Урок на тему "Електрична і магнітна взаємодії. Взаємодія провідників зі струмом. Магнітне поле струму. Лінії магнітного поля прямого та колового струмів."

Урок: Електрична і магнітна взаємодії. Взаємодія провідників зі струмом. Магнітне поле струму. Лінії магнітного поля прямого та колового струмів.

Мета:

• Методологічна: забезпечити цілісність навчально-пізнавальної діяльності у контексті її змістової, процесуальної і мотиваційно-ціннісної сторін.

 Навчальна: ввести поняття магнітного поля, ввести поняття ліній магнітного поля, з'ясувати їх напрямок, визначити напрямок магнітних ліній провідника зі струмом, опрацювати правило правої руки.              

• Розвивальна: розвивати навички виявлення напрямку магнітного поля навколо провідника зі струмом.
• Виховна: виховувати просторову уяву в учнів; акуратність в роботі.

Цілі уроку:

• ввести поняття магнітного поля;
• ввести поняття ліній магнітного поля;
• з'ясувати напрямок ліній магнітного поля провідника зі струмом;
• вияснити як взаємодіють провідники зі струмом;
• засвоїти правило правої руки.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Обладнання: комп'ютерні демонстрації, магнітні стрілки, компас.

Хід уроку

І. Організаційний етап (1 хв.)

ІІ. Актуалізація опорних знань (5 хв.)

Бліц – опитування (заповнити пропуски):

1. Як взаємодіють між собою електрично заряджені тіла?

- одноіменні   відштовхуються - різноіменні  притягуються

2. Електричне поле – це форма матерії, за допомогою якої здійснюється електрична взаємодія заряджених тіл;
3. Основні властивості електричного поля :

- виникає навколо заряджених тіл;

- виявляється по дії на заряджені тіла

4. Електричний струм - це ... направлений рух заряджених частинок.
5. Які дії виконує електричний струм?

1. теплова 2. хімічна 3. магнітна

6. Що є носієм електричного струму?

у металах? вільні електрони,   в електролітах? позитивні і негативі йони ,

в газах? йони та електрони,   в напівпровідниках? електрони і дірки.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності (3 хв.)

 Магнетизм, як явище відоме з 5століття до нашої ери, але вивчення його сутності просувалося дуже повільно. Ще стародавні греки знали, що існує особливий мінерал - камінь із Магнесії (область у давньогрецькій Фессалії), здатний притягати невеликі залізні предмети.

 Однак уперше властивості магніту були описані лише в 1269 році. А першою великою роботою, присвяченої дослідженню магнітних явищ, є книга Вільяма Гільберта «Про магніт», що вийшла в 1600 році.

 На основі досліджень Гільберт установив найпростіші властивості магнітних матеріалів. Давайте згадаємо ці властивості.

 Магнітні взаємодії спочатку розглядалися як зовсім не пов'язані з електричними. Хоча ще в далекі часи було замічено, що блискавка перемагнічує компаси на кораблях, намагнічує сталеві предмети.

 У 1820 році данський фізик Ерстед демонстрував студентам дослід із нагріванням провідника електричним струмом. У ході досліду вчений помітив, що під час проходження струму магнітна стрілка, розташована поблизу провідника, відхилялася від напрямку «північ — південь», встановлюючись перпендикулярно до провідника. Як тільки струм припинявся, стрілка знову поверталася в початкове положення, тобто встановлювалася вздовж ліній магнітного поля Землі. Це відбувається тому, що навколо провідника зі струмом існує магнітне поле. Після того, як була виявлена взаємодія магніту з магнітом і електричним струмом з магнітом, виникло запитання: чи буде мати місце взаємодія між електричними струмами?

 Позитивна відповідь на це питання була отримана Ампером,  який виявив, що паралельні провідники зі струмом взаємодіють один з одним.

 IV. Вивчення нового матеріалу (15 хв.)

Порівняння електричного і магнітного полів.

Напру́женість електри́чного по́ля — силова характеристика електростатичного поля, яка визначається відношенням сили F, що діє на додатній точковий заряд q, вміщений в дану точку поля до величини цього заряду

Носієм електричного поля є електричний заряд.

Запис у зошитах:

 Магнітне поле - особливий вид матерії, основною особливістю якого є дія на заряджені частки, що рухаються, і магніти.

 Постійні магніти

Полюс - місце магніта, де магнітні властивості спостерігається найсильніше.

Основні властивості постійних магнітів

1.    Магнітна дія постійного магніту є різною на різних ділянках його поверхні. Щоб підтвердити це, зануримо намагнічений сталевий гвинт (постійний магніт) у залізні ошурки. До кінців гвинта притягнеться багато ошурок, а до середини — майже нічого. Ті ділянки поверхні магніту, де магнітна дія виявляється найсильніше, називають полюсами магніту.

2.    Магніт має північний та південний полюси. Якщо магніт, наприклад, у вигляді штаби установити на вістря, то він розташується певним чином: один його полюс буде вказувати на північ Землі, а другий — на південь. Звідси й назви полюсів магніту.

Північний полюс позначають літерою N, південний — літерою S/

3.    Однойменні полюси магнітів відштовхуються, а різнойменні — притягуються. Якщо до магніту наблизити компас, то північний полюс стрілки компаса притягнеться до південного полюса магніту, і навпаки.

4.    Неможливо одержати магніт тільки з одним полюсом. Наприклад, якщо намагнічену за допомогою постійного магніту спицю перекусити кусачками на декілька частин, то кожна з цих частин матиме два полюси: північний і південний.

5.    Постійні магніти виготовляють із магнітних матеріалів. Постійні магніти чинять помітну магнітну дію лише на тіла, які теж виготовлені з магнітних матеріалів. Зазвичай магнітні матеріали містять Ферум, Нікол, Кобальт і деякі рідкоземельні метали: Гадоліній, Тербій та ін. Наприклад, магніти для кріплення плакатів роблять зі сталі, до складу якої входить Ферум. Вони добре тримаються на сталевій класній дошці й зовсім не тримаються на дерев'яній або пластиковій.

6.    У разі нагрівання постійного магніту до певної температури його магнітні властивості зникають. Температуру, при досягненні якої постійні магніти втрачають магнітні властивості, називають точкою Кюрі. Наприклад, для заліза точка Кюрі дорівнює 769 °С.

Напрямок і лінії магнітного поля.

 З досліду видно, що магнітна стрілка, що може вільно обертатися навколо своєї осі, завжди встановлюється певним чином у магнітному полі.

 За напрямок магнітного поля в даній точці приймається напрямок, що вказується північним полюсом магнітної стрілки, що перебуває в досліджуваному полі.

Подібним чином у магнітному полі поводяться й металеві ошурки.

 Лініями магнітного поля є лінії, проведені так, що дотичні до них у кожній точці вказують напрямок поля в цій точці..(знайти в підручнику)

Ці лінії реально не існують, вони лише зручний спосіб описати магнітне поле.

Дослід Ерстеда

 У 1820 році данський фізик Ерстед демонстрував студентам дослід із нагріванням провідника електричним струмом. У ході досліду вчений помітив, що під час проходження струму магнітна стрілка, розташована поблизу провідника, відхилялася від напрямку «північ — південь», встановлюючись перпендикулярно до провідника. Як тільки струм припинявся, стрілка знову поверталася в початкове положення, тобто встановлювалася вздовж ліній магнітного поля Землі. Це відбувається тому, що навколо провідника зі струмом існує магнітне поле.

 Які явища спостерігаються в колі, у якому існує електричний струм?

У просторі навколо провідника зі струмом виникають сили, що діють на заряди, що рухаються, і магнітну стрілку. Ці сили ми будемо називати магнітними. Таким чином, магнітним полем ми будемо називати той стан простору, що дається взнаки дією магнітних сил.

Властивості ліній магнітного поля:

1. Не перетинаються;

2. Не обриваються;

3. Перпендикулярні до поверхні провідника;

4. Через будь-яку точку простору можна провести силову лінію;

5. Виходять з північного поля і входять в південний.

Магнітна індукція – векторна фізична величина, основна характеристика величини і напрямку магнітного поля.

VI. Засвоєння нових знань, вмінь та навичок (10  хв. )

Задачі

Гіпотеза Ампера

Ознайомимося з гіпотезою Ампера.

Ерстед розіслав статтю з описом своїх дослідів усім провідним науковцям Європи. Французький математик і фізик А. Ампер уперше почув про досліди Ерстеда на засіданні Французької академії наук 4 вересня 1820 р. і вже за тиждень продемонстрував аудиторії взаємодію двох паралельно розташованих провідників зі струмом.

Взаємодія двох паралельно розташованих провідників зі струмом.

Крім того, Ампер довів, що котушки, по яких проходить струм, поводяться як постійні магніти

Котушки, по яких проходить струм, поводяться як постійні магніти.

VIІ. Підсумки уроку.

Питання:

1. Що є носієм магнітного поля?

2. Як розташовується магнітна стрілка навколо провідника зі струмом?

3. Як взаємодіють провідники зі струмом.

4.Що встановлює правило правої руки для провідника зі струмом?

5. Магнітне поле - особлива форма матерії.....

6. Індукція магнітного поля позначається : ...

7. Як визначити напрям магнітних ліній в провіднику зі струмом?

8. Які є лінії магнітної індукції?

10. Правило правої руки для котушки.

11. Правило правої руки прямого провідника.

12. Одиниці вимірювання магнітної індукції.

VIII. Домашнє завдання

Підручник Сиротюк Баштовий §12-13 (вивчити), відповісти на контрольні питання.