Вывод: Магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие

Момент сил, действующих на рамку с током со стороны магнитного поля: М = 2F∙a∙sin

Максимальный момент сил и его Зависимость от силы тока в рамке, ее площади и индукции магнитного поля (демонстрация). M_max= B∙I∙S. Измерение индукции магнитного поля с помощью рамки с током:

 

Единица индукции магнитного поля в СИ: .

"Я не тружусь более для настоящего, я тружусь для будущего. Будущее принадлежит мне!"

Никола Тесла

Магнитная индукция ( ) – свойство магнитного поля оказывать на рамку с током ориентирующее действие, измеряемое отношением максимального момента сил, действующих на рамку с током в данной точке пространства, к ее площади и силе электрического тока в ней.

Некоторые значения индукции магнитного поля в природе и технике:

Источник	В, Тл
Токи альфа - ритма головного мозга	10-15
Токи, управляющие сокращением сердца	10-14
Типичный телевизионный сигнал	10-11
В одном метре от длинного провода с током 1 А	2∙10-7
На поверхности Земли	10-4
Между полюсами игрушечного постоянного магнита	10-2
Сверхпроводящие исследовательские магниты	10
В атомном ядре, создаваемое валентным электроном	102
Лабораторный взрыв с захваченным магнитным полем	103
Поверхность нейтронной звезды	108

 

На следующих уроках мы научимся рассчитывать индукцию магнитного поля проводников с током. Введение магнитного поля дает определенные преимущества. Если у нас несколько проводников с током, то, рассчитав , и , можно определить индукцию магнитного поля в данной точке и его действия, например, определить максимальный момент сил, действующих на рамку с током в данной области пространства.

 

 

Говорят, что магнитное поле задано, если известна магнитная индукция в каждой его точке!

IV. Задачи:

1. Определить индукцию магнитного поля, если на прямо­угольную рамку с током 5 А, состоящую из 100 витков и помещенную в это поле, действует максимальный вращающий момент 0,003 Н∙м. Размер рамки 20 х 30 мм².

2. По двум одинаковым кольцевым проводникам, имеющим общий центр и расположенным в перпендикулярных плоскостях, текут одинаковые токи. Модуль вектора магнитной индукции в общем центре проводников равен В. Какой будет магнитная индукция в той же точке, если прежний ток пойдет только по одному проводнику?

V. § 61

1. Составить обобщающую таблицу "Магнитная индукция", используя рисун­ки, чертежи и текстовый материал.

"Магнитный эффект электрического тока

имеет круговое движение вокруг него".

Эрстед

Урок 32/14. ЛИНИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

 

ЦЕЛЬ УРОКА: Познакомить учеников с графическим способом изображения магнитных, полей. Научить их рассчитывать индукцию магнитного поля вокруг проводников с током в простых случаях. Ввести понятие магнит­ного потока.

ТИП УРОКА: Комбинированный.

ОБОРУДОВАНИЕ: прибор для наблюдения спектров магнитных полей, блок питания, кодоскоп или ФОС-67, длинный прямой проводник из фольги, звукосниматель от гитары, осциллограф, кольцевой проводник.

ПЛАН УРОКА:

1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Опрос 10 мин

3. Объяснение 25 мин

4. Закрепление 5 мин

5. Задание на дом 2-3 мин

 

II. Опрос фундаментальный:

1. Определение направления индукции магнитного поля: магнитная стрелка, рамка с током, правило правой руки правило буравчика.

2. Измерение магнитной индукции.

Задачи:

1. Какой максимальный вращающий момент действует на рамку с током 3 А в магнитном поле с индукцией 1,2 Тл, если рамка имеет площадь 500 мм² и состоит из 50 витков.

Вопросы:

1. Что первично: магнитное поле или магнитная индукция?

2. Полосовой магнит разделили на две равные части и получили два магнита. Будут ли эти магниты оказывать такое же действие, как и целый магнит?

3. Сильный магнит может удерживать на весу гирлянду из нескольких железных цилиндров. Что будет происходить, если снизу приблизить к гирлянде такой же магнит, обращенный к верхнему магниту одноименным полюсом? А если противоположным?

4. По длинному прямому металлическому проводнику течет электрический ток. Можно ли избавиться от его магнитного поля, устремившись вдоль провода со скоростью, равной средней скорости упорядоченного движения электронов в нем?

III.

Линия, касательная к которой в каждой точке совпадает с направлением магнитного поля, называется линией магнитной индукции. Линии магнитной индукции вокруг прямого проводника с током (индикация с помощью магнитной стрелки и железных опилок). Индукция магнитного поля вокруг длинного прямого проводника с током. Демонстрация зависимости модуля магнитной индукции от силы тока в проводнике и расстояния до него.

 

 

μ – магнитная проницаемость вещества.

Полученная формула является следствием общего закона, называе­мого законом Ампера: Циркуляция магнитной индукции вдоль замкнутого контура равна произведению магнитной постоянной и тока, окруженного контуром.

 

 

Для прямого проводника:

Магнитное поле кольцевого тока (индикация с помощью магнитной стрелки и железных опилок). Спектр магнитного поля зарисовать.

Электрон в атоме тоже движется по окружности (кольцевой ток), поэтому создает магнитное поле. Магнитный дипольный момент кольцевого тока:

 

Магнитное поле соленоида (демонстрация спектра).

Основное назначение соленоида (катушки) – получение однородного магнитного поля с большой магнитной индукцией.

Однородное магнитное поле.

Особенности линий магнитной индукции:

· Всегда замкнутые линии (вихревое поле).

· Не имеют ни начала, ни конца.

При соединении двух полосовых магнитов в один, полюса, существовавшие в области соединения, исчезают, при разделении – появляются вновь (демонстрация). Отдельных магнитных полюсов не существует!

Вопрос: До каких пор можно делить магнит?

Вывод: В природе нет источников магнитного поля.

 

Магнитный поток (Ф) – свойство магнитного поля прони­зывать тела (ввести, как число линий магнитной индукции через площадь контура, ограничивающего тело), измеряемое скалярным произведением магнитной индукции и площади контура, ограничивающего тело.

Единица магнитного потока в СИ: [ Вб ] = [ Тл∙м² ].

Магнитный поток, как и электрический заряд, квантуется, то есть можно принимать лишь значения, кратные величине Ф_о = 2,07∙10^-15 Вб, назы­ваемой квантом потока: Ф =NФ₀.

Пример: Поток естественного магнит­ного поля Земли через площадь 1 мм² равен приблизительно 25000 кван­тов.

Магнитное поле полосового и дугообразного магнитов (демонстрация).

Фарадею магнит рисовался окруженным множеством невидимых и пронизы­вающих все пространство щупалец, с помощью которых полюса этого магнита и притягивают к себе магнитную стрелку.

Дополнительный материал:

Закон Био-Савара-Лапласа: ,

где θ – угол между направлением элемента тока в проводнике и радиус-вектором.

Пользуясь этим законом, покажите, что в прямом проводнике длины l, по кото­рому течет ток силой I в точке, удаленной от проводника на расстояние r, модуль вектора магнитной индукции равен:

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ (явление магниторезистивности): Если на проводник с током действует внешнее магнитное поле, линии которого идут в том же направлении, что и ток, то его сопротивление уменьшается, а если перпендикулярно току – то увеличивается (явление магниторезистивности открыл в 1857 году лорд Кельвин). Благодаря этому эффекту считывается информация с дисков. Считывающая головка с текущим через нее током проходит над намагниченным диском, каждая ячейка которого играет для головки роль внешнего магнитного поля. Поскольку от одной ячейки к другой направление этого поля меняется (нули и единицы), то будет изменяться и ее электрическое сопротивление, а, следовательно, и ток.

IV.Задачи:

1. По тонкой трубе радиусом 5 см течет ток 100 А. Определите индукцию магнитного поля в центре трубы и вне трубы на расстоянии 5 см от ее поверхности.

2. Длинный соленоид намотан в один слой из проволоки диаметром 1 мм. Максимально допустимое значение силы тока, который можно пропустить по этому проводу, равно 5 А. Какой может быть индукция магнитного поля внутри такого соленоида?

3. Определите величину тока в кольцевом проводнике радиусом 20 см, который содержит 8 витков проволоки, если помещенная в центре на острие магнитная стрелка отклонилась на угол 30°. Плоскость кольцевого тока совпадает с плоскостью магнитного меридиана. Горизонтальная составляющая магнитного поля Земли 18 мкТл.

4. По двум длинным параллельным проводам протекают токи I₁ и I₂ в одном направлении. Расстояние между проводами равно r. Найти точку в плоскости рисунка, в которой индукция магнитного поля равна нулю.

Вопросы:

1. Можно ли построить сильный электромагнит, если поставлено условие, чтобы ток был в нем сравнительно слабым?

2. Может ли постоянный магнит иметь нечетное число магнитных полюсов?

3. В центре вертикальной плоской катушки находится магнитная стрелка. Один раз плоскость катушки устанавливается перпендикулярно стрелке, а другой раз – вдоль стрелки. Как будет вести себя стрелка при включении тока в катушке в том и другом случае?

4. По двум параллельным проводникам в одном направлении текут одинаковые токи. Определите направление вектора магнитной индукции в точке между проводниками.

5. Проволочное кольцо с током свободно подвешено на мягких подводящих проводах и охватывает посредине магнит. Что произойдет с кольцом, если изменить направление тока в нем на противоположное направление?

6. Что и как необходимо сделать, чтобы в соленоиде без сердечника индукция магнитного поля выросла в два раза, при уменьшении силы тока вдвое?

7. Докажите, что в центре длинного соленоида на его оси индукция магнитного поля в два раза больше, чем возле его края?

8. Сверхпроводящее кольцо с током перекручивают, превращая его в «восьмерку» из двух одинаковых колец. Затем «восьмерку» складывают так, что получается одно двойное кольцо. Как изменится индукция магнитного поля в центре кольца по сравнению с первоначальной индукцией?

"Я не позволю, чтобы хождение в школу мешало моему образованию"

Гекльберри Финн

V.

§ 61.

1. Изобразите графически результирующее поле двух проводников с током
а) б)

 

2. В одной плоскости лежат два взаимно перпендикулярных проводника с токами I₁ и I₂. Найти геометрическое место точек, в которых индукция магнитного поля равна нулю.

3. К двум произвольным точкам проволочного кольца подвешены идущие радиально провода, соединенные с удаленным источником тока. Показать, что магнитная индукция в центре равна нулю.

4. Предложите проект амперметра, через который не проходит ток.

 

"Требуются очень глубокие знания, чтобы заметить простейшие, но подлинные отношения вещей между собой".

Г.К. Лихтенберг

Урок 33/15. СИЛА АМПЕРА

 

ЦЕЛЬ УРОКА: Научить учащихся рассчитывать модуль и определять направление силы, действующей со стороны магнитного поля на проводник с током.

ТИП УРОКА: Комбинированный.

ОБОРУДОВАНИЕ: Проводник из фольги, блок питания, два дугообразных магнита, магнит из набора "Вихревые токи".

ПЛАН УРОКА:

1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Опрос 10 мин

3. Объяснение 20 мин

4. Закрепление 10 мин

5. Задание на дом 2-3 мин

 

II. Опрос фундаментальный:

1. Линии магнитной индукции.

2. Магнитный поток.

Задачи:

1. Молния ударила в железную мачту высотой 7 м и диаметром 10 см, причем электроны движутся вниз по мачте. Если разность потенциалов между вершиной и основанием мачты равна 20 кВ, то какую величину и направление имеет индукция магнитного поля на расстоянии 50 см северу от мачты?

2. По двум параллельным проводникам бесконечной длины, находящимся на расстоянии 5 см друг от друга, текут токи по 10 А. Определить модуль и направление вектора магнитной индукции в точке, находящейся на расстоянии 3 см от первого проводника и 4 см от второго. Направление токов выбирается произвольно.

3. По кольцу радиуса R течет ток I. Определите индукцию магнитного поля в центре кольца и на его оси, на расстоянии h от центра кольца.

Вопросы:

1. По медной трубе, в направлении ее продольной оси, те ток. Намагнитится ли стальной стержень, помещенный в эту трубу?

2. По четырем параллельным проводникам текут одинаковые токи. Как направлен вектор магнитной индукции в центре квадрата? Направление токов выбирается произвольно.

3. Какие у вас есть гипотезы на природу земного магнетизма?

III. Демонстрация действия магнитного поля на проводник с током (рисунок на доске). Сила Ампера (демонстрация). Эта сила перпендикулярна как индукции магнитного поля, так и проводнику с током. Правило левой руки для определения направления силы Ампера: «Если левую руку (в шутку «... правой ноги...»). Почему так пишешь? Тренировки с дугообразным магнитом и проводни­ком: определение направления тока в проводнике, полюсов магнита, направления действующей на проводник с током силы.

Альтернативный способ определения направления силы Ампера. Круговые линии индукции магнитного поля вокруг проводника с током усиливают линии внешнего магнитного поля по одну сторону проводника и ослабляют по другую его сторону. Проводник с током выталкивается в область более слабого поля.

Позже мы узнаем, что при движении участка замкнутого проводника в магнитном поле, в нем возникает ток такого направления, что этот участок будет выталкиваться из магнитного поля (чтобы получить индукционный ток, надо совершать работу).

«Краб, живущий на мелководье, - настоящий политик.

Когда опасность угрожает ему сверху,

он смотрит прямо перед собой и убегает вбок».

Автор неизвестен

Настоящий политик думает одно, говорит другое, а делает третье. Политика – дело тонкое. Видел ли кто, как писает комар? Так политика еще тоньше!

Количественное исследование зависимости силы Ампера от модуля вектора магнитной индукции, силы тока в проводнике, длины активной части проводника, угла между направлением магнитной индукции и направление тока.

Если поле неоднородно, то .

Взаимодействие параллельных токов (последовательные рассуждения с выводом формулы):

Взаимодействие токов противоположного направ­ления (рисуют и рассуждают ученики). "Токовые весы": Один ампер (1 А) равен силе постоянного тока, который, протекая по двум длинным прямолинейным параллельным проводникам, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, создает на участке проводника длиной 1 м силу 2∙10^-7 Н.

Применения:

1. С помощью сильного магнита можно установить, постоян­ный или переменный ток течет по проводу (демонстрация).

2. Громкоговоритель (демонстрация на модели). Обозначение на схемах:

3. Магнитная индукция ( ) – свойство магнитного поля действовать на проводник с током с некоторой силой, измеряемое в данной точке отношением максимальной силы, действующей на проводник, к его длине и силе тока в нем.

Историческая справка: Лаплас присутствовал на первой публичной демонстрации опыта Ампера. Публика уже расходилась, и Лаплас у выхода стал ждать ассистента …, хлопнув его по плечу и, пристально глядя на него, спросил: «А не вы ли это, молодой человек, подталкивали провод?»

Близорукостью Ампера безжалостно пользовались школьники, которых он учил. Видя, что их преподаватель пишет крупнее, чтобы было видно всем, дети стали прикидываться близорукими и просить, чтобы он писал еще крупнее. Ничего не подозревавший Ампер дошел до того, что на большой доске писал всего одно слово.

IV.Задачи:

1. В одном из больших ускорителей заряженных частиц мед­ные шины обмотки электромагнита имеют длину 25 м, находятся на расстоянии 10 см (от оси до оси) друг от друга и проводят импульсный ток, достигающий 7000 А. Какая сила действует между этими шинами?

2. Горизонтальные рельсы находятся на расстоянии 0,3 м друг от друга. На них лежит стержень, перпендикулярный рельсам. Какой должна быть минимальная индукция магнитного поля для того, чтобы стержень начал двигаться, если по нему пропустить ток силой 50 А? Коэффициент трения стержня о рельсы равен 0,2, а его масса 0,5 кг.

3. По проволочному кольцу радиуса R течет ток I. Кольцо находится в однородном магнитном поле с индукцией , перпендикулярной плоскости контура. Чему равна сила натяжения кольца?

V. § 62 Упр. 11 № 1-3.

1. Подготовить пятиминутное сообщение о жизни и научной деятельности Ампера.

2. Докажите, что сила Ампера, действующая на замкнутый проводник с током в магнитном поле, равна нулю?

"Измеряй все, что можешь измерить,

и сделай таковым все, не подлежащее измерению".

Галилей

Урок 34/16. ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

 

ЦЕЛЬ УРОКА: Познакомить учеников с принципом действия электроизмери­тельных приборов магнитоэлектрической системы и другими практическим применениями основного свойства магнитного поля.

ТИП УРОКА: Комбинированный.

ОБОРУДОВАНИЕ: Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы, громкоговоритель, звуковой генератор, электродвигатель постоянного тока, диафильм "Электроизмерительные приборы".

ПЛАН УРОКА:

1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Опрос 10 мин

3. Объяснение 20 мин

4. Закрепление 10 мин

5. Задание на дом 2-3 мин

 

II. Опрос фундаментальный:

1. Сила Ампера.

2. Взаимодействие параллельных токов.

Задачи:

1. Прямолинейный проводник длиной 2 м, по которому пропущен ток 4,5 А, помещен в однородное магнитное поле с индукцией 0,5 Тл, перпендикулярно к линиям индукции. Проводник сместился на 20 см под действием сил поля. Вычислите работу магнитного поля при указанном смещении проводника.

2. В однородном магнитном поле, индукция которого равна 0.25 Тл и направлена вертикально вверх, находится подвешенный на тонких проволочках горизонтально проводник массой 10 г и длиной 20 см. На какой угол от вертикали отклоняются проволочки, поддерживающие проводник, если по нему пропустить ток силой 2 А?

3. По длинному соленоиду, имеющему N витков и длину l, идет ток I. Найти давление Р, действующее на боковую поверхность соленоида.

4. Тонкая невесомая проводящая эластичная лента, длина которой 20 см и коэффициент жесткости 20 Н/м, закреплена в расправленном недеформированном состоянии во внешнем магнитном поле с индукцией 0,8 Тл, перпендикулярном к ней. При пропускании через ленту тока она приобретает форму дуги окружности радиусом 30 см. Найдите силу тока и докажите, что форма ленты действительно дуга окружности.

Вопрос:

1. Как будут взаимодействовать между собой витки соленоида, если по ним потечет: а) постоянный ток; б) переменный ток?

2. Почему “гудят” провода в линиях электропередачи?

3. Почему замкнутый подвижный проводник, по которому идет ток, стремится принять форму кольца, даже если он не находится в магнит­ном поле?

4. Громоотвод был соединен с землей при помощи тонкостенной металлической трубки. Почему после удара молнии трубка превратилась в стержень?

5. Действует ли проводник с током на магнитное поле?

6. Почему скрещенные токи стремятся расположиться параллельно друг другу?

7. Объясните принцип действия электромагнитной пушки. На испытаниях в США электромагнитная пушка за 5 минут накопила в своих аккумуляторах 33 МДж энергии и в мощной вспышке выбросила 10-киллограмовую болванку за 10 секунд со скоростью впятеро выше скорости звука на расстояние 200 км.

8. По двум жестким прямолинейным незаряженным проводам, скрещивающимся под прямым углом, пропускают токи I₁ и I₂. Как будет меняться взаимное расположение проводов сразу после включения токов?

9. Докажите, что сила Ампера, действующая на проводник в однородном магнитном поле, не зависит от формы проводника.

 

III.Электроизмерительный прибор, его назначение. Приборы магнито­электрической системы (объяснение по кадрам диафильма). Принцип действия прибора (рисунок в тетрадь).

M_max=IBNS – максимальный вращающий момент, действующий на рамку током в магнитном поле. Он максимален, если угол между векторами и равен 90°, а если угол равен 0°, то и момент равен нулю (демонстрация). Поэтому, в общем случае, момент сил, действующих со стороны магнитного поля на рамку с током, определяется формулой:

M_мах = IBNS →

- магнитный дипольный момент катушки с током или, например, магнитной стрелки.

Громкоговоритель, как прибор магнитоэлектрической системы. Принцип его действия. Обозначение на электросхемах:

 

Электродвигатель постоянного тока, как прибор магнитоэлектрической системы. Принцип его действия. Обозначение на электросхемах:

 

IV.Задачи:

1. Индукция однородного магнитного поля 0,5 Тл. Найти момент сил, действующих на замкнутый виток площадью 25 см² с током 2 А, если угол между нормалью к витку и магнитной индукцией равен 30°.

2. Для подъема грузов на валу электромотора постоянного тока укреплен барабан радиусом 10 см, на который намотан трос. Определите максимальную массу груза, который можно поднять таким способом, если площадь обмотки якоря 150 см², число витков в обмотке 20, индукция магнитного поля 1,2 Тл, а максимальная сила тока 20 А.

3. Магнитная стрелка компаса совершает колебания в магнитном поле Земли. Масса стрелки 3 г, длина 6 см и магнитный момент 3,14 А∙м². Найти период колебаний стрелки, если горизонтальная составляющая магнитного поля Земли 18 мкТл.

4. Квадратная рамка со стороной 0,1 м расположена около длинного провода, сила тока в котором равна 100 А. Две стороны рамки параллельны проводу и отстоят от него на расстоянии 0,2 м. Чему будет равен вращающий момент, действующий на рамку, если сила тока в рамке буде равна 10 А?

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ: Никола Тесла и Томас Эдисон.

В 1884 г. 28 летний Никола Тесла приехал в Нью-Йорк без копейки денег. Весной 1885 г. Эдисон пообещал Тесла, который работал в его компании, 50000$, если тот сумеет конструктивно улучшить электрические машины постоянного тока, придуманные Эдисоном. Никола Тесла активно взялся за работу и вскоре представил 24 модификации этих машин. Одобрив все усовершенствования, Эдисон отказал Тесла в вознаграждении, заметив, что эмигрант плохо понял его условия, поскольку не знает американского юмора. Тесла немедленно уволился. С осени 1886 г. и до весны молодой изобретатель вынужден был перебиваться на подсобных работах – рыл канавы, «спал, где придётся, и ел, что найдет».

V. §§ 63-64.

1. Пружина, изготовленная из проводящего материала, имеет длину ℓ и радиус r. Число ее витков N, зазор между витками можно считать малым. Коэффициент жесткости пружины k. Оцените деформацию пружины при пропускании по ней тока силой I.

"Не слушай учения тех мыслителей, доводы кото­рых

не подтверждаются экспериментом".

Леонардо да Винчи

Урок 35/17. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1:

"НАБЛЮДЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

НА ПРОВОДНИК С ТОКОМ".

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Пронаблюдать и описать действие магнитного поля на проводник с током. Рассмотреть возможные практические применения этого свойства магнитного поля.

ТИП УРОКА: Лабораторная работа.

ОБОРУДОВАНИЕ: Магнит полосовой, катушка-виток, сердечник, блок питания, ключ, соединительные провода, реостат, штатив с муфтой и лапкой.

ПЛАН УРОКА:

1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Краткий инструктаж 5 мин

3. Выполнение работы 30 мин

4. Подведение итогов 5 мин

5. Задание на дом 2-3 мин

 

II. Краткий инструктаж: Определение направления электрического тока в катушке и направления ее магнитного поля. Каков предполагаемый характер взаимодействия (притяжение или отталкивание) катушки с магнитом. Эксперимен­тальная проверка предположения. Зарисовка характерных положений катушки и магнита. Как будет взаимодействовать катушка с магнитом: а) при увеличении силы тока в катушке; б) при увеличении индукции магнитного поля (более "сильный" магнит); в) при изменении угла между направлением нормали к катушке и магнитной индукцией?

III.

Выполнение работы.

· Обозначить полюса магнита и катушки. Как зависит максимальное расстояние, на котором еще наблюдается действие магнитного поля на катушку, от наличия в ней сердечника?

· Обозначение полюсов магнита и катушки. Как зависит максимальное расстояние, на котором еще наблюдается действие магнита на катушку с сердечником, от силы тока?

· Зарисовка характерных положений магнита и катушки, обозначение полюсов магнита и катушки.

Выводы.

Дополнительное задание: определение полюсов у керамического магнита.

IV. Практические применения свойства: 1) приборы для измерения силы тока; 2) приборы для измерения индукции магнитного поля; 3) электроизмерительные приборы; 4) электродвигатели и громкоговорители.

V.

1. Проволока, по которой идет ток, лежит в плоскости, перпендикулярно: магнитному полю. Доказать, что сила, действующая на проволоку, не зависит от ее формы.

 

 

"Высшим долгом физиков является поиск тех общих элементарных законов,

из которых путем чистой дедукции можно получить картину мира".

А. Эйнштейн

Урок 36∕18. ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ДВИЖУЩУЮСЯ

ЗАРЯЖЕННУЮ ЧАСТИЦУ

ЦЕЛЬ УРОКА: Научить учащихся определять направление и модуль силы, действующей со стороны магнитного поля на движущуюся заряженную частицу. Рассмотреть возможные практические применения этого явления

ТИП УРОКА: Комбинированный.

ОБОРУДОВАНИЕ: Высоковольтный выпрямитель, трубка для изучения свойства катодных лучей, дугообразный магнит, электронный осциллограф, кино­фрагмент "Сила Лоренца", таблица "Циклотрон".

ПЛАН УРОКА:

1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Опрос 10 мин

3. Объяснение 25 мин

4. Закрепление 5 мин

5. Задание на дом 2-3 мин

II.Опрос фундаментальный:

Электроизмерительные приборы.

Задача:

1. По горизонтальному проводу длиной 20 см и массой 2 г течет ток силой 5 А. Определить индукцию магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы он висел не падая (гроб Магомета).

2. Плоская рамка, состоящая из 50 витков тонкой проволоки, подвешена на бронзовой ленточке между полюсами электромагнита. При силе тока в рамке 1 А она повернулась на угол 15⁰. Определите модуль вектора магнитной индукции в том месте, где находится рамка, если известно, что при закручивании ленточки на 1⁰ возникает момент силы упругости 9,8∙10^-6 Н∙м. При отсутствии тока плоскость рамки составляет с направлением поля угол 30⁰. Площадь рамки 10 см².

3. Найти отношение сил кулоновского отталкивания и силы амперова притяжения двух параллельных пучков, состоящих из электронов, прошедших ускоряющую разность потенциалов 10 кВ.

Вопросы:

1. Объясните, почему прямоугольный проволочный виток с током всегда будет стремиться установиться в магнитном поле так, чтобы плоскость витка была перпендикулярна к полю. Как действуют силы на виток в таком положении? Где это явление можно использовать в технике?

2. Около длинного полосового магнита, установленного вертикально, расположен гибкий свободный проводник. Как расположится проводник, если по нему пропустить ток сверху вниз?

3. Два длинных проводника, по которым течет одинаковый ток, пересекаются, не соприкасаясь, под прямым углом. Опишите магнитные силы, с которыми один проводник действует на другой.

4. Как будет вести себя магнитный диполь (кольцевой ток) у края соленоида?

5. В одном из двух одинаково длинных «черных ящиков» находится постоянный магнит, а в другом – длинная катушка из медной проволоки, подключенная к батарейке. Как определить, в каком из них находится постоянный магнит?

III.

Действие магнитного поля на проводник с током (демонстрация). На что действует магнитное поле? На ток (упорядоченно движущиеся заряженные частицы)?!

I = q₀nυS; F = Nq_0·υB·sinα

FM = q0υB·sinα

Сила, действующая со стороны магнитного поля на каждую движущуюся заряженную частицу (магнитная сила):

 

Анализ формулы:

1. Магнитное поле действует только на движущиеся заряженные частицы. Магнитная сила – относительна!