План – конспект теоретичного уроку з предмета “Електротехніка з основами промислової електроніки” Тема уроку: Основні характеристики магнітного поля.

План – конспект теоретичного уроку з предмета

“Електротехніка з основами промислової електроніки”

Тема уроку: №11 Основні характеристики магнітного поля.

Мета уроку:

Навчальна: сформувати знання про магнітне поле, магнітну індукцію та магнітний потік.
Виховна: виховувати культуру праці, працелюбність, повагу до праці.
Розвиваюча: розвивати мислення, сприяти всебічному розвитку учнів, розвивати пам`ять, мислення.
Тип уроку:  урок засвоєння нових знань.

Наочні засоби :

1. плакати;
2. зразки магнітних матеріалів та приладів.

СТРУКТУРА УРОКУ

1. Організаційно-вступна частина уроку.

2. Актуалізація опорних знань учнів.

3. Постановка завдань уроку.

4. Пояснення нової теми.

5. Оперативний контроль вивченого на уроці.

6. Закріплення теми уроку (практичне завдання).

7. Систематизація та узагальнення знань.

8. Підсумок уроку:

    а) підведення підсумків розглянутих на уроці знань

    б) пояснення домашнього завдання

    в) оцінювання знань учнів.

ХІД УРОКУ

1. Організаційно-вступна частина

     Налаштування психологічного настрою учня на продуктивну роботу

1. взаємне вітання;
2. перевірка наявності учнів;
3. організація уваги учнів до уроку.

2. Актуалізація та корекція опорних знань учнів

    Актуалізація мотиваційних резервів учня шляхом фронтального опитування учнів з пройденого раніше матеріалу. Запитання до учнів :

1. пояснити властивості послідовного з’єднання;
2. пояснити властивості паралельного з’єднання;
3. пояснити властивості змішаного з’єднання.

3. Постановка завдання уроку

    Сьогодні на уроці ми вивчимо основні властивості та характеристики магнітного поля.

4. Пояснення нової теми

 Основні визначення

        Як відомо з курсу фізики, навкруги провідника із струмом з'являється магнітне поле. Інтенсивність магнітного поля характеризується векторною величиною: напруженістю магнітного поля , вимірюваної в амперах на метр (А/м). Інтенсивність магнітного поля характеризується також вектором магнітної індукції , вимірюваної в теслах (Тл). Напруженість магнітного поля не залежить, а магнітна індукція залежить від властивостей навколишнього середовища.

        де   μ0 - абсолютна магнітна проникність, Гн/м;

                 μ - відносне значення магнітної проникності, безрозмірна величина;

                 μ0 = 4π ·10 Гн/м.
      Залежно від величини відносної магнітної проникності, всі речовини діляться на три групи.

         До першої групи відносяться діамагнетіки: речовини, у яких μ< 1.
         До другої групи відносяться парамагнетіки, речовини з μ  >1.
         До третьої групи відносяться феромагнетики, речовини з μ >> 1.

      До феромагнетиків належать залізо, нікель, кобальт і багато сплавів з неферомагнітних речовин.
        Магнітним ланцюгом називається сукупність пристроїв, що містять феромагнітні речовини. Процеси в магнітних ланцюгах описуються за допомогою понять магніторушійної сили, магнітного потоку.

.

        Магнітний потік вимірюється у веберах (Вб).
        Джерелом магніторушійної сили є або постійний магніт, або електромагніт (котушка, обтічна струмом).
        Магніторушійна сила електромагніту

                                   де   I - струм, що протікає в котушці;
                   W - число витків котушки.
        В магнітних ланцюгах використовується властивість феромагнітного матеріалу тисячократно усилювати магнітне поле котушки із струмом за рахунок власної намагніченості.

Тепер розглянемо властивість електричного струму — збуджувати у навколишньому середовищі магнітне поле. Як і електричне, магнітне поле визначається силовим впливом. Електричне поле, яке виникло завдяки електричним зарядам q, має силовий вплив на інші заряди q_н, де n- 1,2, ..., п. Тобто взаємодіють подібні субстанції (заряд із зарядом). Магнітне поле виникає завдяки руху електричних зарядів, а саме — струму I. Тоді, згідно з постулатом, що подібне взаємодіє з подібним, можна очікувати на механічну взаємодію об'єктів зі струмами. Розглянемо установку (рис. 4.1), що містить котушку з проводом, гнучкий провідник зі струмом I про­відності та вакуумну лампу зі струмом I перенесення електронів з катода на анод. Доки струм І_ь відсутній, то гнучкий провідник і потік електронів, що перетинаються світловим екраном, утворюють у просторі прямі лінії. Якщо струм І_ь є, то завдяки взаємодії його магнітного поля і струмів І він механічно впливає як на гнучкий провідник, так і на прямолінійний потік електронів у вакуумі: провідник і потік викривляються, притягуючись до соленоїда. Змінимо напрямок струму І_ь на зворотний: вони відштовхувати­муться. Розімкнемо коло струму I чи І_ь, тоді залишиться лише кулонівська взаємодія, яка буде на кілька порядків меншою за магнітну: потік елек­тронів у лампі і гнучкий провідник практично будуть прямолінійні. Того ж результату досягнемо, коли вакуумну лампу розташуємо на осі соле­ноїда. Досліди переконують у тому, що силова дія магнітного поля має кон­кретний напрямок: на заряд q (рис. 4.1, г), що рухається вздовж соленоїда, магнітне поле котушки не впливає, а на заряд, що рухається під кутом α до осі котушки, — впливає.

             Візьмемо прямолінійний провідник зі струмом (рис. 4.2, а) чи соленоїд (рис. 4.1, а, 4.2, б) та аркуш картону. Це практично не впливає на електричне та магнітне поле. Насиплемо залізних ошурок на цей лист. При прохо­дженні струму І ошурки під дією магнітного поля зорієнтуються, утворю­ючи ланцюжки силових ліній магнітного поля. На відміну від електро­статичного поля (рис. 2.2), всі лінії магнітного поля замкнені. Для прямолінійного провідника — це концентричні кола, для соленоїда — у внутрішній його частині прямі лінії, що замикаються у зовнішній. Тому

магнітне поле називають вихровим. У відповідних точках простору розта­шуємо компас. За відсутністю струму стрілку компаса напрямлено на пів­нічний полюс Землі. При проходженні струму вона поступово повертаєть­ся в напрямку силових ліній, вказуючи на умовно прийнятий напрямок вектора магнітної індукції В.

Для прямолінійного провідника, щоб визначити напрямок магнітно­го поля, скористаємося запропонованим Максвеллом правилом свердлика (рис. 4.2, а): якщо свердлик з правою різьбою вгвинчувати у напрямку струму в провіднику, то напрямок обертання ручки свердлика збігається з напрямком силових ліній магнітного поля.

Провідник, згорнутий у спіраль (рис. 4.2, 6) або котушку (рис. 4.1), за наявності в ньому струму утворює сумарне від кожного витка магнітне поле, позитивний напрямок вектора В якого теж можна визначити за допомо­гою свердлика: якщо напрямок струму збігається з напрямком обертан-

ня ручки свердлика, то його прямолінійний рух зійдеться з напрямком магнітного поля всередині соленоїда чи котушки.

     Досліди Ерстеда, Ейхенвальда однозначно дове­ли наступне: магнітне поле пов'язане з елек­тричними зарядами, що рухаються, і впливає лише на рухомі заряди; на нерухомі заряди магнітне поле не впливає. Виходячи з цього та постулату про взаємодію лише подібних фізичних величин, слід зробити логічний висновок: у магнітній стрілці компаса та в залізних ошурках, що знаходяться у магнітному полі, існують внутрішні молекулярні струми (рис. 4.3); вони утворюються зорієнтованим у просторі рухом електронів навколо ядер (а) та навколо власної осі (б). Обертаючись в одному на­прямку, ці електрони утворюють кругові молеку­лярні струми (рис. 4.4). Всередині тіла ці струми взаємокомпенсуються. Поверхневий молекуляр­ний

                            Рис. 4.3                                                            Рис. 4.4

струм I_мол утворює своє магнітне поле, яке і взаємодіє із зовнішнім. Тож намагнічений сте­ржень буде мати магнітне поле подібне до поля соленоїда (рис. 4.2, б), бо його поверхневий моле­кулярний струм подібний до струму соленоїда.

     Визначимо поняття магнітного поля. Це особлива форма матерії, за допомогою якої здійснюється взаємодія між електрична зарядженими частинками, що рухаються. Для визначення напрямку сили F_м користуються правилом лівої руки: якщо позитивно спрямований (від північного полюса до півден­ного) вектор магнітної індукції В входить у долоню, чотири витягну­тих пальці спрямовано вздовж струму І або швидкості v руху пози­тивного заряду +д, то силу F спрямовано вздовж великого пальця, відхиленого на 90° від інших пальців (рис. 4.6). Електрична аналогія магнітної індук­ції — густина струму ], магнітна аналогія струму — магнітний потік Ф.

5. Оперативний контроль

Викладач оперативно проводить опитування учнів з викладеного матеріалу:

1) що таке магнітне поле?

2) що таке магнітна індукція?

3) що таке магнітний потік?

6. Закріплення теми уроку

  Викладач дає завдання учням написати на дошці формули : магнітної індукції, магнітного потоку, напруженості магнітного поля.

7. Систематизація та узагальнення знань

   Викладач викликає до дошки по одному учнів із завданням розрахувати:

- магнітну індукцію;

- магнітний потік.

8. Пояснення домашнього завдання

Викладач

- підводить підсумки уроку коротким оглядом його змісту.

- проводить оцінювання знань учнів, які відповідали на уроці, оголошує оцінки.

На дошці викладач пише домашнє завдання

Сторінки 71 – 76 у підручнику «Електротехніка з основами промислової електроніки» , Автор  А.М. Гуржій та інші. Київ Форум 2002

План – конспект теоретичного уроку

 з предмета

“Електротехніка з основами промислової електроніки”

Тема уроку №11: Основні характеристики магнітного поля.

                                                                            Склав викладач: Р.В. Лакуста