ЗАКОН ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ В КУРСЕ ФИЗИКИ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ И ОСОБЕННОСТИ ЕГО ИЗУЧЕНИЯ

АННОТАЦИЯ

Статья ознакомит читателя с хронологией изучения явления электромагнитной индукции и закона Фарадея в средней школе, а также с особенностями отбора учебного материала для изучения закона электромагнитной индукции.

Ключевые слова: магнитный поток, электромагнитная индукция, закон Фарадея, урок.

Введение:

Явление электромагнитной индукции, открытое в начале девятнадцатого века великим английским физиком Майклом Фарадеем стало толчком для углубленного изучения электромагнитного поля и его закономерностей.  В школьном курсе физики часто определяют явление электромагнитной индукции, как явление возникновения индукционного (направленного) тока в контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.

Так, благодаря открытию индукционного тока стало возможным преобразование механической энергии в электрическую, что послужило основой   работы генератора переменного тока. Принцип действия генератора основан на появлении направленного тока в рамке, вращающейся в однородном магнитном поле.

Также, помимо преобразования механической энергии, реализовалось превращение тепловой энергии в электрическую. Этот факт лежит в основе работы печей индукционного нагрева. Многие медицинские приборы, которые спасают жизнь людям, также построены на явлении электромагнитной индукции.

Поэтому, важность открытия электромагнитной индукции, нельзя переоценить, потому что технические средства жизни современного человека основаны на ней.

Основная часть:

Пункт №1. Этапы изучение закона электромагнитной индукции в курсе физики средней школы.

Важным этапом в понимании закона Фарадея (закона электромагнитной индукции) явление знание о магнитном потоке.

Учащиеся девятых классов должны знать, что магнитный поток, который создаётся однородным магнитным полем сквозь площадку в нём, равен произведению индукции этого магнитного поля на величину площади этой площадки и на косинус угла между нормалью, построенной к поверхности площадки и вектором магнитной индукции.

Также, необходимо обратить внимание учеников на то, что магнитный поток может быть положительным и отрицательным. Это зависит от значения косинуса угла между нормалью к контуру и индукцией магнитного поля. Если косинус угла является положительным, то по определению, и магнитный поток будет положительным, а если отрицательным, то и магнитный поток меняет знак на противоположный.

Важно рассказать ученикам средней школы об особенности магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур. Поскольку, магнитные линии непрерывны и замкнуты сами на себя, то число входящих отрицательных линий замкнутого контура будет равно числу выходящих линий, которые создают по модулю такой же магнитный поток, но положительный по знаку. Напоминая ученикам о том, что физический смысл магнитного потока говорит о том, магнитный поток через некоторую площадку (контур) равен количеству магнитных линий, пересекающих эту площадку, приходим к выводу, что магнитный поток через замкнутую поверхность равен нулю.

После, ознакомления учеников девятого класса с определением магнитного потока, следует приступить к изучению явления электромагнитной индукции. Для этого можно использовать научно-исследовательский метод педагогики. Его можно реализовать следующим образом, например, продемонстрировать учащимся опыт Фарадея с внесением и вынесением постоянного магнита из катушки, замкнутой на гальванометр. И спросить, что является причиной отклонения стрелки гальванометра. Ученики начнут искать выход из проблемной ситуации, анализировать данные учебника и пройденный материал, выдвигая гипотезы. Этот метод позволяет активизировать познавательную деятельность учащихся и повысить интерес к изучаемой теме.

Далее, можно приступить к непосредственному изучению закона электромагнитной индукции.

Пункт №2. Материал необходимый для изучения закон электромагнитной индукции.

Определение закона Фарадея для плоского контура.

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:

Знак «–» в формуле позволяет учесть направление индукционного тока. Индукционный ток в замкнутом контуре имеет всегда такое направление, чтобы магнитный поток поля, созданного этим током сквозь поверхность, ограниченную контуром, уменьшал бы те изменения поля, которые вызвали появление индукционного тока.

Определение закона Фарадея для катушки.

Если контур состоит из ​N​ витков, то ЭДС индукции:

Движущийся в магнитном поле проводник, по которому протекает индукционный ток, испытывает магнитное торможение. Полная работа силы Лоренца равна нулю.

Количество теплоты в контуре выделяется либо за счет работы внешней силы, которая поддерживает скорость проводника неизменной, либо за счет уменьшения кинетической энергии проводника.

Заключение:

Явление электромагнитной индукции очень сложно для понимания учащимся средней школы, поэтому важно относится систематизировано и последовательно к его изучению. Ведь, основной закон электромагнитной индукции требует огромной базы изученного ранее материала и его понимания. Педагог может активно применять различные педагогические методики для повышения уровня знаний и интереса учеников к данной теме.

Список литературы:

1. Бабанский Ю.К. Методы обучения в современной общеобразовательной школе.-М.: Просвещение, 1985. - 208 с.
2. Пёрышкин А.В., Гутник Е.М. /Физика 9 класс/-1-дрофа, 2014-319 с.
3. Калашников С. Г. /Электричество /— 6 — физматлит, 2008. — 624 c.