ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ

АННОТАЦИЯ

В статье читатель сможет ознакомиться с методикой изучения явления электромагнитной индукции на примере конспекта урока, который способен повысить учебную мотивацию учеников и интерес к данной теме.

Ключевые слова: электромагнитная индукция, конспект урока, эксперимент, закон электромагнитной индукции.

Введение:

В начале девятнадцатого века датский физик Ганс Христиан Эрстед доказал, что электрический ток способен порождать магнитное поле. Это открытие поставило перед учёными того времени одну из самых сложных задач: превратить магнетизм в электричество. Из школьного курса физики нам известно, что эту проблему смог мастерски решить английский-физик Майкл Фарадей в 1831 году, проделав знаменитую серию опытов с катушками индуктивности. Фарадей не только открыл явление электромагнитной индукции, но и установил закон электромагнитной индукции, который в учебниках девятого класса формулируется следующим образом:

Электродвижущая сила электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром.

Явление электромагнитной индукции сложно для понимания школьниками. Понимание закона электромагнитной индукции требует знаний закона Ленца, определения магнитного потока, понятия электродвижущей силы и индукционного тока. В современных школах для лучшего усвоения применяются различные средства наглядности, повышающие уровень понимания и интерес учащихся к теме.

Важно отметить, что изучение явления электромагнитной индукции предлагается учащимся в рамках основной учебной программы, а закон электромагнитной индукции изучается, как правило в профильных классах средней школы.

Основная часть:

Конспект урока по теме: «Изучение явления электромагнитной индукции.»

Класс: 9

Тип урока: урок изучения нового материала

Формы организации работы: фронтальная, индивидуальная.

Цель урока: «Ознакомить учащихся с явлением электромагнитной индукции, закрепить полученные знания при решении конкретных заданий.»

Задачи урока:

Образовательные:

1.) Ознакомить учащихся с сутью явления электромагнитной индукции;

2.) Ознакомить учащихся с опытами Фарадея;

3.) Рассказать ученикам о жизни, деятельности и открытиях Майкла Фарадея.

4.) Закрепить полученные знания на практике.

Воспитательные:

1.) Воспитание интереса к физике, как к учебному предмету;

2.) Воспитание аккуратности при проведении опытов и ведении записей;

3.) Воспитание уважительного отношения к своим одноклассникам.

Развивающие:

1.) Развитие логического мышления учеников;

2.) Развитие устное речи учащихся;

3.) Развитие умения обобщать, сравнивать и обосновывать информацию.

Оборудование: две катушки, соединенная с миллиамперметром, постоянный полосовой магнит.

Ход урока:

1. Организационный этап. (3 минуты).

Проверка готовности учащихся к уроку, приветствие, выявление отсутствующих.

2. Актуализация опорных знаний (6 минут).

Учитель организует фронтальный опрос по ранее пройденному материалу.

Вопросы:

1.) Что такое электрический ток?

Ответ: это направленное движение заряженных частиц.

2.) Что необходимо для существования электрического тока?

Ответ: наличие свободных заряженных частиц (ионов или электронов)

3.) Чем создается магнитное поле?

Ответ: изменяющимся во времени электрическим полем.

4.) Как можно обнаружить магнитное поле?

Ответ: оно определяется по действию на магнитную стрелку

5.) Какая величина характеризует магнитное поле в каждой точке?

Ответ: магнитная индукция

6.) От чего зависит магнитный поток, пронизывающий площадь плоского контура, помещенного в однородное магнитное поле?

Ответ: зависит от модуля вектора магнитной индукции, площади контура и ориентации контура по отношению к направлению магнитных линий.

3. Мотивационный этап (3 минуты).

Предлагается проблемный вопрос: мы знаем, что Эрстед доказал, что электрический ток может создавать магнитное поле, а может ли магнитное поле создавать электричество?

4.) Изучение нового материала (20 минут).

Майкл Фарадей родился в 1791 году в Англии в городе Ньювингтон в семье кузнеца. Он был выходцем из бедной семьи и по большей части, самоучкой. Свое образование он получил в начальной школе. Будучи в четырнадцать лет учеником переплетчика и продавца книг, он воспользовался представившейся ему возможностью много заниматься чтением. Когда ему исполнилось двадцать лет, он начал посещать лекции знаменитого английского ученого Гемфри Дэви и был от них в восторге. Он написал Дэви письмо и в конце концов получил место его ассистента. После путешествия с Дэви по Франции, Италии и Швецарии он делает уже важнейшие самостоятельные открытия. Хотя ему не хватало хорошей математической основы, он был непревзойденным физиком-экспериментатором. Фарадей сделал свое первое важное изобретение в области электричества в 1821 году.

В 1824г. Фарадей избирается членом Лондонского королевского общества. Это было признанием его как ученого. Через год Фарадей становится директором лаборатории, а в 1827г. занимает должность профессора в Королевском институте.

В 1831г. открыл явление электромагнитной индукции.

Постепенно Фарадей отказывался от многих обязанностей, стремясь отдать все свои силы только научным исследованиям.

Фарадей изучал электролиз и установил законы этого явления, исследовал диэлектрические свойства вещества.

В 1845г. он открыл вращение плоскости поляризации света в магнитном поле и явления диа- и парамагнетизма.

Фарадей был не только талантлив, он был красив, его научные лекции пользовались большим успехом. Тем не менее это был скромный человек, безразличный к славе, деньгам, почестям. Он отказался от дворянского рыцарского звания и также отказался стать президентом Британского королевского общества. У него была долгая и счастливая супружеская жизнь, но не было детей. Он умер в 1867 году неподалеку от Лондона.

Демонстрация №1. Движение катушки относительно магнита

Объяснение к демонстрации №1.

Если постоянный магнит вдвигать внутрь катушки, к которой присоединен гальванометр, то в цепи возникает электрический ток. Если магнит выдвигать из катушки, гальванометр также показывает ток, но противоположного направления.

Вопросы обучающимся:

1.) Что вы наблюдаете? (при движении магнита в катушке возникает электрический ток)

2.) Что является необходимым для возникновения тока (движение магнита)

3.) То, что мы можем наблюдать можно назвать физическим…  (явлением электромагнитной индукции)

4.) В чём заключается суть явления электромагнитной индукции? (явление возникновение электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля, пронизывающего этот контур)

Демонстрация №2. Опыт с двумя катушками индуктивности

Объяснение демонстрации № 2.

Производится установка одной в другую. Концы одной из них подключаются с гальванометром. Другая катушка подвергается прохождению тока. При его подаче и отключении стрелка гальванометра изменяет свое положение. В этом случае катушки должны находиться в движении относительно друг друга. Стрелка гальванометра уменьшает значение при его включении.

Учитель просит учащихся найти закон электромагнитной индукции, записать его себе в тетради. Также, выписывает формулу на доске и даёт пояснения.

Закон электромагнитной индукции:

Электродвижущая сила электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром. 

Ɛ= , где скорость изменения магнитного потока,

Ɛ-электродвижущая сила индукции.

5.) Закрепление изученного материала (6 минут).

Учитель предлагает решить следующие задачи у доски по отметку.

Задача №1.

Магнитный поток через контур проводника сопротивлением 0,04 Ом за 3 секунды изменился на 0,013 Вб. Найдите силу тока в проводнике, если изменение потока происходило равномерно.

Задача №2.

Прямой проводящий стержень длиной 40 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. Концы стержня замкнуты гибким проводом, находящимся вне поля. Сопротивление всей цепи 0,5 Ом. Какая мощность потребуется для равномерного перемещения стержня перпендикулярно линиям магнитной индукции со скоростью 10 м/с?

Задача №3.

В проволочное кольцо, присоединенное к баллистическому гальванометру, вставили прямой магнит. При этом по цепи прошел заряд q=50мкКл. Определить изменение магнитного потока через кольцо, если сопротивление цепи гальванометра R=10 Oм.

6.) Рефлексия (2 минуты).

Учитель задаёт классу следующие вопросы:

1.) Что на уроке показалось мне интересным?

2.) Что нового я узнал?

3.) Что было наиболее трудным для понимания?

Заключение: Изучение явления электромагнитной индукции является острой проблемой для учащихся девятых классов, т.к. требует обширного количества знаний по разделу электромагнетизм. Поэтому степень ознакомления учащихся с законом электромагнитной индукции в общеобразовательном классе и в классе с углубленным изучением физики находится на разном уровне. Однако, при помощи наглядной демонстрации опытов Фарадея, грамотного их объяснения можно существенно повысить уровень усвоения материала и интерес учеников к данной теме.

Список литературы:

1. «Физика: учеб. Для 9 кл. общеобразоват. Учреждений/С.В. Громов, Н.А. Родина-4-е изд-М. Просвещение, 2003.-160с.»
2. Калашников С. Г. /Электричество /— 6 — физматлит, 2008. — 624 c.
3. «Физика. 9 класс. Дидактические материалы. «Вертикаль. ФГОС. Автор:
4. А.Е. Марон, Марон Е.А. 2014 года издания.»
5. Пёрышкин А.В., Гутник Е.М. /Физика 9 класс/-1-дрофа, 2014-319 с.