D. G. Evstafjev,
Munitsipaalõppeasutus Pritokskaja keskkool, Romanovski küla, Aleksandrovski rajoon, Orenburgi oblast.

Elektri- ja magnetvälja võrdlus. 11. klass

Tunniplaan kordamiseks ja üldistamiseks, 11. klass

Juhised . Tund viiakse läbi pärast teema "Magnetiväli" läbimist. Peamine metoodiline tehnika on elektri- ja magnetvälja ühiste ja eristavate tunnuste väljatoomine ning tabeli täitmine. Eeldatakse piisavalt arenenud dialektilist mõtlemist, vastasel juhul on vaja teha filosoofilist laadi kõrvalepõikeid. Elektri- ja magnetvälja võrdlemine viib õpilased järeldusele nende suhete kohta, millel põhineb järgmine teema - "Elektromagnetiline induktsioon".

Füüsika ja filosoofia peavad mateeriat kõigi asjade aluseks, mis eksisteerib erinevates vormides. Seda saab koonduda piiratud ruumipiirkonda (lokaliseerida), kuid see võib vastupidi olla ümber paigutatud. Esimest olekut saab seostada mõistega aine, teine ​​– kontseptsioon valdkonnas. Lisaks spetsiifilistele füüsilistele omadustele on neil seisunditel ka ühiseid omadusi. Näiteks on aine ruumalaühiku energia ja välja ruumalaühiku energia. Aine omadused on ammendamatud, tunnetusprotsess on lõputu. Seetõttu tuleb arendamisel arvesse võtta kõiki füüsikalisi mõisteid. Näiteks kaasaegne füüsika, erinevalt klassikalisest füüsikast, ei tõmba ranget piiri välja ja mateeria vahele. Tänapäeva füüsikas muunduvad väli ja aine vastastikku: aine muutub väljaks ja väli aineks. Kuid ärme aja endast ette, vaid pidagem meeles mateeria vormide klassifikatsiooni. Vaatame tahvlil olevat diagrammi.

Proovige diagrammi abil koostada lühike lugu mateeria olemasolu vormidest. ( Pärast õpilaste vastamist tuletab õpetaja neile seda meelde Selle tagajärjeks on gravitatsiooni omaduste sarnasus ja elektriväljad, mis selgus lekuid eelmistes tundides teemal “Elektriväli” .) Järeldus viitab iseenesest: kui gravitatsiooni- ja elektrivälja vahel on sarnasus, siis peab sarnasus olema ka elektri- ja magnetvälja vahel. Lähme võrdleme väljade omadusi ja omadusi sarnase tabeli kujul, millega me tegime gravitatsiooni- ja elektrivälja võrdlus.

Elektriväli	Magnetväli
Väliallikad
Elektriliselt laetud kehad	Elektriliselt laetud kehade liigutamine (elektrivoolud)
Välja indikaatorid
Väikesed paberitükid. Elektriline varrukas. Elektriline "sultan"	Metallist viilud. Vooluga suletud ahel. Magnetnõel
Kogenud faktid
Coulombi katsed elektriliselt laetud kehade vastastikmõju kohta	Ampere'i katsed juhtide vastasmõjust vooluga
Graafilised omadused
Elektrivälja tugevusjoontel statsionaarsete laengute puhul on algus ja lõpp (potentsiaalväli); saab visualiseerida (kiniini kristallid õlis)	Magnetvälja jooned on alati suletud (pöörisväli); saab visualiseerida (metallviilud)
Võimsusomadus
Elektrivälja tugevuse vektor E. Suurus: Suund:	Magnetvälja induktsiooni vektor B. Suurus:. Suund määratakse vasaku käe reegli järgi
Energia omadused
Statsionaarsete laengute elektrivälja töö (Coulombi jõud) on suletud trajektooril ringi liikudes null	Magnetvälja töö (Lorentzi jõud) on alati null
Välja mõju laetud osakesele
Jõud on alati nullist erinev: F = qE	Jõud sõltub osakese kiirusest: see ei toimi, kui osake on puhkeasendis, ja ka siis, kui
Mateeria ja väli
.

Järeldus

1. Väljaallikate üle arutledes on teema vastu huvi suurendamiseks hea võrrelda kahte looduskivi: merevaigust ja magnetit.

Merevaigul - hämmastava iluga soojal kivil - on ebatavaline omadus, mis soodustab filosoofilisi konstruktsioone: see võib meelitada! Hõõrudes tõmbab see ligi tolmuosakesi, niite, paberitükke (papüürus). Just selle vara jaoks anti neile iidsetel aegadel nimed. Nii nimetasid seda kreeklasedelektron – atraktiivne; roomlased – harpaks – röövel ja pärslased - kauboi, st. võimelised aganaid ligi tõmbama . Seda peeti maagiliseks, meditsiiniliseks, kosmeetiliseks...

Teist aastatuhandeid tuntud kivi, magnetit, peeti sama salapäraseks ja kasulikuks. Erinevates riikides kutsuti magnetit erinevalt, kuid enamik neist nimedest on tõlgitud kui armastav. Nii märkisid muistsed poeetiliselt magnetitükkide omadust rauda ligi tõmmata.

Minu vaatenurgast võib neid kahte erilist kivi pidada esimesteks uuritavateks looduslikeks elektri- ja magnetväljade allikateks.

2. Väljanäitajate üle arutledes on kasulik õpilaste abiga üheaegselt demonstreerida elektrifitseeritud eboniitvarda koosmõju elektrihülsiga ja voolu kandva suletud ahelaga püsimagnetiga.

3. Elektriliinide visualiseerimist saab kõige paremini demonstreerida ekraaniprojektsiooni abil.

4. Dielektrikute jagamine elektreetideks ja ferroelektrikuteks - lisamaterjal. Elektreedid on dielektrikud, mis välise elektrivälja puudumisel säilitavad polarisatsiooni pikka aega ja loovad oma elektrivälja. Selles mõttes on elektretid sarnased püsimagnetitega, mis loovad magnetvälja. Kuid see on veel üks sarnasus kõvade ferromagnetitega!

Ferroelektrikud on kristallid, millel on (teatud temperatuurivahemikus) spontaanne polarisatsioon. Välise väljatugevuse vähenemisel jääb indutseeritud polarisatsioon osaliselt alles. Neid iseloomustab piirava temperatuuri olemasolu - Curie punkt, mille juures ferroelektrik muutub tavaliseks dielektrikuks. Jällegi sarnasused ferromagnetitega!

Pärast tabeliga töötamist arutatakse ühiselt avastatud sarnasusi ja erinevusi. Sarnasus on ühe maailmapildi aluseks, erinevusi on seni seletatud aine erineva organiseerituse või õigemini aine organiseerituse astme tasandil. Ainuüksi asjaolu, et magnetväli tuvastatakse ainult liikuvate elektrilaengute läheduses (erinevalt elektrilisest), võimaldab ennustada keerukamaid meetodeid välja kirjeldamiseks, keerukamat matemaatilist aparaati, mida kasutatakse välja iseloomustamiseks.

Dmitri Georgijevitš Evstafjev – pärilik füüsikaõpetaja (isa Georgi Sevostjanovitš, Suures Isamaasõjas osaleja, töötas aastaid Dobrinski keskkoolis, ühendades õpetamise koolidirektori kohustustega), lõpetas 1978. nimelise Orenburgi Riikliku Pedagoogilise Instituudi füüsika ja matemaatika. V.P. Chkalova, füüsika eriala, õpetamiskogemus 41 aastat. Alates 1965. aastast töötab ta munitsipaalõppeasutuses Pritokskaja keskkoolis ja oli mitu aastat selle direktor. Teda autasustati kolm korda Orenburgi piirkondliku ringkonna aukirjadega. Pedagoogiline kreedo: "Ära jää rahule sellega, mis on saavutatud!" Paljud selle lõpetajad on lõpetanud tehnikaülikoolid. Koos abikaasaga kasvatasid nad üles viis last, kolm töötavad Orenburgi oblasti koolides, kaks õpivad Orenburgi Riikliku Pedagoogikaülikooli ajaloo- ja filoloogiateaduskondades. Poeg Sergei on 2006. aasta ülevenemaalise konkursi “Venemaa parimad õpetajad” võitja, informaatikaõpetaja, töötab piirkonnakeskuses - Novosergievka külas. Hobi: mesindus.

"Elektromagnetilise induktsiooni nähtus" - primaarmähisega on ühendatud EMF muutuja. Praegune tugevus. Ringluse kohta käivad väljendid kehtivad alati. Indutseeritud voolu põhjustab magnetinduktsiooni vektori voo muutus. Ühiklaengu liigutamise töö mööda suletud ahelat. Selle mehaaniline energia suureneb. Eneseinduktsiooni fenomeni avastas Ameerika teadlane J. Henry.

"Väli induktsioon" – ühiklaengu liigutamiseks töötage. Pidurdustegevus. Dirigent. Süüdistused. Kõrgsageduslikud voolud. Klassikaline elektrodünaamika. Osa väljendist. Induktsioonivoolud. Dirigent on liikumatu. Ahel. Vool on jaotatud peaaegu ühtlaselt kogu juhtmete mahu ulatuses. Faraday Michael. Magnetväli. Kõrgsagedusjuhid.

"Elektromagnetilise induktsiooni nähtuse uurimine" - esinemismehhanism. Faraday seadus on universaalne. Vahelduv magnetväli. Elektromagnetilise induktsiooni seadus. Erinevused keerise elektrivälja ja elektrostaatilise välja vahel. Voolud (Foucault voolud) on mahult suletud. Vase kammi liikumine. Lorentzi jõud. Magnetilise induktsiooni voog. DFW. Toki Fuko. Stokesi valem.

"Elektromagnetiline induktsioon" - Sinkwine. Michael Faraday. Fenomen. Video fragment. Noole põhjatipp. Faraday katsed. Testileht ülesannetega. Ajalooline viide. Elektromagnetiline induktsioon ja seade. Hiina tarkus. Induktsioonvool. Soojendama. Elektromagnetilise induktsiooni nähtus. Punkt. Dirigent. Unipolaarne induktsioon. Magnetnõel.

“Iseinduktsioon ja induktiivsus” – mõõtühikud. Induktiivsus. Pooli induktiivsus. Magnetvoog läbi vooluringi. Magnetvälja energia. EMF-i esinemise nähtus. Järeldus elektrotehnikas. Eneseinduktsioon. Eneseinduktsiooni nähtuse ilming. Praegune magnetvälja energia. Magnetvoog. Suurusjärk. Dirigent. Enese esilekutsutud emf.

"Faraday elektromagnetiline induktsioon" - küsimused. Magneti liikumise aeg. lineaarstruktuuri probleemide lahendamine. Avastas Faraday. Generaatori tööpõhimõte. Generaatori välimus. EMR nähtus. Kehalise kasvatuse minut. Induktsioonvool. Elektromagnetilise induktsiooni nähtus. Kogemused. Süstematiseerida teadmisi.

Kokku on 18 ettekannet

Tund 15. Pöörise elektriväli. EMF-i induktsioon liikuvates juhtmetes

Eesmärk: välja selgitada liikuvates juhtmetes elektromagnetväljade esinemise tingimused.

Tundide ajal

I. Organisatsioonimoment

II. Kordamine

Mis on elektromagnetilise induktsiooni nähtus?

Millised tingimused on vajalikud elektromagnetilise induktsiooni nähtuse eksisteerimiseks?

Kuidas määratakse indutseeritud voolu suund Lenzi reegliga?

Millist valemit kasutatakse indutseeritud emf määramiseks ja mis on miinusmärgi füüsiline tähendus selles valemis?

III. Uue materjali õppimine

Võtame trafo. Ühendades ühe mähise vahelduvvooluvõrku, saame voolu teises mähises. Tasuta laenguid mõjutab elektriväli.

Statsionaarses juhis olevaid elektrone juhib elektriväli ja elektrivälja genereerib otse vahelduv magnetväli. Aja jooksul muutudes tekitab magnetväli elektrivälja. Väli liigutab elektrone juhis ja ilmutab seeläbi end. Elektriväljal, mis tekib magnetvälja muutumisel, on elektrostaatilisest erinev struktuur. Seda ei seostata süüdistustega, see ei alga kuskil ega lõpe kuskil. Esindab suletud ridu. Seda nimetatakse keerise elektriväljaks. Kuid erinevalt statsionaarsest elektriväljast ei ole keerisvälja töö suletud teekonnal null.

Induktsioonivoolu massiivsetes juhtides nimetatakse Foucault vooludeks.

Kasutusala: metallide sulatamine vaakumis.

Kahjulik mõju: tarbetu energiakadu trafo südamikus ja generaatorites.

EMF, kui juht liigub magnetväljas

Hüppaja liigutamiselULorentzi jõud mõjub elektronidele ja töötab. Elektronid liiguvad C-st L-sse. Hüppaja on emfi allikas, seetõttu

Valemit kasutatakse igas magnetväljas liikuvas juhis, kuiKui vektorite vahelon nurk α, siis kasutatakse valemit:

SestSee

ED põhjusC- Lorentzi jõud. Märki e saab määrata parema käe reegli järgi.

IV. Õpitud materjali tugevdamine

Millist välja nimetatakse induktsiooni- või keeriselektriväljaks?

Mis on induktiivse elektrivälja allikas?

Mis on Foucault voolud? Tooge näiteid nende kasutamise kohta. Millistel juhtudel peate nendega tegelema?

Millised eristavad omadused on induktiivsel elektriväljal võrreldes magnetväljaga? Statsionaarne või elektrostaatiline väli?

V. Õppetunni kokkuvõtte tegemine

Kodutöö

lõige 12; 13.

Tekib vahelduv magnetväli indutseeritud elektriväli. Kui magnetväli on konstantne, siis indutseeritud elektrivälja ei teki. Seega indutseeritud elektriväli ei ole seotud laengutega, nagu elektrostaatilise välja puhul; selle jõujooned ei alga ega lõpe laengutega, vaid on enda suhtes suletud, mis sarnaneb magnetvälja joontega. See tähendab et indutseeritud elektriväli, nagu magnet, on keeris.

Kui statsionaarne juht asetada vahelduvasse magnetvälja, siis indutseeritakse selles e. d.s. Elektrone juhib sihiline liikumine vahelduva magnetvälja poolt indutseeritud elektrivälja abil; tekib indutseeritud elektrivool. Sel juhul on juht ainult indutseeritud elektrivälja indikaator. Väli paneb juhis liikuma vabad elektronid ja ilmutab end seeläbi. Nüüd võime öelda, et isegi ilma juhita eksisteerib see väli, millel on energiavaru.

Elektromagnetilise induktsiooni nähtuse olemus ei seisne mitte niivõrd indutseeritud voolu ilmnemises, vaid keerise elektrivälja ilmumises.

Selle elektrodünaamika põhipositsiooni kehtestas Maxwell Faraday elektromagnetilise induktsiooni seaduse üldistusena.

Erinevalt elektrostaatilisest väljast on indutseeritud elektriväli mittepotentsiaalne, kuna indutseeritud elektriväljas ühikulise positiivse laengu liigutamisel mööda suletud ahelat tehtav töö on võrdne e. d.s. induktsioon, mitte null.

Pöörise elektrivälja intensiivsuse vektori suund määratakse Faraday elektromagnetilise induktsiooni seaduse ja Lenzi reegli järgi. Pöörise jõujoonte suund elektriline. väli langeb kokku induktsioonivoolu suunaga.

Kuna keerise elektriväli eksisteerib juhi puudumisel, saab seda kasutada laetud osakeste kiirendamiseks valguse kiirusega võrreldava kiiruseni. Selle põhimõtte kasutamisel põhineb elektronkiirendite – betatronide – töö.

Induktiivsel elektriväljal on elektrostaatilise väljaga võrreldes täiesti erinevad omadused.

Erinevus keerise elektrivälja ja elektrostaatilise välja vahel

1) see ei ole seotud elektrilaengutega;
2) Selle välja jõujooned on alati suletud;
3) Pöörisvälja jõudude töö laengute liigutamiseks suletud trajektooril ei ole null.

elektrostaatiline väli	induktsioon elektriväli (keeris elektriväli)
1. loodud statsionaarse elektri. süüdistused	1. põhjustatud muutustest magnetväljas
2. väljajooned on avatud – potentsiaalväli	2. jõujooned on suletud – keerisväli
3. Välja allikad on elektrilised. süüdistused	3. välja allikaid ei saa määrata
4. väljajõudude töö katselaengu liigutamiseks suletud rada pidi = 0.	4. väljajõudude töö katselaengu liigutamiseks mööda suletud rada = indutseeritud emf