Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Загрузка...

Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

ЗАРЯЖЕННУЮ ЧАСТИЦУ




V.

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.

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 мели 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:

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

Громкоговоритель (демонстрация на модели). Обозначение на схемах:

 

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:

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?

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.

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.

Подготовить пятиминутное сообщение о жизни и научной деятельности Ампера.

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:

Вступительная часть 1-2 мин

Опрос 10 мин

Объяснение 20 мин

Закрепление 10 мин

Задание на дом 2-3 мин

 

II. Опрос фундаментальный:

1. Сила Ампера.

2. Взаимодействие параллельных токов.

Задачи:

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.

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?

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

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:

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

Почему “гудят” провода в линиях электропередачи?

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

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

Действует ли проводник с током на магнитное поле?

Объясните принцип действия электромагнитной пушки.

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?

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).

Mmax=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:

Mмах = 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:

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°.

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.

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.

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. Никола Тесла 28 летний Никола Тесла приехал в Нью-Йорк без копейки денег. Весной 1865 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.

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 дугообразный с сердечником, катушка-виток, блок питания, ключ, соединительные провода, реостат.

ПЛАН УРОКА:

Вступительная часть 1-2 мин

Краткий инструктаж 5 мин

Выполнение работы 30 мин

Подведение итогов 5 мин

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. 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.

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

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:

Вступительная часть 1-2 мин

Опрос 10 мин

Объяснение 25 мин

Закрепление 5 мин

Задание на дом 2-3 мин

II.Опрос фундаментальный:

Электроизмерительные приборы.

Задача:

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).

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.

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

Вопросы:

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?

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

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

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

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?





Дата добавления: 2015-07-02; Просмотров: 885; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ip: 54.145.113.2
Генерация страницы за: 0.017 сек.