Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Сила Ампера. Сила Лоренца. Магнітний запис інформації. Вплив природніх і штучних полів на живі організми.

             Предмет: фізика.

Тема.  Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Сила Ампера. 

           Сила Лоренца. Магнітний запис інформації. Вплив природніх і

           штучних полів на живі організми.

 Розвивальна мета: розвивати логічне мислення та пам'ять.

Виховна мета: виховувати спостережливість, кмітливість.

Тип уроку : комбінований.

Обладнання:

ХІД ЗАНЯТТЯ

1. Організаційний момент.  

II. Перевірка домашнього завдання.

• Індивідуальне опитування (розв’язування задач на дошці).

Розв’язування задач.

Задача 1. Під час пострілу з гвинтівки вилітає куля масою m_k зі швидкістю v_k. Якої за модулем швидкості набуває гвинтівка, якщо її маса в 500 раз більша за масу кулі.

Розв’язання:

За законом збереження імпульсу: до пострілу швидкості кулі і гвинтівки дорівнювали нулю. Сумарний імпульс кулі та гвинтівки до і після пострілу також дорівнює нулю. Швидкості кулі і гвинтівки після пострілу мають протилежний напрям. Отже, , звідси

Відповідь: (м/с)

Задача 2. Рух матеріальної точки описується рівнянням . Знайдіть імпульс точки через 4с, вважаючи, що її маса дорівнює 4кг.

Розв’язання.

  З рівняння маємо:   

Відповідь:

Задача 3. Снаряд масою 20кг, що летить зі швидкістю 500м/с, потрапляє у платформу з піском масою 10т і застрягає в піску. З якою швидкістю розпочала рухатись ракета.

Розв’язання.

За законом збереження імпульсу, враховуючи, що вектори   і однаково напрямлені, отримаємо: , 

Відповідь:

• Фронтальне опитування.

1.               Дайте визначення імпульсу тіла, запишіть формулу.

Орієнтовна відповідь. Імпульс тіла – це фізична величина, яка дорівнює добутку маси тіла на швидкість цього тіла. 

2.               Розкажіть закон збереження імпульсу та запишіть формулу якою можна його обчислити?

Орієнтовна відповідь. Векторна сума імпульсів тіл, що складають замкнену систему, залишається сталою за будь – яких взаємодій тіл цієї системи між собою. 

Для двох тіл

Для n тіл:

3.               Що називається ізольованою системою тіл, розкажіть про неї?

Орієнтовна відповідь.   Ізольована (або замкнена) система тіл – це система тіл, які взаємодіють тільки між собою і не взаємодіють з тілами, які не входять в цю систему. Ізольована система тіл у повному сенсі цього слова не існує, це ідеалізація. Всі тіла у світі взаємодіють. Але в ряді випадків реальні системи можна розглядати як ізольовані, виключаючи з розглядання ті взаємодії, які в даному випадку є несуттєвими.

4.               Що таке реактивний рух? Наведіть приклади.

Орієнтовна відповідь. Реактивний рух – це рух, який відбувається внаслідок відділення частини системи.

5.               Механічна робота - це

Орієнтовна відповідь.  Фізична величина яка дорівнює добутку сили на переміщення і на косинус кута .

6.               Напишіть формулу за допомогою якої можна обчислити механічну роботу, розпишіть кожну букву у формулі та одиниці вимірювання.

Орієнтовна відповідь. 

А- робота (Дж);

F –  сила (Н)

S – переміщення (м)

- кут (⁰)

III. Вивчення нового матеріалу.

План

1. Дія магнітного поля на провідник зі струмом.
2. Сила Ампера. Сила Лоренца.
3. Магнітний запис інформації.
4. Вплив природніх і штучних полів на живі організми.

1. Дія магнітного поля на провідник зі струмом.

  Магнітне поле діє на провідник зі струмом з деякою силою. У цьому легко переконатися за допомогою досліду.

Візьмемо прямий провідник, виготовлений з немагнітного матеріалу, і підвісимо його на тонких і гнучких проводах таким чином, щоб він перебував між полюсами підковоподібного постійного магніту. Якщо пропустити по провіднику струм, провідник відхилиться від положення рівноваги.

Причиною такого відхилення є сила, що діє на провідник зі струмом з боку магнітного поля. Довів наявність цієї сили та з'ясував, від чого залежать її значення і напрямок Ампер. Саме тому цю силу назинають силою Ампера.

2. Сила Ампера. Сила Лоренца.

Одним із проявів магнітного поля є його силова дія на рухомі електричні заряди і провідники зі струмом. У 1820 р. А. Ампер установив закон, який визначає силу, що діє на відрізок провідника зі струмом в магнітному полі.

Оскільки створити відокремлений елемент струму не можна, то Ампер вивчав поводження рухомих дротяних замкнених контурів різної форми. Він установив, що на провідник зі струмом, вміщений в однорідне магнітне поле, індукція якого В, діє сила, пропорційна довжині відрізка провідника L, силі струму І, який проходить по провіднику, та індукції магнітного поля В.

цей вираз називають законом Ампера, а силу — силою Ампера. Тут а — кут між напрямом струму в провіднику і напрямом вектора  Ця сила буде мати максимальне значення при  Якщо ж провідник розміщено уздовж ліній магнітної індукції, то ця сила дорівнює нулю.

Напрям сили Ампера визначається за допомогою правила лівої руки.

Правило лівої руки.

Якщо розташувати ліву долоню так, щоб витягнуті пальці збігалися з напрямом струму, а силові лінії магнітного поля входили в долоню, то відставлений великий палець вкаже напрям сили, що діє на провідник

Як ми вже з'ясували, магнітне поле взаємодіє лише з провідниками, через які тече струм, і не впливає на провідники без струму. Це свідчить про те, що магнітне поле діє не на матеріал провідника, а на заряджені частинки (електрони чи йони), які в ньому переміщаються. В такому випадку сила Ампера є результуючою всіх сил, які діють на окремі рухомі заряджені частинки.

Сила Лоренца.

Дія магнітного поля на провідник зі струмом обумовлена тим, що це поле діє на заряджені рухомі частинки в провіднику. Силу, що діє з боку магнітного поля на заряджену частинку, називають силою Лоренца на честь голландського фізика Х. Лоренца, що вивчав рух заряджених частинок в електричному і магнітному полях.

Розрахунки показують, що модуль сили Лоренца F_л, буде дорівнювати формулі(????), де q – модуль заряду частинки, - модуль її швидкості,  B – модуль вектора магнітної індукції, - кут між швидкістю частинки й вектором магнітної індукції.

Отже, сила Лоренца - це сила, що діє на електричний заряд, який перебуває в електричному полі.

Напрямок сили Лоренца, що діє на позитивно заряджену частинку, визначають за допомогою правила лівої руки.   Якщо розкриту долоню лівої руки розташувати так, щоб вектор магнітної індукції входив у долоню, а чотири вигнуті пальці вказували напрям швидкості позитивно зарядженої частинки, то відігнутий на 90⁰ в площині долоні великий палець покаже напрямок сили, що діє на частинку.

3. Магнітний запис інформації.

4. Вплив природніх і штучних полів на живі організми.

Вплив природніх і штучних полів на живі організми з точки зору біологів.

Дослідження  інституту про вплив магнітного поля на бактерії та віруси показали, що швидкість їх розмноження збільшується зі збільшенням напруженості геомагнітного поля Землі. А дослідженнями зарубіжних вчених встановлено, що не лише підвищується швидкість їх розмноження, але й в кілька разів підвищується стійкість цих мікробів та вірусів до антибіотиків. Тобто, від додаткового магнітного поля мікроби та віруси підвищують свою активність. Було виявлено, що під впливом магнітного поля великої напруженості,  змінюється хімічний склад сироватки крові, а в разі тривалої дії постійного магнітного поля відбуваються фазові зміни морфологічної картини крові та кісткового мозку, активізується протизсідаюча система крові, знижуються тромбоутворення, імунологічна реактивність за показниками фагоцитозу, антитілоутворення. Відомий вплив ПМП на функціональне співвідношення процесів збудження та гальмування у структурах мозку – посилюються процеси збудження в корі великих півкуль, мозочку, гіпоталамусі. Внаслідок впливу ПМП підвищується вміст адреналіну та норадреналіну в крові й кортикостерону у тканинах надниркових залоз. Зміна рівня гормонів, у свою чергу, призводить до порушень функції серцево-судинної системи.

Серцево-судинні порушення виявляються у зміні частоти серцевих скорочень, глухості серцевих тонів, лабільності артеріального тиску, відхиленні від норми ритму та провідності, зниженні функціональної здатності.

Профілактика негативного впливу магнітного поля на людину зводиться до захисту її шляхом віддалення робочих місць від зони дії МП і екранування. Магнітні матеріали та пристрої в загальних приміщеннях слід розміщувати на відстані 1,5 –2 м від робочих місць. На такій самій відстані необхідно розміщувати магнітні установки.

Тому що, магнітне поле – є життя. Нема магнітного поля – життя зникає. Тільки достатній магнітний потік, що відповідає екологічній нормі, може нормалізувати метаболічні процеси, позбавивши дітей та дорослих від захворювань, пов'язаних з порушенням обміну речовин.

Вплив природніх і штучних полів на живі організми з точки зору медиків.

Зниження геомагнітного потоку в середовищі проживання людини до рівня, нижчого від екологічної норми веде до раннього розвитку захворювань і скорочення терміну здорового життя.

У добу науково-технічного прогресу, який мав би забезпечити нам не лише здоров'я, але й продовження терміну життя до 100 років, незважаючи на наявність величезної кількості ліків, ми ледь переповзаємо планку 65-ти. З кожним роком молодшають гіпертонія, інфаркт, стенокардія, інсульт. І якщо взяти для порівняння вовчицю, що народжує дитинча в антисанітарних умовах, і жінку в сучасному пологовому будинку, то порівняння буде не на користь людини: дитина, ледь народившись, занедужує від будь-якої інфекції, а вовченя – здорове. Нині захворюваннями щитовидної залози і діабетом страждають вже в дитячому віці. Причому, відзначено, що міський житель, знаходячись у більш комфортних умовах, частіше хворіє і швидше старіє. Що є наслідком впливу  природніх і штучних полів на живі організми.

IV. Закріплення вивченого матеріалу.

Розв’язування задач

Задача 1.

Визначити силу струму в провіднику довжиною 20 см, розташованому перпендикулярно силовим лініям магнітного поля з індукцією 0,06 Тл, якщо на нього з боку магнітного поля діє сила 0,48 Н.

Дано:                                        

 Відповідь:

Задача 2.    

Визначити силу, що діє на заряд 0,005 Кл, рухомий в магнітному полі з індукцією 0,3 Тл зі швидкістю 200 м / с під кутом 45 градусів до вектора магнітної індукції.  

Дано:                                          

Відповідь:

Задача 3.

Провідник із струмом 5 А знаходиться в магнітному полі з індукцією 10 Тл.  Визначити довжину провідника, якщо магнітне поле діє на нього з силою 20Н і перпендикулярно провіднику.

   Дано:                                    

Відповідь:

V. Підсумок заняття.

Інтерактивна вправа “Результат” - Чого навчилися на сьогоднішньому уроці?  Якого результату досягли?

Заповніть листочок.

Сьогодні на занятті я дізнався ______, навчився ______.

Мені запам’яталось більше всього __________.

Які завдання запам’ятались _____________.

Які відчуття викликало у вас заняття ( зобразіть смайликом)

VI. Домашнє завдання.