Урок "Досліди Фарадея. Явище електромагнітної індукції. Індукційний струм"

                  Розробка уроку з фізики для 9-го класу на тему:

 ДОСЛІДИ ФАРАДЕЯ. ЯВИЩЕ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ.

ІНДУКЦІЙНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ

 

Тип уроку: урок засвоєння нових знань з використанням медіаосвіти.

На уроці учні знайомляться з поняттями електромагнітної індукції, індукційного струму та встановлюються причини його виникнення, розглядується правило Ленца для визначення напряму індукційного струму, а також будова та дія електромеханічного генератора. Повідомляється про внесок у дослідження явища електромагнітної індукції.

 

Мета:

•                  розкрити сутність явища електромагнітної індукції, показати значення цього явища для науки і техніки, сформувати розуміння фізичного змісту закону Фарадея, познайомити з правилом Ленца.
•                  формувати та розвивати пізнавальний інтерес, сприяти виробленню вміння  проводити фізичний експеримент, знаходити відповідну інформацію, аналізувати її та застосовувати, виробляти навички само – і взаємокорекції  та рефлексії.
•                  сприяти формуванню наукового світогляду, зростанню внутрішньої мотивації пізнавальної діяльності та самостійної роботи з джерелом інформації, усвідомлення власної відповідальності за результати навчальної праці, виховувати прагнення пізнавати навколишній світ.
•                  формувати навички медіаграмотності здобувачів освіти, розвивати критичне та креативне мислення учнів в інформаційному просторі.

Обладнання: магнітна стрілка на підставці, постійні магніти (штабові та підковоподібні), котушка, гальванометр демонстраційний, виток дроту з електричною лампочкою, комп’ютер, відеопроектор,   лабораторне обладнання (електромагніт з осердям, гальванометри, постійні магніти), важіль для демонстрування правила Ленца, опорний конспект(Додаток №1) .

Тип уроку урок засвоєння нових знань з використанням медіаосвіти.

 

ХІД  УРОКУ

 

І Організація класу до уроку (1 хв)

 

ІІ Актуалізація опорних знань (5 хв)

Вчитель:   В.О.Сухомлинський сказав: «Гра – це іскра, яка запалює вогник допитливості, цікавості». Тому, розпалити цікавість нам допоможе «магічний кубик», за допомогою якого ми пригадаємо  матеріал, який опанували на попередніх уроках.

 

Інтерактивна гра «Чарівний кубик».

На сторонах кубика зображені фізичні символи. Діти по черзі кидають кубик і дають пояснення щодо величини, яка випала: «Яку фізичну величину позначають цим символом?», «За якою формулою розраховується?», «Які одиниці вимірювання?», «Яким приладом вимірюють?» і т.д.

Наприклад:

 

Сим вол	Назва символу	Що характеризує	Формула	Од.  вим	Прилад
І	Сила струму	характеризує швидкість протікання електричного заряду через поперечний переріз провідника		А	амперметр
U	напруга	дорівнює роботі електричного поля з переміщення одиничного позитивного заряду по цій ділянці;		В	вольтметр
R	опір	характеризує вла стивість провід- ника протидіяти проходженню електричного струму		Ом	омметр
A	робота електричного струму			Дж	електролічильник
P	потужність	характеризує швидкість виконання струмом роботи		Вт	ваттметр
q	електричний заряд	характеризує властивість частинок і тіл вступати в електромагнітну взаємодію		Кл	електрометр

 

ІІІ Мотивація навчання (3 хв)

Всі ці  величини характеризують електричний струм, який сприяє людству майже 200 років.

1. Який вид енергії є найбільш затребуваний в суспільстві?

Електроенергія.

2. Як ви вважаєте, чому?

Простота у виробництві, простота у транспортуванні, простота у розподілі між споживачами, простота у перетворенні в інші види енергії, екологічно чистий вид енергії.

Сьогодні на уроці  спробуємо з’ясувати, завдяки якому явищу виникає електричний струм у наших дротах і які закономірності з ним пов’язані. (Оголошення теми уроку)

 

ІY Вивчення нового матеріалу(27  хв).

 З моменту відкриття Ерстедом впливу електричного струму на магнітну стрілку дослідників заполонила думка: а чи не можна розв’язати і обернену задачу: перетворити магнетизм в електрику? У Франції над цією задачею ламали собі голову Ампер і Араго. В Швейцарії - професор механіки Женевської академії Жан Даніель Колладон. В Америці - молодий фізик Джозеф Генрі, відомий як людина, що створила один із найпотужніших електромагнітів у світі. Також над цією проблемою бився Майкл Фарадей.

(Вчитель дітям пропонує знайти інформацію та скласти «портрет» вченого використовуючи Інтернет.)

•                  Період життя  (зв’язок з математикою);
•                  В якій країні проживав (знайти на карті (зв’язок з географією));
•                  Дитинство вченого;
•                  Які риси характеру найбільш яскраво розкривають ученого? (прагнення до знань, працьовитість, цілеспрямованість);
•                  Відкриття М.Фарадея.                        

 

Так, дійсно, Майкл Фарадей (1791 – 1867) – видатний англійський фізик, який виявив хімічну дію електричного струму, встановив закон електролізу, здійснив багато різних відкриттів у фізиці, але основне – він був засновником вчення про електромагнітне поле.

Відкриття явища електромагнітної індукції М. Фарадеєм було нагородою вченому за його титанічну працю. Це явище розширює і поглиблює уявлення про електромагнітне поле, введене також Фарадеєм.

Тому, цілком зрозуміло, що  коли у 1820 р. Ерстед виявив, що під дією струму повернулась магнітна стрілка ( тобто струм породжує магнітне поле). У Фарадея, як і у інших  вчених виникла ідея, що повинно обов’язково бути і навпаки.

Проблемна ситуація: Що значить навпаки? (Взаємозв’язок електрики і магнетизму був очевидний. Основна ідея Фарадея – створити електричний струм за рахунок магнетизму)

Для розв’язання даної проблеми М.Фарадей працював 10 років.  Він був глибоко переконаний, що у природі все взаємопов’язане, а отже магнітне поле повинне «породити» електричне поле. М. Фарадей був особливою людиною. З 12 років він працював палітурником з 5 годин ранку до 7 год. Вечорами, багато читав, практично «самоучка», завжди прагнув до знань, виготовляв різні прилади і проводив з ними досліди. Був завжди наполегливий у досягненні мети. Щоб ідея про електромагнітні взаємодії не забулася, він завжди носив у кишені магніт, який повинен був йому нагадувати про цю проблему. Ніколи не залишав незакінченою будь – яку справу. У своїх експериментах всі допоміжні пристрої і вимірювальні прилади М. Фарадей виготовляв самостійно, тому лише експеримент дав відповідь на поставлену проблему. Тож і ми зараз спробуємо проекспериментувати.

 

 Лабораторний експеримент (робота в парах)

На кожнім столі котушка від електромагніту, приєднана до гальванометра.

1.              Спостерігаємо за стрілкою гальванометра  при піднесенні магніту до котушки і віддалення його від котушки.  
2.              Одна котушка з’єднана з джерелом струму, а друга з гальванометром (Рис.1).

Бесіда по експерименту:

•                  Що спостерігаємо при піднесенні магніту до котушки і віддалення його від котушки?
•                  Що спостерігаємо при замиканні і розмиканні кола?

 

Демонстрація №1

1.              Котушка приєднана до гальванометра, в котушку вносимо магніт.

Бесіда за результатами досліду:

•                  Якщо стрілка гальванометра відхиляється,  про що це говорить? (що у замкненому контурі появився струм)
•                  Коли у котушці з’являвся струм? (Коли ми рухали магніт, або коли коло другої котушки замикали чи розмикали, тобто коли магнітний потік, який йде через котушку  змінювався(Рис.2) )

 

Демонстрація  №2.

Лампочку, з’єднану з кільцем дроту, внести в магнітне поле, створене котушкою, по якій проходить змінний струм (Вона загорається)

 

Висновок: У замкненому провідному контурі в разі зміни кількості ліній магнітної індукції, що пронизують контур, виникає електричний струм. Такий струм називають індукційним, а явище виникнення струму – електромагнітною індукцією.

 

Вчитель: Від чого залежить величина  індукційного струму?

 

Демонстрація №3

Для досліду використовується дві  котушки, з різною кількістю витків,  гальванометр і кілька однакових магнітів.

Учні поділені на 3 групи. Кожна група виконує своє завдання і знімає його на відео.

І група

1.              Вносять по черзі  у котушку (N₁) спочатку 1, а потім 2, потім 3 магніти і спостерігають за відхиленням стрілки гальванометра.

Висновок: при ∆t=соnst зміна магнітного потоку у другому  і третьому випадку була більша ніж у першому за рахунок величини магнітного поля, тому стрілка відхиляється на більший кут.

ІІ група

2.              Вносимо 1 магніт, але за різний час ( повільно і швидко).

Висновок: індуктивний струм тим більший, чим менший час, протягом якого змінюється потік магнітної індукції.

ІІІ група

3)Змінюємо котушку (N₂˂ N₁) і повторюємо спостереження 1 і 2.

Висновок: індуктивний струм прямо пропорційно залежить від кількості витків.

 

Приблизно такі досліди М.Фарадей продемонстрував у 1831 р. на засіданні фізико – технічного товариства королівського інституту. Міністр Глаустон, який був присутній, запитав: «Яка ж кінець кінцем від усього цього користь?». На це запитання Фарадей відповів: «Сер, можливо, що ви в майбутньому з усього цього одержуватимете податки».

Час показав, яке велике значення мало відкриття Фарадея. У 1831 р. Фарадей по суті відкрив нове джерело електроенергії

 

Дає електрику країні

Ця чарівниця – станція.

І здогадатись ви повинні

Що це - … ( електростанція)

Сьогодні основою будь-якої електростанції є генератор – пристрій, у якому відбувається перетворення магнетизму в електрику.

 

Демонстрація №4

 

Показ моделі генератора (У статорі, що є величезною котушкою, індукується струм під впливом змінного магнітного поля утвореного рухомим магнітом всередині статора – ротором (Рис.3.)

 

 

Вчитель: Відкривши в 1831 році явище електромагнітної індукції, М.Фарадей залишив відкритим питання про напрямок індукційного струму. Залежність напрямку індукційного струму від характеру зміни магнітного поля через замкнутий контур у 1833 р. дослідним шляхом встановив російський вчений Емілій Християнович Ленц.

А чи  помітили ви як відхилилася стрілка гальванометра, коли ми вносили магніт у котушку, а потім виносили його з котушки? А що буде коли ми змінимо полюси магніту? В чому тут річ?

Дослідження відомого російського фізика Е. X. Ленца дали змогу встановити універсальне правило для визначення напряму індукційного електричного струму на основі зовнішніх проявів цього явища. З цією метою учений  дослідив взаємодію замкнутого провідника і змінного магнітного поля, яке викликало струм у провіднику.

Індукційний струм в замкнутому провіднику має такий напрям, що його магнітне поле компенсує зміну магнітного потоку, яка викликала цей струм. (робота з підр. ст.41)

 

Демонстрація №5

  Взаємодії постійного магніту і струмопровідного кільця суцільного і розрізаного.                                                                     

 

V Закріплення вивченого матеріалу(5 хв).

Використовуючи телефонний додаток  Googl Classroom діти виконують тестове завдання (Додаток №2).

 

VІ Підсумок уроку(2 хв).

Вчитель: Я сподіваюся, що на сьогоднішньому уроці ви не тільки засвоїли новий матеріал, але й у котре переконалися в тому, що  фізика - фундамент для своєї освіти.

 (Вчитель підбиває підсумки за урок, виставляє оцінки за пройдений тест)

 

Рефлексія: відправте на Viber  смайл або стікер, який відображає ваші емоції після цього уроку.

 

        

 VІІ Домашнє завдання (2 хв):

 § 8 ( опрац.), впр.№8 (усно)

Творче завдання  ( на вибір):

1)підготувати міні-презентацію про вченого Е.Х.Ленца (достатній рівень);

2)створити сайт «Юні експериментатори» змонтувати і викласти відео з дослідами, які виконували на уроці (високий рівень). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Література:

 

 

1.  Бар'яхтар В.Г., Божинова Ф.Я., Кірюхін М.М., Кірюхіна О.О. Фізика: підручник для 9 кл.  Xарків видавництво «Ранок», 2016.
2. Манєвська І.В. Електромагнітна індукція. Закон електромагнітної індукції. 11 кл//  Фізика в школах України.-2018.-№19-20.-с.52-59
3. https://dovidka.biz.ua/zagadki-pro-elektriku-ukrayinskoyu-movoyu
4. https://naurok.com.ua/journal

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток №1

Конспект учня

 

ДОСЛІДИ ФАРАДЕЯ. ЯВИЩЕ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ.

ІНДУКЦІЙНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ

 

 

 

 29 серпня 1831 року Майкл Фарадей відкрив явище електромагнітної індукції.

 

 У замкненому провідному контурі в разі зміни кількості ліній магнітної індукції, що пронизують контур, виникає електричний струм. Такий струм називають індукційним, а явище виникнення струму – електромагнітною індукцією.

 

 1833 р. Х.Ленц дослідним шляхом встановив правило визначення напрямку індукційного струму.

 

Алгоритм визначення напрямку індукційного струму.

1. Визначаємо напрямок магнітної індукції зовнішнього магнітного поля.
2. З’ясовуємо, посилюється чи послаблюється зовнішнє магнітне поле.
3. Визначаємо напрямок  магнітного поля, створеного індукційним струмом.
4. Визначаємо напрямок індукційного струму.

 

Додаток №2

Тест в телефонному додатку  Googl Classroom

 

1. Явище виникнення струму в замкнутому провідному контурі за зміни кількості ліній магнітної індукції називають:

 А) магнітна індукція;

 Б) гравітаційна взаємодія;

 В) електромагнітна індукція.

2. Відкрив явище електромагнітної індукції:

         А) Ерстед;

          Б) Фарадей;

          В) Ленц.

3. Струм, що виникає в результаті електромагнітної індукції називають…(індукційним)

4. Напрямок індукційного струму визначають за правилом:

 А)лівої руки;

 Б) правої руки;

 В) Ленца

5. Визначте напрямок індукційного струму в замкненій котушці (Рис.1) :

 А) за годинниковою стрілкою;

 Б) проти годинникової стрілки.