поэтому это отношение можно принять за характеристику магнитного поля в том месте, где расположен участок проводника длиной Δl.
Модуль вектора магнитной индукции определяется отношением максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на отрезок проводника с током, к произведению силы тока на длину этого отрезка: .
Магнитное поле полностью характеризуется вектором магнитной индукции. В каждой точке магнитного поля можно определить направление вектора магнитной индукции и его модуль, если измерить силу, действующую на отрезок проводника с током.
Модуль силы Ампера. Пусть вектор магнитной индукции составляет угол α с направлением отрезка проводника с током (элементом тока). (За направление элемента тока принимают направление, в котором по проводнику идет ток.) Опыт показывает, что магнитное поле, вектор индукции которого направлен вдоль проводника с током, не оказывает никакого действия на ток. (Показ опыта). Модуль силы зависит лишь от модуля составляющей вектора , перпендикулярной проводнику, т. е. от B┴ = В sinα, и не зависит от составляющей BII, направленной вдоль проводника.
-46990559435Максимальная сила Ампера равна: ей соответствует угол α = . При произвольном значении угла α сила пропорциональна не В, а составляющей B┴ = В sin α. Поэтому выражение для силы F, действующей на малый отрезок проводника Δ l, при силе тока в нем I, со стороны магнитного поля с индукцией В, составляющей с элементом тока угол, имеет вид
20320-3810000 F = I │B│Δl sin α.
Это выражение называют законом Ампера. Сила Ампера равна произведению модуля силы тока, вектора магнитной индукции, длины отрезка проводника и синуса угла между направлениями векторов магнитной индукции и тока.
Запишем это.
Направление силы Ампера определяется правилом левой руки:
если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная проводнику составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 900 большой палец укажет направление силы, действующей на отрезок проводника. Это правило справедливо во всех случаях.
Единица магнитной индукции. Мы ввели новую величину - вектор магнитной индукции. За единицу модуля вектора магнитной индукции можно принять магнитную индукцию однородного поля, в котором на отрезок проводника длиной 1 м при силе тока в нем 1 А действует со стороны поля максимальная сила F т = 1 Н. Согласно формуле единица магнитной индукции равна 1
Единица магнитной индукции получила название тесла (Тл) в честь югославского ученого-электротехника Н. Тесла (1856-1943).
Ориентирующее действие магнитного поля на контур с током используют в электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы - амперметрах и вольтметрах.
Закон Ампера используют для расчета сил, действующих на проводники с током, во многих технических устройствах. В частности - в электроизмерительных приборах, с которыми мы ознакомились в предыдущих классах, и в громкоговорителях. Отвечают на вопросы, вступают в дискуссию, делают выводы, делают записи в тетрадях.
Действующая на проводник сила также увеличивается в 2 раза.
Сила при этом также увеличится в 2 раза.
Когда вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику.
Закрепление изученного материала
13 мин
Решим несколько задач:
№ 839.
-139708445500
а), б), в), г), з) — указать направление силы Ампера;
д) — определить направление тока в проводнике;
е), ж) — определить направление магнитного поля.
№ 840. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длиной активной части 5 см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно вектору индукции магнитного поля.
№ 842. Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 20 см и массой 4 г равна 10 А. Найти индукцию магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера.
№ 834. В проводнике с длиной активной части 8 см сила тока равна 50 А. Он находится в однородном магнитном поле индукцией 20 мТл. Какую работу совершил источник тока, если проводник переместился на 10 см перпендикулярно линиям индукции?
Решают на месте и у доски.
№ 839.
а)
б)
в)
г)
д)
е)
ж)
з)
№ 840. В задаче рассматривается действия магнитного поля на проводник с током. Вектор индукции магнитного поля находится из закона Ампера.
№ 842.
В задаче рассматривается действия магнитного поля и силы тяжести на проводник с током.
№ 834.
В задаче рассматривается работа источника тока при перемещении проводника на определенное расстояние. № 839.
По какому правилу определяют направление силы Ампера?
Как определить направление тока в проводнике, зная как направлена сила Ампера? Сформулируйте обратное правило.
Что принимают за направление магнитного поля? Как определить направление вектора магнитной индукции?
№ 840. Раскройте физический смысл задачи.
Какое явление рассматривается в задаче?
Как определить индукцию магнитного поля? По какой формуле? Назовите основную формулу определения силы Ампера.
№ 842.Какое явление рассматривается в задаче? Чему равна сила тяжести? О какой еще силе идет речь в задаче?
№ 834. Раскройте физический смысл задачи.
Какое явление рассматривается в задаче? Как определить работу совершенную источником тока?
Подведение итогов.
2 мин Организуется беседа по выставлению и обоснованию отметок. Выражают свое мнение по выставленным отметкам . Домашнее задание. 2 мин Запись домашнего задания.
Д/З: §3-5 Р. №841, №839.
Записывают домашнее задание