Урок "Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Сила Ампера"

Стеценко Т.Я. Урок фізики в 11 класі

 

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

Мета: Розкрити залежність сили, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом від індукції магнітного поля, сили струму в провіднику, довжини активної частини провідника і кута між напрямом струму в провіднику і напрямом лінії магнітної індукції. Домогтися засвоєння і уміння застосовувати в різних ситуаціях правило лівої руки.

Розвивати уміння спостерігати, порівнювати і узагальнювати результати експерименту, розвивати в учнів навички самостійного здобуття знань.

Обладнання: дротяний моток, штатив, джерело постійного струму, реостат, ключ, постійні магніти, з’єднувальні провідники картки, таблиці, ПК, проектор, презентація.

Тип уроку: комбінований.

Хід уроку

І. Організаційний момент

З’ясування ступеня організаційної готовності учнів до уроку

ІІ. Актуалізація опорних знань

Тест – контроль (4 варіанти тестів з різними номерами завдань. Відповіді заносяться у картку для відповідей, яка видається разом з тестовими завданнями.)

ПІБ учня	І варіант
питання відповідь	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	оцінка
а						×					учень
б	×	×			×					×
в			×	×			×		×		учитель
г								×

1. Вкажіть, чим створюється магнітне поле:

а) магнітним потоком;   в) нерухомими електричними зарядами;

б) рухомими електричними зарядами; г) металами.

2. Силовою характеристикою магнітного поля є:

а) електрорушійна сила; в) магнітний потік; б) магнітна індукція;    г) напруженість.

3. Одиниця вимірювання магнітної індукції в СІ:

а) ампер;               в) тесла;            б) вольт;         г) ньютон.

4. Лінії магнітної індукції відрізняються від ліній напруженості електростатичного поля тим, що вони…

а) перетинаються одна з одною; б) починаються на північному полюсі магніту, закінчуються на південному;         в) замкнуті;               г) не мають напряму.

5. На якому рисунку лінії магнітної індукції магнітного поля показано правильно:

 

 

                           а)      б)    в)     г)

6. За напрямом магнітних ліній визначте напрям струму в провіднику:

а) вліво; б) вправо; в) вгору;  г) перпендикулярно до площини малюнка.

7. На якому малюнку зображено однорідне магнітне поле?

 

 

            а)   б)  в)            г)

8. Вкажіть точку магнітного поля, у якій модуль вектора магнітної індукції має найбільше значення:

а) А  б) С  в) В        г) у всіх точках однаковий.        

9. Вкажіть вченого, який дослідним шляхом виявив взаємодію магнітної стрілки і провідника зі струмом:

а) Ампер;  б) Ом;   в) Ерстед;  г) Фарадей.

10. Вкажіть, як саме взаємодіють провідники зі струмами, напрями яких вказані на малюнку:

а) не взаємодіють;  в) притягуються;

б) відштовхуються;  г) періодично притягуються й відштовхуються.

 (взаємоперевірка тесту – учні обмінюються картками для відповідей і швидко перевіряють їх, потім здають учителю)  

ІІ. Мотивація навчальної діяльності

Сьогодні на уроці нам необхідно на основі проведеного експерименту виявити залежність дії магнітного поля на провідник із струмом від ряду чинників. Визначимо силу, яка діє на провідник зі струмом у магнітному полі.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу                   

Доведемо, що на провідник зі струмом у магнітному полі діє сила. Проводяться досліди та ілюструються мал.1-3.

 

 

 

 

 

Змінити напрям руху провідника можна, змінивши напрям магнітних ліній поля (поміняти полюси магніту). Провідник також втягується у проміжок між полюсами магніту (мал. 4) або виштовхується з проміжку між полюсами магніту (мал. 5).

 

 

 

 

 

Отже, сила дії магнітного поля на провідник зі струмом має певний напрям. Цю силу називають силою Ампера. Її напрям можна визначити за правилом лівої руки.

 Правило лівої руки

Якщо ліву руку розташувати так, щоб лінії магнітного поля входили в долоню, а чотири витягнуті пальці вказували напрямок струму в провіднику, то відігнутий на 90⁰ великий палець вкаже напрямок сили Ампера.

Визначимо, від яких чинників і як залежить сила Ампера.

Обладнання: дротяний моток, штатив, джерело постійного струму, реостат, ключ, постійний магніт, з’єднувальні провідники.

Дослід 1. Дослідити залежність сили Ампера від сили струму в провіднику.

Зберемо експериментальну установку, показану на малюнку (заздалегідь ключ має бути розімкнений, реостат встановлений на максимальний опір).

Замкнемо електричне коло на декілька секунд. Ми спостерігаємо відхилення котушки від первинного положення. Дослід повторимо при різних значеннях сили струму, яка змінюється за допомогою реостата.

Висновок: (спочатку роблять учні) Дротяний моток відхиляється на більший кут, якщо збільшити силу струму. Сила Ампера збільшується із збільшенням сили струму в провіднику.

Дослід 2. Дослідити залежність сили Ампера від магнітної індукції.

Спостерігаємо відхилення котушки від первинного положення спочатку при одному, а потім при двох магнітах.

Висновок: Сила магнітної взаємодії збільшується із збільшенням індукції магнітного поля.

Дослід 3. Дослідити залежність сили Ампера від напряму магнітного поля.

Змінимо відносне розташування мотка і магніту та вкажемо напрям магнітного поля, напрям струму і передбачуваний рух мотка відносно магніту.

Висновок: Якщо напрям магнітної індукції перпендикулярний площі витка, то відхилення максимальне, паралельний – відхилення витка не спостерігається.

Дослід 4. Дослідити залежність сили Ампера від довжини провідника.

Спостерігаємо відхилення від первинного положення спочатку однієї котушки, а потім двох котушок, в однаковому магнітному полі.

Висновок: Сила магнітної взаємодії збільшується із збільшенням довжини провідника.

Підводимо підсумок: Сила, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі, прямо пропорційна силі струму, магнітній індукції, активній довжині провідника і залежить від кута між напрямом струму і напрямом ліній магнітної індукції.       

 Сила Ампера є максимальною, якщо провідник розташований перпендикулярно до магнітних ліній, і дорівнює нулю, якщо провідник розташований паралельно магнітним лініям. 

IV. Закріплення

1. Знайти напрям сили Ампера

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

Тестові завдання: (завдання розв’язуємо разом з класом і відразу перевіряємо відповідь).

Як зміниться сила Ампера, що діє на провідник зі струмом в однорідному магнітному полі, при збільшенні індукції магнітного поля в 2 рази? Провідник розташований перпендикулярно до вектора магнітної індукції.

а) зменшиться в 4 рази;   в) збільшиться в 4 рази;

б) збільшиться в 2 рази;   г) зменшиться в 2 рази.

1. Як зміниться сила Ампера, що діє на прямолінійний провідник зі струмом в однорідному магнітному полі, при зменшенні сили струму в провіднику в 3 рази? Провідник розташований перпендикулярно до вектора магнітної індукції.

а) зменшиться в 3 рази;             в) збільшиться в 9 разів;

б) збільшиться в 3 рази;    г) зменшиться в 9 разів.

2. Як зміниться сила Ампера, що діє на прямолінійний провідник зі струмом в однорідному магнітному полі, при збільшенні сили струму в провіднику в 2 рази та зменшенні довжини провідника в 2 рази? Провідник розташований перпендикулярно до вектора магнітної індукції.

а) зменшиться в 2 рази;     в) не зміниться;

б) збільшиться в 4 рази;    г) зменшиться в 4 рази.

3. За правилом лівої руки знайти напрям сили Ампера, яка діє на провідник зі струмом у магнітному полі.

а) 1;  б) 2;  в) 3;  г) 4.

 

4. За правилом лівої руки знайти напрям сили Ампера, яка діє на провідник зі струмом у магнітному полі.

а) 1;  б) 2;  в) 3;  г) 4.

 

5. За правилом лівої руки знайти напрям сили Ампера, яка діє на провідник зі струмом у магнітному полі.

а) 1;  б) 2;  в) 3;  г) 4.

 

6. За правилом лівої руки знайти напрям сили Ампера, яка діє на провідник зі струмом у магнітному полі.

а) 1;  б) 2;  в) 3;  г) 4.

 

7. За правилом лівої руки знайти напрям сили Ампера, яка діє на провідник зі струмом у магнітному полі.

а) 1;  б) 2;  в) 3;  г) 4.

 

8. За правилом лівої руки знайти напрям сили Ампера, яка діє на провідник зі струмом у магнітному полі

а) 1;  б) 2;  в) 3;  г) 4.

Розв’язування задач

Задача 1. Провідник зі струмом силою 14 А вміщений у магнітне поле з індукцією 0,5 Тл. З якою силою діє поле на провідник довжиною 50 см, розміщений під кутом 90⁰ до вектора магнітної індукції? Чому дорівнює сила, коли напрям струму утворює з напрямом вектора індукції кут 30⁰? 0⁰?

V. Підсумок уроку

VІ. Домашнє завдання: Вивчити §26, повторити §24-25; скласти задачу на визначення сили Ампера.