Slide 1
„Accidentele fericite vin doar într-o parte a minții pregătite.” L. Pasternak Fenomenul inducției electromagneticeSlide 2
„Cea mai mare descoperire a mea a fost cea a lui Faraday.” Humphry Davy Descoperirea inducției electromagnetice
Slide 3
1791 – 1867, fizician englez, Membru de Onoare al Academiei de Științe din Sankt Petersburg (1830), Fondator al doctrinei câmpului electromagnetic; a introdus conceptele de „electric” și „câmp magnetic”; a exprimat ideea existenței undelor electromagnetice. 1821: „Transformați magnetismul în electricitate”. 1931 - a primit curent electric folosind un câmp magnetic Michael Faraday
Slide 4
29 august 1831 „Un fir de cupru lung de 203 picioare era înfășurat pe o bobină largă de lemn, iar între spirele sale era înfășurat un fir de aceeași lungime, izolat de primul fir de bumbac. Una dintre aceste spirale era conectată la un galvanometru, cealaltă la o baterie puternică... Când circuitul a fost închis, s-a observat o acțiune bruscă, dar extrem de slabă asupra galvanometrului, și aceeași acțiune s-a remarcat la încetarea curentului. Odată cu trecerea continuă a curentului printr-una dintre spirale, nu a fost posibilă detectarea abaterilor acului galvanometru ... "
Slide 5
Curentul electric a apărut atunci când conductorul se afla în zona de acțiune a unui câmp magnetic alternativ. 17 octombrie 1831
Slide 6
Inducția electromagnetică este un fenomen fizic constând în apariția unui câmp electric vortex care provoacă un curent electric într-un circuit închis atunci când fluxul de inducție magnetică se modifică prin suprafața limitată de acest circuit. Curentul care apare în acest caz se numește inducție.
Slide 7
Regula lui Lenz E.H. Lenz 1804 - 1865, academician, rector al Universității din Sankt Petersburg Curentul de inducție are întotdeauna o direcție în care există o contracarare la motivele care l-au dat naștere.
Slide 8
Fluxul magnetic Ф printr-o suprafață a ariei S este o mărime egală cu produsul dintre mărimea vectorului de inducție magnetică B de aria S și cosinusul unghiului dintre vectorii B și n. Ф=ВS cos Ф=Вn S Flux magnetic
Slide 9
∆Ф se caracterizează printr-o modificare a numărului de linii B care pătrund în contur. 1. Determinați direcția liniilor de inducție ale câmpului extern B (ele părăsesc N și intră în S). 2. Determinați dacă fluxul magnetic prin circuit crește sau scade (dacă magnetul se deplasează în inel, atunci ∆Ф>0, dacă se mișcă în afară, atunci ∆Ф0, atunci liniile B și B′ sunt direcționate în direcții opuse; dacă ∆Ф
Fenomenul inducției electromagnetice.
Fenomenul de inducție electromagnetică este că atunci când fluxul magnetic se modifică printr-un circuit închis, în acesta din urmă ia naștere un curent electric.
1.Asamblați instalația și obțineți curentul indus.
2.Răspundeți la întrebări:
- Ce determină direcția curentului de inducție?
- Cum afectează o modificare a fluxului magnetic prin bobină mărimea curentului indus?
a) asupra mărimii modificării fluxului magnetic;
b) pe direcția liniilor de inducție a câmpului magnetic.
Mărimea curentului de inducție depinde de viteza de schimbare a fluxului magnetic.
Auto-inducere.
L - inductanță, H (henry )
Apariția curentului de inducție într-un circuit electric când
modificarea puterii curente.
Aplicarea fenomenului de inducție electromagnetică.
Curenții de inducție care apar în conductori sunt utilizați pentru a le încălzi. Proiectarea cuptoarelor electrice pentru topirea metalelor se bazează pe acest principiu. Același efect este folosit în cuptoarele cu microunde de uz casnic.
Acești curenți inductivi se numesc curenți Foucault.
Transformatorul este un dispozitiv pentru conversia tensiunii.
1878 Yablochkov P.N. I.F. Usagin.
Pentru a reduce pierderile de energie,
cauzat de curenții Foucault în miezul transformatorului, miezul este laminat,
realizate din plăci subțiri izolate între ele.
K = N 1 / N 2 – coeficient
transformare
Detector de metale
Detectoare speciale sunt folosite pentru a detecta obiecte metalice. De exemplu, în aeroporturi, un detector de metale detectează câmpuri de curenți induși în obiectele metalice.
Câmpul magnetic B 0 creat de curentul I 0 al bobinei de transmisie induce curenți în obiectele metalice care împiedică modificări ale fluxului magnetic. La rândul său, câmpul magnetic B’ al acestor curenți induce un curent I’ în bobina receptorului, declanșând un semnal de alarmă.
Generator de curent alternativ electromecanic cu inducție.
Cea mai mare valoare a curentului alternativ este limitată de inductanță, adică cu cât inductanța și frecvența tensiunii sunt mai mari, cu atât valoarea curentului va fi mai mică. AC utilizat pe scară largă în dispozitivele de comunicație (radio, televiziune, telefonie prin fir pe distanțe lungi etc.).
Prezentare pe tema "Inducția electromagnetică. Experimentele lui Faraday" în fizică în format powerpoint. Această prezentare pentru școlari spune cum a fost descoperit fenomenul inducției electromagnetice, ce este acest fenomen și ce legi are. Prezentare auto: profesor Popova I.A.
Fragmente din prezentare
Descoperirea fenomenului de inducție electromagnetică
Fenomenul inducției electromagnetice a fost descoperit de remarcabilul fizician englez M. Faraday în 1831. El constă în apariția unui curent electric într-un circuit conductor închis atunci când fluxul magnetic care pătrunde în circuit se modifică în timp.
Fenomenul inducției electromagnetice
constă în apariţia unui curent electric într-un circuit conductor închis când fluxul magnetic care pătrunde în circuit se modifică în timp.
Fluxul magnetic
- Fluxul magnetic Φ prin zona S a circuitului este mărimea
- Φ = B S cos α
- unde B este mărimea vectorului de inducție magnetică,
- α – unghiul dintre vector și normala la planul conturului
- Unitatea SI a fluxului magnetic se numește weber (Wb)
Legea lui Faraday a inducției electromagnetice
- Regula lui Lenz:
- Atunci când fluxul magnetic se modifică într-un circuit conductor, apare o fem indusă Eind, egală cu rata de modificare a fluxului magnetic prin suprafața delimitată de circuit, luată cu semnul minus:
O modificare a fluxului magnetic care pătrunde într-un circuit închis poate apărea din două motive:
- Fluxul magnetic se modifică datorită mișcării circuitului sau a părților sale într-un câmp magnetic constant în timp.
- Schimbarea în timp a câmpului magnetic cu un circuit staționar.
Concluzii
Fenomenul de inducție electromagnetică se observă în următoarele cazuri:
- mișcarea magnetului față de bobină (sau invers);
- mișcarea bobinelor unul față de celălalt;
- modificarea intensității curentului în circuitul primei bobine (folosind un reostat sau închiderea și deschiderea unui comutator);
- rotația circuitului într-un câmp magnetic;
- rotația magnetului în interiorul circuitului.
Înapoi Înainte
Atenţie! Previzualizările diapozitivelor au doar scop informativ și este posibil să nu reprezinte toate caracteristicile prezentării. Dacă sunteți interesat de această lucrare, vă rugăm să descărcați versiunea completă.
Obiectivele lecției:
- Educativ– dezvăluie esența fenomenului de inducție electromagnetică; Explicați elevilor regula lui Lenz și învățați-i să o folosească pentru a determina direcția curentului de inducție; explicați legea inducției electromagnetice; învățați elevii să calculeze fem indusă în cele mai simple cazuri.
- De dezvoltare– dezvoltarea interesului cognitiv al elevilor, capacitatea de a gândi logic și de a generaliza. Dezvoltați motive pentru învățare și interes pentru fizică. Dezvoltați capacitatea de a vedea legătura dintre fizică și practică.
- Educativ– cultivați dragostea pentru munca elevilor, capacitatea de a lucra în grup. Promovează o cultură a vorbirii în public.
Echipament:
- Manual „Fizică - 11” G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, V.M.Charugin.
- G.N. Stepanova.
- "Fizica - 11". Planuri de lecție pentru manual de G.Ya Myakishev, B.B. Bukhovtsev. autor - compilator G.V. Markina.
- Computer și proiector.
- Material „Biblioteca de mijloace vizuale”.
- Prezentare pentru lecție.
Planul lecției:
Pașii lecției |
Timp |
Metode și tehnici |
| 1. Punct organizatoric: Introducere |
Profesorul comunică tema, scopurile și obiectivele lecției. Slide 1. |
|
| 2. Explicarea materialului nou Definirea conceptelor „inducție electromagnetică”, „curent de inducție”. Introducerea conceptului de flux magnetic. Relația dintre fluxul magnetic și numărul de linii de inducție. Unități de flux magnetic. regula lui E.H. Lenz. Studiul dependenței curentului indus (și f.em. indus) de numărul de spire din bobină și viteza de modificare a fluxului magnetic. Aplicarea EMR în practică. |
1. Demonstrarea experimentelor pe EMR, analiza experimentelor, vizionarea fragmentului video „Exemple de inducție electromagnetică”, Slides 5, 6. 2. Conversație, vizionarea prezentării. Slide 7. 3. Demonstrarea validității regulii lui Lenz. Fragment video „Regula lui Lenz”. Slide-urile 8, 9. 4. Lucrați în caiete, faceți desene, lucrați cu un manual. 5. Conversație. Experiment. Urmărește clipul video „Legea inducției electromagnetice”. Vezi prezentarea. Slide-urile 10, 11. |
|
| 6. Vizualizați prezentarea Slide 12. | 10 | 3. Consolidarea materialului studiat |
| 1. Rezolvarea problemelor Nr. 1819,1821(1.3.5) (Culegere de probleme de fizică 10-11. G.N. Stepanova) | 2 | 4. Rezumând |
| 2.Rezumarea materialului studiat de către elevi. | 1 | 5. Tema pentru acasă |
§ 8-11 (preda), R. Nr. 902 (b, d, f), 911 (scris în caiete)
PROGRESUL LECȚIEI
I. Moment organizatoric .
1. Câmpurile electrice și magnetice sunt generate de aceleași surse - sarcini electrice. Prin urmare, putem presupune că există o anumită legătură între aceste domenii. Această presupunere a găsit confirmare experimentală în 1831 în experimentele remarcabilului fizician englez M. Faraday, în care a descoperit fenomenul inducției electromagnetice. (diapozitivul 1)
Epigraf:
"Gălbează
cade doar pe o cotă
minte pregătită.”
2. O scurtă schiță istorică a vieții și operei lui M. Faraday. (Mesajul elevului). (Diapozitive 2, 3).
II. Fenomenul cauzat de un câmp magnetic alternant a fost observat pentru prima dată în 1831 de M. Faraday. A rezolvat problema: poate un câmp magnetic să provoace apariția unui curent electric într-un conductor? (Diapozitivul 4).
Curentul electric, a argumentat M. Faraday, poate magnetiza o bucată de fier. Nu ar putea un magnet, la rândul său, să provoace un curent electric? Multă vreme această legătură nu a putut fi descoperită. A fost dificil de dat seama de principalul lucru, și anume: un magnet în mișcare, sau un câmp magnetic în schimbare, poate excita un curent electric într-o bobină. (Diapozitivul 5).
(vizionați videoclipul „Exemple de inducție electromagnetică”). (Diapozitivul 6).
Întrebări:
- Ce crezi că determină trecerea curentului electric prin bobină?
- De ce a fost curentul de scurtă durată?
- De ce nu există curent când magnetul se află în interiorul bobinei (Figura 1), când glisorul reostatului nu se mișcă (Figura 2), când o bobină nu se mai mișcă în raport cu cealaltă?
Concluzie: curentul apare atunci când câmpul magnetic se modifică.
Fenomenul de inducție electromagnetică constă în apariția unui curent electric într-un circuit conductor, care fie este în repaus într-un câmp magnetic variabil în timp, fie se mișcă într-un câmp magnetic constant în așa fel încât numărul liniilor de inducție magnetică care pătrund circuitul se schimba.
În cazul unui câmp magnetic în schimbare, principala sa caracteristică B - vectorul de inducție magnetică se poate schimba în mărime și direcție. Dar fenomenul de inducție electromagnetică se observă și într-un câmp magnetic cu constanta B.
Întrebare: Ce se schimba?
Zona străpunsă de câmpul magnetic se modifică, adică. se modifică numărul liniilor de forţă care pătrund în această zonă.
Pentru a caracteriza câmpul magnetic într-o regiune a spațiului, se introduce o mărime fizică - flux magnetic – F(Diapozitivul 7).
Fluxul magnetic F printr-o suprafață S numiți o mărime egală cu produsul mărimii vectorului de inducție magnetică ÎN pe zonă Sși cosinusul unghiului dintre vectori ÎNŞi n.
Ф = ВS cos
Lucru V cos = V n reprezintă proiecția vectorului de inducție magnetică pe normal n la planul de contur. De aceea Ф = В n S.
Unitate de flux magnetic – Wb(Weber).
Un flux magnetic de 1 weber (Wb) este creat de un câmp magnetic uniform cu o inducție de 1 T printr-o suprafață cu o suprafață de 1 m 2 situată perpendicular pe vectorul de inducție magnetică.
Principalul lucru în fenomenul de inducție electromagnetică este generarea unui câmp electric printr-un câmp magnetic alternativ. Într-o bobină închisă ia naștere un curent, care permite înregistrarea fenomenului (Figura 1).
Curentul indus rezultat dintr-o direcție sau alta interacționează cumva cu magnetul. O bobină cu curent care trece prin ea este ca un magnet cu doi poli - nord și sud. Direcția curentului de inducție determină care capăt al bobinei acționează ca pol nord. Pe baza legii conservării energiei, putem prezice în ce cazuri bobina va atrage magnetul și în care îl va respinge.
Dacă un magnet este adus mai aproape de bobină, atunci apare în el un curent indus din această direcție, iar magnetul este în mod necesar respins. Pentru a apropia magnetul și bobina, trebuie făcută o muncă pozitivă. Bobina devine ca un magnet, cu polul cu același nume îndreptat spre magnetul care se apropie de el. Ca niște stâlpi se resping reciproc. Când scoateți magnetul, este invers.
În primul caz, fluxul magnetic crește (Figura 5), iar în al doilea caz scade. Mai mult, în primul caz, liniile de inducție B/ ale câmpului magnetic creat de curentul de inducție care ia naștere în bobină ies din capătul superior al bobinei, deoarece bobina respinge magnetul, iar în al doilea caz intră în acest capăt. Aceste linii sunt prezentate în culori mai închise în figură. În primul caz, bobina cu curent este similară cu un magnet, al cărui pol nord este situat în partea de sus, iar în al doilea caz, în partea de jos.
Concluzii similare pot fi trase folosind experimentul prezentat în figură (Figura 6).
(Vezi fragmentul „Regula lui Lenz”)
Concluzie: Curentul indus care apare într-un circuit închis cu câmpul său magnetic contracarează modificarea fluxului magnetic pe care îl provoacă. (Diapozitivul 8).
regula lui Lenz. Curentul indus are întotdeauna o direcție în care are loc o contracarare a cauzelor care l-au dat naștere.
Algoritm pentru determinarea direcției curentului de inducție. (Diapozitivul 9)
1. Determinați direcția liniilor de inducție ale câmpului extern B (ele părăsesc N și intră în S).
2. Determinați dacă fluxul magnetic prin circuit crește sau scade (dacă magnetul se mișcă în inel, atunci ∆Ф>0, dacă se mișcă în afară, atunci ∆Ф<0).
3. Determinați direcția liniilor de inducție ale câmpului magnetic B′ creat de curentul indus (dacă ∆Ф>0, atunci liniile B și B′ sunt direcționate în direcții opuse; dacă ∆Ф<0, то линии В и
В′ сонаправлены).
4. Folosind regula gimlet (mâna dreaptă), determinați direcția curentului de inducție.
Experimentele lui Faraday au arătat că puterea curentului indus într-un circuit conductor este proporțională cu rata de schimbare a numărului de linii de inducție magnetică care pătrund în suprafața delimitată de acest circuit. (Diapozitivul 10).
Ori de câte ori există o modificare a fluxului magnetic printr-un circuit conductor, în acest circuit apare un curent electric.
FEM indusă într-o buclă închisă este egală cu viteza de modificare a fluxului magnetic prin aria limitată de această buclă.
Curentul din circuit are o direcție pozitivă pe măsură ce fluxul magnetic extern scade.
(Vezi fragmentul „Legea inducției electromagnetice”)
(Diapozitivul 11).
EMF de inducție electromagnetică într-o buclă închisă este numeric egală și opusă ca semn ratei de modificare a fluxului magnetic prin suprafața delimitată de această buclă.
Descoperirea inducției electromagnetice a adus o contribuție semnificativă la revoluția tehnică și a servit drept bază pentru inginerie electrică modernă. (Diapozitivul 12).
III. Consolidarea a ceea ce s-a învățat
Rezolvarea problemelor nr. 1819, 1821(1.3.5)
(Culegere de probleme de fizică 10-11. G.N. Stepanova).
IV. Teme pentru acasă:
§8 - 11 (preda), R. nr. 902 (b, d, f), nr. 911 (scris în caiete)
Referinte:
- Manual „Fizică – 11” G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, V.M.Charugin.
- Culegere de probleme de fizică 10-11. G.N. Stepanova.
- "Fizica - 11". Planuri de lecție pentru manual de G.Ya Myakishev, B.B. Bukhovtsev. autor-compilator G.V..
- Markina
- Culegere de probleme de fizică 10-11. V/m și materiale video. Experimentul școlar de fizică „Inducție electromagnetică” (secțiuni: „Exemple de inducție electromagnetică”, „Regula lui Lenz”, „Legea inducției electromagnetice”)..
A.P. Rymkevici
Fenomenul inducției electromagnetice
minte pregătită.”
„Accidentele fericite vin doar într-o parte a minții pregătite.”
Experiența omului de știință danez Oersted
1820
1777 – 1851
Michael Faraday
1791 – 1867, fizician englez,
Membru de onoare al Sankt Petersburgului
Academia de Științe (1830),
Fondatorul doctrinei câmpului electromagnetic; a introdus conceptele de „electric” și „câmp magnetic”;
a exprimat ideea existenței .
1821 unde electromagnetice
1931 anul: „Transformați magnetismul în electricitate.”
an – a primit curent electric folosind un câmp magnetic
„Inducție electromagnetică” - Cuvânt latin care înseamnă „
indrumare"
Experimentul lui M. Faraday
„Un fir de cupru lung de 203 picioare era înfășurat pe o bobină largă de lemn, iar între spirele sale era înfășurat un fir de aceeași lungime, izolat de primul cu un fir de bumbac.
Când circuitul a fost închis, s-a observat o acțiune bruscă, dar extrem de slabă asupra galvanometrului, și același efect a fost observat la oprirea curentului.
Odată cu trecerea continuă a curentului printr-una dintre spirale, nu a fost posibilă detectarea abaterilor acului galvanometru ... "
Ce vedem?
Concluzie din experiență :
- Se numește curentul care apare în bobină (circuit închis).
inducţie.
- Diferența dintre curentul rezultat și ceea ce știam anterior este că pentru a-l primi nu este necesară nicio sursă de curent.
Concluzia generală a lui Faraday
Curentul de inducție într-o buclă închisă apare atunci când fluxul magnetic se modifică prin zona limitată de buclă.
Inductie electromagnetica este un fenomen fizic constând în apariția unui curent electric într-un circuit conducător, care fie este în repaus într-un câmp magnetic variabil în timp, fie se mișcă într-un câmp magnetic constant în așa fel încât numărul liniilor de inducție magnetică care pătrund în circuit schimbari.
Curentul care ia naștere se numește inducţie .
Care este motivul apariției curent indus în bobină?
Luați în considerare un magnet:
Ce poți spune despre magnet?
Când introducem un magnet în circuitul închis al unei bobine, Ce se schimba pentru el?
Cum se determină direcția curentului de inducție?
Vedem că direcția curentului de inducție este diferită în aceste experimente.
Pe baza legii conservării energiei, omul de știință rus Lenz sugerat regulă , care determină direcția curentului de inducție.
Fizicianul rus Emil Lenz
1804 – 1865
0, dacă se extinde, atunci ∆Ф 0). 3. Determinați direcția liniilor de inducție ale câmpului magnetic B′ creat de curentul indus (dacă ∆Ф 0, atunci liniile B și B′ sunt direcționate în direcții opuse; dacă ∆Ф 0, atunci liniile B și B′ sunt co-regiat). 4. Folosind regula gimlet (mâna dreaptă), determinați direcția curentului de inducție. ∆ Ф se caracterizează printr-o modificare a numărului de linii de inducție magnetică B care pătrund în circuitul „width="640" 1. Determinați direcția liniilor de inducție ale câmpului extern B (care provine din N și sunt incluse în S ).
2. Determinați dacă fluxul magnetic prin circuit crește sau scade (dacă magnetul se mișcă în inel, atunci ∆Ф 0, dacă este extins, atunci ∆Ф 0).
3. Determinați direcția liniilor de inducție ale câmpului magnetic B′ creat de curentul de inducție (dacă ∆Ф 0, atunci liniile B și B′ sunt direcționate în direcții opuse; dacă ∆Ф 0, atunci liniile B și B′ sunt codirecționale).
4. Folosind regula gimlet (mâna dreaptă), determinați direcția curentului de inducție.
∆ F
caracterizat prin schimbare
numărul de linii de inducție magnetică B,
pătrunzând conturul
Formula matematică pentru legea inducției electromagnetice
ε = - ΔΦ/Δ t
ΔΦ/Δ t - viteza de modificare a fluxului magnetic (unități Wb/s )
FEM indusă într-o buclă închisă este egală ca mărime cu rata de modificare a fluxului magnetic prin suprafața delimitată de buclă.
Legea electromagnetică inducţie
EMF de inducție electromagnetică într-o buclă închisă este numeric egală și opusă ca semn ratei de modificare a fluxului magnetic prin suprafața delimitată de această buclă.
Curentul din circuit are o direcție pozitivă pe măsură ce fluxul magnetic extern scade.
Hard disk al computerului.
Inducția electromagnetică în lumea modernă
VCR.
Detector de polițist.
Detector de metale în aeroporturi
Tren cu levitație magnetică
Afișarea videoclipurilor despre aplicarea fenomenului de inducție electromagnetică: detector de metale, înregistrarea informațiilor pe medii magnetice și citirea acestora - disc „Clasele de fizică 7-11. Biblioteca de mijloace vizuale” Complexe educaționale.