Електромагнітне поле. Підсумковий урок з фізики 11 клас

сколько нам открытий чудных

Готовят просвещенья дух

И опыт, сын ошибок трудных,

И гений, парадоксов друг,

И случай, бог изобретатель…»

О.С. Пушкін

О

Девіз уроку

Знання – це сила, сила – це знання

Ф. Бекон

«Недостатньо оволодіти премудрістю, потрібно також уміти користуватися нею»

Цицерон

Знання Вміння

Практична

діяльність

Мотивація навчання

Освічена людина – це людина, яка доцільно використовує набуті знання в практичній діяльності, прагне подальшої освіти й володіє навичками самоосвіти

«Найвищим завданням освіти є не знання й не вміння, а практична діяльність. Але оскільки практичній діяльності передує вміння, необхідними умовами для появи вміння є знання й розуміння»

М. Планк

Узагальнюючий урок з теми «Електромагнітне

поле»Фізика 11

клас

Урок 19

МЕТА УРОКУ:• узагальнити властивості електромагнітного поля,

розглянути порівняльні характеристики електричного та магнітного полів;

• закріпити знання з магнітних властивостей речовини;

• розглянути вплив електромагнітного поля на живі організми;

• закріпити поняття сили Ампера, сили Лоренца та правила визначення напрямків їхньої дії, закону електромагнітної індукції;

• дотримуючись правил техніки безпеки удосконалити навички проведення фізичного експерименту

Актуалізація опорних знань:

Електромагнітне поле –

це вид матерії

ПолеРечови

на

Хто із вчених-фізиків займався теорією електричного і магнітного полів?

Джеймс Клерк Максвелл – англійський фізик-експерементатор, автор теорії електромагнітного поля

Теорія електромагнітного поля Максвелла – це теорія, що встановлює зв'язок між векторами, які описують електромагнітне поле з одного боку і джерелами та вихорами цих векторів - з іншого.

Навколо зарядженої кульки, що перебуває у спокої в системі «Земля»(джерело), електромагнітне поле називається електричним (немає вихорів ).

Навколо постійного магніту, що перебуває у спокої в системі «Земля» (мікроструми — вихори ), електромагнітне поле називається магнітним полем (немає джерел і вихорів ).

Вектори Джерела Вихори

Вільні і зв’язані заряди

Джерела немає — магнітне поле

завжди вихрове

Змінні магнітні поля (електромагнітна індукція) Å

Â

Джерела та вихори електромагнітного поля:

Порівняльна характеристика електричного і магнітного полів

Електричне поле

Магнітне поле

Визначення

Вид матерії(окремий випадок електромагнітного

поля), основною особливістю якої є дія на

тіла й частинки, що мають електричний заряд

Вид матерії(окремий випадок електромагнітного

поля), основною особливістю якої є дія на рухомі тіла або частинки, які мають електричний

заряд, та на частинки, які мають магнітний момент




Джерело поля

Електрично заряджені частинки або тіла

Рухомі електрично заряджені частинки або тіла (електричні струми),

постійні магніти

Вид поля

- електростатичне(Кулонівське);- вихрове(індукційне)

- постійних магнітів;- змінне (індукційне)




Індикатор поля

Меленькі аркуші бумаги,електрична гільза,

електричний «султан»

Металеві ошурки, замкнений контур із током,

магнитная стрілка

Дослідні факти

Досліди Кулона із взаємодії електрично заряджених тіл

Досліди Ампера із взаємодії провідників зі струмом

Модуль магнітної індукції дорівнює відношенню максимальної сили, з якою магнітне поле діє на рухомий позитивний заряд (сила Лоренца), до величини цього заряду та швидкості його руху:

Напруженість електричного поля – це векторна величина, що дорівнює відношенню сили, з якою сила діє на пробний заряд, до величини цього заряду:

Пробний заряд – це точковий позитивний заряд, що вноситься в поле.



Магнітне полеСилова

характеристика

qF

E

КлН

E q

FB max

Тл

Ам

Н

с

КлмН

В




Графічні характеристики (силові лінії)

Лінії напруженості електричного поля – неперервні лінії, дотичні до яких у кожній точці,через яку вони проходять, збігаються з вектором напруженості поля.Лінії напруженості електростатичного поля починаються на позитивно зарядженому тілі і закінчуються на негативно зарядженому тілі, можуть бути візуалізовані за допомогою кристалів хініна в маслі.

Лінії магнітної індукції – неперервні лінії, дотичні до яких у кожній точці збігаються за напрямком із вектором магнітної індукції. Ці лінії завжди замкнені, оскільки магнітне поле вихрове, можуть бути візуалізовані за допомогою металевих ошурків



Магнітне полеПринцип суперпозиції (накладання полів)

Напруженість поля системи зарядів дорівнює векторній сумі напруженостей полів, створюваних кожним із зарядів окремо:

Поля не взаємодіють, а накладаються. Заряди взаємодіють, оскільки поле одного заряду діє на інший, і навпаки:

Магнітні поля не взаємодіють, а тільки накладаються:

Струми взаємодіють, оскільки магнітне поле одного струму діє на інший струм і навпаки.Магнітне поле другого струму

Діє на перший струм з силою Ампера і навпаки

n

iin EЕЕЕЕ

121 ...

n

iin BBBBB

121 ...

r

IВ

22

02

lIBF 121



Магнітне полеДія поля на заряджену

частинку

Сила завжди відрізняється від нуля:

Сила залежить від швидкості руху частинки:

і не діє, якщо частинка покоїться, а також якщо EqF

sinBqF

BII




Сталі

- ε →∞ провідники; - ε >1 діелектрики;- ε >> 1 сегнетоелектрики.

- < 1 діамагнетики; - > 1 парамагнетики; - >> 1 феромагнетики.

;

1085,8 2

212

0

стала

електричнаНмКл

середовища

ьпроникніст

надіелектричЕ

Е0

сталамагнітнаАН 2

6

010256,1

середовища

ьпроникніст

магнітнаВВ 0




Енергетична характеристика поля

Работа електричного поля нерухомих зарядів (кулонівcькі сили) дорівнює нулю при обході по замкнутій траєкторії.

Робота магнітного поля (сили Лоренца) завжди

дорівнює нулю

F

Енергія поля

22

)( 2221 CUC

We

2

2LIWм

Підсумки досліду Ерстеда

Струм у провіднику діє на магнітну стрілку

Електричний струм має магнітне поле

Існує тісний зв'язок електричного струму і магнітного поля

Підсумки гіпотези Ампера

Колові струми у речовині створюють електрони, що рухаються замкненими орбітами в атомах

Колові струми утворюють власне магнітне поле

Кожна з речовин має певні магнітні властивості

* Прямий провідник зі струмом утворює навколо себе магнітне поле, яке має спектр концентричних кіл;

* При збільшенні сили струму збільшується інтенсивність ліній магнітного поля, що свідчить про збільшення інтенсивності самого магнітного поля;

* За напрямом лінії вектора магнітної індукції приймається такий напрямок, що лінії «виходять» з північного полюса і «входять» у південний, залишаючись у середині магніту;

* Вектор магнітної індукції є дотичним в кожній точці концентричних кіл;

* Вектор магнітної індукції є силовою характеристикою магнітного поля;

* Магнітні лінії замкнені, ніде не починаються, ніде не закінчуються;

* Для визначення напряму струму в прямому провіднику застосовують правило свердлика

Підсумки існування магнітного поля прямого провідника зі струмом

Правило свердлика

Якщо напрям обертання правого гвинта збігається з напрямом магнітної лінії, то поступальний рух гвинта показує напрям струму в провіднику.Якщо поступальний рух правого гвинта збігається з напрямом струму в провіднику, то напрям обертання гвинта вказує напрям магнітної лінії.

* Усередині соленоїда лінії майже паралельні, що свідчить про однорідність поля всередині соленоїда.

* Спектр соленоїда схожий зі спектром постійного полосового магніту.

* Лінії магнітного поля замкнені.* Магнітну дію котушки зі струмом можна значно

підсилити за рахунок введення всередину котушки залізного осереддя.

* Електромагніти мають широкий спектр застосування.

* Для визначення напряму магнітних ліній магнітного поля соленоїда застосовують правило свердлика.

Висновки до “Магнітного поля котушки зі

струмом”

*Сила, що діє на провідник зі струмом в магнітному полі називається силою Ампера .

*Для її розрахунку використовують формулу, яка поєднує всі розглянуті елементи:

*Напрям дії сили Ампера визначається за правилом лівої руки: якщо ліву руку розмістити так, щоб лінії магнітної індукції входили в долоню, а 4 пальці вказували напрям струму, то відставлений під кутом 90˚ великий палець покаже напрям сили, яка діє на провідник зі струмом у магнітному полі.

sinBIlFA

Висновки до досліду «Дія магнітного поля на

провідник зі струмом»

Порівняння сили Ампера та сили Лоренца

Сила Ампера Сила Лоренца

Визначення на що діє

діє на провідник зі струмом у магнітному полі.

діє на рухому заряджену частинку у магнітному

полі.

Формула

sinBIlFA sinqBFЛ



Залежність величин

величини силової характеристики магнітного поля;

сили струму; довжини провідника на

яку діє магнітне поле; розташування

провідника в магнітному полі

величини силової характеристики магнітного поля;

модуля заряду частинки, яка рухається в цьому полі;

швидкості руху цієї частинки;

напрямку швидкості руху частинки відносно магнітного поля.



Напрям дії сили

Якщо долоню лівої руки розташувати так, щоб вектор магнітної індукції входив у долоню, а чотири витягнуті пальці показували напрям струму в провіднику, то відігнутий на 90о великий палець вкаже напрям дії сили Ампера

Якщо долоню лівої руки розташувати так, щоб вектор магнітної індукції входив у долоню, а чотири витягнуті пальці показували напрям швидкості позитивної частинки (або були направлені проти руху негативної), то відігнутий на 90о великий палець вкаже напрям дії сили Лоренца



Прояв дії сили

електричні двигуни; генератор змінного

струму; електровимірювальні

прилади; гучномовець

північне сяйво; прискорювачі

заряджених частинок

Висновки теми:

Електромагнітне поле – це вид матерії, якому властиві:• неперервність розподілу в просторі;• дискретність структури;• здатність поширюватися у просторі зі швидкістю, наближеною до

швидкості світла;• силова дія на електрично заряджені частинки або тіла, яка залежить

від швидкості їхнього руху.

Електромагнітне поле описується двома основними векторами:• напруженістю електричного поля• магнітною індукцією магнітного поля

Сила з якою електромагнітне поле діє на електричний заряд – узагальнена сила Лоренца:

qF

B ìàã max.

q

FЕ ел

BqEqFFF магнелЛу

.

Education

Електромагнітне поле. Підсумковий урок з фізики 11 клас