Д. Г. Евстафиев,
Общинска образователна институция Притокская гимназия, село Романовски, Александровски район, Оренбургска област.

Сравнение на електрически и магнитни полета. 11 клас

Конспект на урока за повторение и обобщение 11. клас

Насоки . Урокът се провежда след изучаване на темата „Магнитно поле“. Основният методически похват еподчертаване на общите и отличителните черти на електрическите и магнитните полета и попълване на таблицата. Предполага се достатъчно развито диалектическо мислене, в противен случай ще е необходимо да се правят отклонения от философско естество. Сравняването на електричното и магнитното поле води учениците до извода за връзката им, на която се основава следващата тема – „Електромагнитна индукция“.

Физиката и философията разглеждат материята като основа на всички неща, която съществува в различни форми. Той може да бъде концентриран в ограничена област от пространството (локализиран), но може, напротив, да бъде делокализиран. Първото състояние може да се свърже с понятието вещество, второто – концепцията поле. Наред със специфичните физически характеристики тези състояния имат и общи. Например, има енергия на единица обем материя и има енергия на единица обем поле. Свойствата на материята са неизчерпаеми, процесът на познание е безкраен. Следователно всички физически концепции трябва да бъдат взети под внимание в развитието. Например съвременната физика, за разлика от класическата физика, не прави строга граница между полето и материята. В съвременната физика полето и материята се трансформират взаимно: материята се превръща в поле, а полето - в материя. Но нека не изпреварваме, а нека си припомним класификацията на формите на материята. Нека да разгледаме диаграмата на дъската.

Опитайте се да използвате диаграмата, за да съставите кратка история за формите на съществуване на материята. ( След като учениците отговорят, учителят им напомня това Следствието от това е сходството на характеристиките на гравитацията ция и електрически полета, което беше разкрито лено в предишните уроци по темата „Електрическо поле“ .) Изводът се налага сам: ако има сходство между гравитационното и електрическото поле, то трябва да има сходство и между електричното и магнитното поле. Нека да нека сравним свойствата и характеристиките на полетата под формата на таблица, подобна на тази, с която направихмесравнение на гравитационни и електрически полета.

Електрическо поле	Магнитно поле
Полеви източници
Електрически заредени тела	Движещи се електрически заредени тела (електрически токове)
Полеви индикатори
Малки парчета хартия. Електрически ръкав. Електрически "султан"	Метални стружки. Затворена верига с ток. Магнитна игла
Преживени факти
Опитите на Кулон върху взаимодействието на електрически заредени тела	Опитите на Ампер върху взаимодействието на проводниците с тока
Графични характеристики
Линиите на напрегнатост на електрическото поле при неподвижни заряди имат начало и край (потенциално поле); може да се визуализира (кристали хинин в масло)	Линиите на магнитното поле са винаги затворени (вихрово поле); може да се визуализира (метални стружки)
Характеристика на мощността
Вектор на напрегнатост на електрическото поле E. размер: Посока:	Вектор на индукция на магнитно поле B. Размер: . Посоката се определя от правилото на лявата ръка
Енергийни характеристики
Работата, извършена от електрическото поле на неподвижните заряди (кулонова сила) е нула при обикаляне по затворена траектория	Работата, извършена от магнитното поле (силата на Лоренц) винаги е нула
Действие на поле върху заредена частица
Силата винаги е различна от нула: F = qE	Силата зависи от скоростта на частицата: тя не действа, ако частицата е в покой, а също и ако
Материя и поле
.

Заключение

1. Когато обсъждаме полеви източници, е добре да сравним два естествени камъка, за да увеличим интереса към темата: кехлибар и магнит.

Кехлибарът - топъл камък с невероятна красота - има необичайно свойство, което е благоприятно за философски конструкции: той може да привлича! При триене привлича прашинки, конци, хартийки (папирус). Именно за това свойство са им дадени имена в древността. Така са го наричали гърцитеелектрон – атрактивен; римляни – harpax – разбойник, а персите - каубой, т.е. способни да привличат плява . Смятали го за магическо, лечебно, козметично...

Друг камък, известен от хиляди години, магнитът, се смяташе за също толкова мистериозен и полезен. В различните страни магнитът се наричаше по различен начин, но повечето от тези имена се превеждат като любящ. Ето как древните поетично отбелязват свойството на парчета магнит да привличат желязо.

От моя гледна точка тези два специални камъка могат да се считат за първите естествени източници на електрически и магнитни полета, които трябва да бъдат изследвани.

2. Когато се обсъждат индикатори на полето, е полезно едновременно да се демонстрира с помощта на учениците взаимодействието на електрифицирана ебонитна пръчка с електрическа втулка и постоянен магнит със затворен контур, носещ ток.

3. Визуализацията на електропроводи се демонстрира най-добре с помощта на екранна проекция.

4. Разделяне на диелектриците на електрети и сегнетоелектрици - допълнителен материал. Електретите са диелектрици, които поддържат поляризация за дълго време в отсъствие на външно електрическо поле и създават собствено електрическо поле. В този смисъл електретите са подобни на постоянните магнити, които създават магнитно поле. Но това е друга прилика с твърдите феромагнетици!

Сегнетоелектриците са кристали, които имат (в определен температурен диапазон) спонтанна поляризация. Тъй като силата на външното поле намалява, индуцираната поляризация се запазва частично. Характеризират се с наличието на гранична температура - точката на Кюри, при която сегнетоелектрикът се превръща в обикновен диелектрик. Отново прилики с феромагнетици!

След работа с таблицата откритите прилики и разлики се обсъждат колективно. Сходството е в основата на една картина на света; различията се обясняват досега на нивото на различната организация на материята, или по-добре казано, на степента на организация на материята. Самият факт, че магнитното поле се открива само в близост до движещи се електрически заряди (за разлика от електрическите), прави възможно предсказването на по-сложни методи за описание на полето, по-сложен математически апарат, използван за характеризиране на полето.

Дмитрий Георгиевич Евстафиев – потомствен учител по физика (баща, Георгий Севостьянович, участник във Великата отечествена война, работил дълги години в Добринската гимназия, съчетавайки преподаването със задълженията на училищен директор), завършил през 1978 г.Физика и математика на Оренбургския държавен педагогически институт на името на. В. П. Чкалова, специалност Физика, педагогически стаж 41 години. От 1965 г. работи в общинската образователна институция Притокска гимназия и няколко години е неин директор. Три пъти е награждаван с почетни грамоти от Оренбургския областен окръг. Педагогическо кредо: „Не се задоволявайте с постигнатото! Много от неговите възпитаници са завършили технически университети. Заедно със съпругата си те отгледаха пет деца, трима работят в училища в района на Оренбург, двама учат в историческия и филологическия факултет на Оренбургския държавен педагогически университет. Син Сергей е победител в общоруския конкурс „Най-добрите учители на Русия“ през 2006 г., учител по информатика, работи в областния център - село Новосергиевка. Хоби: пчеларство.

„Физика на „феномена на електромагнитната индукция““ - Променлива EMF е свързана към първичната намотка. Текуща сила. Изразите за обръщение винаги са валидни. Индуцираният ток се причинява от промяна в потока на вектора на магнитната индукция. Работата по преместване на единичен заряд по затворена верига. Механичната му енергия се увеличава. Феноменът на самоиндукцията е открит от американския учен Дж. Хенри.

„Индукция на поле“ - Работа за преместване на единичен заряд. Спирачно действие. Диригент. Обвинения. Високочестотни токове. Класическа електродинамика. Част от израз. Индукционни токове. Диригентът е неподвижен. Верига. Токът е почти равномерно разпределен в целия обем на проводниците. Фарадей Майкъл. Магнитно поле. Проводници във ВЧ.

„Изследване на явлението електромагнитна индукция“ - Механизмът на възникване. Законът на Фарадей е универсален. Променливо магнитно поле. Закон за електромагнитната индукция. Разлики между вихрово електрическо поле и електростатично. Теченията (течения на Фуко) са затворени по обем. Движение на медния гребен. Сила на Лоренц. Поток на магнитна индукция. DFW. Токи Фуко. Формула на Стокс.

“Електромагнитна индукция” - Sinkwine. Майкъл Фарадей. Феномен. Видео фрагмент. Северен връх на стрелката. Опитите на Фарадей. Тестова карта със задачи. Историческа справка. Електромагнитна индукция и устройство. Китайска мъдрост. Индукционен ток. Загрявка. Феноменът на електромагнитната индукция. Точка. Диригент. Униполярна индукция. Магнитна игла.

“Самоиндукция и индуктивност” - Мерни единици. Индуктивност. Индуктивност на бобината. Магнитен поток през веригата. Енергия на магнитното поле. Феноменът на възникване на ЕМП. Заключение по електротехника. Самоиндукция. Проява на феномена на самоиндукцията. Текуща енергия на магнитното поле. Магнитен поток. величина. Диригент. Самоиндуцирана емф.

„Електромагнитна индукция на Фарадей“ - Въпроси. Време за движение на магнита. решаване на проблеми с линейна структура. Открит от Фарадей. Принципът на работа на генератора. Външен вид на генератора. ЕМР феномен. Физкултурна минута. Индукционен ток. Феноменът на електромагнитната индукция. Опит. Систематизирайте знанията.

Има общо 18 презентации

Урок 15. Вихрово електрическо поле. Индукция на ЕМП в движещи се проводници

Цел: да се открият условията за възникване на ЕМП в движещи се проводници.

По време на часовете

I. Организационен момент

II. Повторение

Какво е явлението електромагнитна индукция?

Какви условия са необходими за съществуването на явлението електромагнитна индукция?

Как се определя посоката на индуцирания ток по правилото на Ленц?

Каква формула се използва за определяне на индуцираната ЕДС и какво е физическото значение на знака минус в тази формула?

III. Учене на нов материал

Да вземем трансформатор. Свързвайки една от намотките към AC мрежата, получаваме ток в другата намотка. Свободните заряди се влияят от електрическо поле.

Електроните в неподвижен проводник се задвижват от електрическо поле, а електрическото поле се генерира директно от променливо магнитно поле. Променяйки се с времето, магнитното поле генерира електрическо поле. Полето движи електроните в проводника и по този начин се разкрива. Електрическото поле, което възниква при промяна на магнитното поле, има различна структура от електростатичното. Не е свързано с такси, не започва никъде и не свършва никъде. Представлява затворени линии. Нарича се вихрово електрическо поле. Но за разлика от стационарното електрическо поле, работата на вихровото поле по затворен път не е нула.

Индукционният ток в масивни проводници се нарича токове на Фуко.

Приложение: топене на метали във вакуум.

Вреден ефект: ненужна загуба на енергия в сърцевините на трансформаторите и генераторите.

ЕМП, когато проводник се движи в магнитно поле

При преместване на джъмпераUСилата на Лоренц действа върху електроните и извършва работа. Електроните се движат от C към L. Джъмперът е източникът на ЕДС, следователно,

Формулата се използва във всеки проводник, движещ се в магнитно поле, акоАко между векторие ъгълът α, тогава се използва формулата:

защотоЧе

Причина за ЕД° С- Сила на Лоренц. Знакът e може да се определи по правилото на дясната ръка.

IV. Затвърждаване на научения материал

Кое поле се нарича индукционно или вихрово електрическо поле?

Какъв е източникът на индуктивното електрическо поле?

Какво представляват теченията на Фуко? Дайте примери за тяхното използване. В какви случаи трябва да се справите с тях?

Какви отличителни свойства има индуктивното електрическо поле в сравнение с магнитното поле? Стационарно или електростатично поле?

V. Обобщаване на урока

Домашна работа

параграф 12; 13.

Генерира се променливо магнитно поле индуцирано електрическо поле. Ако магнитното поле е постоянно, тогава няма да има индуцирано електрическо поле. следователно индуцираното електрическо поле не е свързано със заряди, както е в случая на електростатично поле; нейните силови линии не започват или завършват на заряди, а са затворени сами по себе си, подобно на линиите на магнитното поле. Означава, че индуцирано електрическо поле, като магнитен, е водовъртеж.

Ако неподвижен проводник се постави в променливо магнитно поле, тогава в него се индуцира e. д.с. Електроните се задвижват в насочено движение от електрическо поле, индуцирано от променливо магнитно поле; възниква индуциран електрически ток. В този случай проводникът е само индикатор за индуцираното електрическо поле. Полето привежда в движение свободни електрони в проводника и по този начин се разкрива. Сега можем да кажем, че дори без проводник това поле съществува, притежавайки запас от енергия.

Същността на явлението електромагнитна индукция се състои не толкова в появата на индуциран ток, колкото в появата на вихрово електрическо поле.

Това фундаментално положение на електродинамиката е установено от Максуел като обобщение на закона на Фарадей за електромагнитната индукция.

За разлика от електростатичното поле, индуцираното електрическо поле е непотенциално, тъй като работата, извършена в индуцираното електрическо поле при преместване на единица положителен заряд по затворена верига, е равна на e. д.с. индукция, а не нула.

Посоката на вектора на интензитета на вихровото електрическо поле се установява в съответствие със закона за електромагнитната индукция на Фарадей и правилото на Ленц. Посока на силовите линии на вихровия електрик. полето съвпада с посоката на индукционния ток.

Тъй като вихровото електрическо поле съществува в отсъствието на проводник, то може да се използва за ускоряване на заредени частици до скорости, сравними със скоростта на светлината. На използването на този принцип се основава работата на електронните ускорители - бетатроните.

Индуктивното електрическо поле има напълно различни свойства в сравнение с електростатичното поле.

Разликата между вихрово електрическо поле и електростатично поле

1) Не е свързано с електрически заряди;
2) Силовите линии на това поле са винаги затворени;
3) Работата, извършена от силите на вихровото поле за преместване на заряди по затворена траектория, не е нула.

електростатично поле	индукционно електрическо поле (вихрово електрическо поле)
1. създаден от стационарен електрически. обвинения	1. причинени от промени в магнитното поле
2. силовите линии са отворени - потенциално поле	2. силовите линии са затворени - вихрово поле
3. Източниците на полето са електрически. обвинения	3. полеви източници не могат да бъдат посочени
4. работа, извършена от силите на полето за преместване на тестов заряд по затворен път = 0.	4. работа на силите на полето за преместване на тестов заряд по затворена траектория = индуцирана емф