План-конспект урока по физике. Тема: Вихревое электрическое поле

Цель урока : сформировать понятие, что ЭДС индукции может возникать или в неподвижном проводнике, помещенном в изменяющееся магнитное поле, или в движущемся проводнике, находящемся в постоянном магнитном поле; закон электромагнитной индукции справедлив в обоих случаях, а происхождение ЭДС различно.

Ход урока

Проверка домашнего задания методом фронтального опроса и решения задач

1. Какая величина изменяется пропорционально скорости изменения магнитного потока?

2. Работа, каких сил создает ЭДС индукции?

3. Сформулировать и записать формулу закона электромагнитной индукции.

4. В законе электромагнитной индукции стоит знак «минус». Почему?

5. Какова, ЭДС индукции в замкнутом витке провода, сопротивление которого 0,02 Ом, а индукционный ток 5 А.

Решение. Ii = ξi /R; ξi= Ii·R; ξi= 5·0,02= 0,1 B

Изучение нового материала

Рассмотрим, как возникает ЭДС индукции в Неподвижном проводнике, находящимся в переменном магнитном поле. Проще всего это понять на примере работы трансформатора.

Одна катушка замыкается на сеть переменного тока, если вторая катушка замкнута, то в ней возникает ток. Электроны в проводах вторичной обмотки придут в движение. Какие же силы двигают свободные электроны? Магнитное поле сделать этого не может, так как действует только на движущиеся электрические заряды.

Свободные электроны приходят в движение под действием электрического поля, которое было создано переменным магнитным полем.

Таким образом, мы подошли к понятию нового фундаментального свойства полей: Изменяясь во времени, магнитное поле порождает электрическое поле. Этот вывод сделал Дж. Максвелл.

Таким образом, в явлении электромагнитной индукции – главное – это создание магнитным полем электрического поля. Это поле приводит в движение свободные заряды.

Структура этого поля другая, чем у электростатического. Оно не связано с электрическими зарядами. Линии напряженности не начинаются на положительных и не заканчиваются на отрицательных зарядах. Такие линии не имеют начала и конца – это замкнутые линии похожие на линии индукции магнитного поля. Это вихревое электрическое поле.

ЭДС индукции в неподвижном проводнике, помещенном в переменное магнитное поле равна работе вихревого электрического поля перемещающего заряды вдоль этого проводника.

Токи Фуко (французский физик)

Польза и вред индукционных токов в массивных проводниках.

Где применяют ферриты? Почему в них не возникают вихревые токи?

Закрепление изученного материала

- Объяснить природу сторонних сил действующих в неподвижных проводниках.

Разница между электростатическим и вихревым электрическими полями.

Плюсы и минусы токов Фуко.

Почему не возникают вихревые токи в ферритовых сердечниках?

Вычислить ЭДС индукции в контуре проводника, если магнитный поток изменился за 0,3 с на 0,06 Вб.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ Причина возникновения электрического тока в неподвижном проводнике - электрическое поле. Всякое изменение магнитного поля порождает индукционное электрическое поле независимо от наличия или отсутствия замкнутого контура, при этом если проводник разомкнут, то на его концах возникает разность потенциалов; если проводник замкнут, то в нем наблюдается индукционный ток.

Вихревое поле. Индукционное электрическое поле является вихревым. Направление силовых линий вихревого электрического поля совпадает с направлением индукционного тока. Индукционное электрическое поле имеет совершенно другие свойства в отличии от электростатического поля.

Электрическое поле - вихревое поле. электростатическое поле 1. создается неподвижными электрическими зарядами 2. силовые линии поля разомкнуты - - потенциальное поле 3. источниками поля являются электрические заряды 4. работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути = 0. индукционное электрическое поле (вихревое электрическое поле) 1. вызывается изменениями магнитного поля 2. силовые линии замкнуты - - вихревое поле 3. источники поля указать нельзя 4. работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути = ЭДС индукции

Вевчеренкова А.Н. учитель физики г.Тобольск

Открытый урок по теме "Электрическое поле. Проводники и диэлектрики"

Класс: 8А

Дата: 09.12.16

Цель урока : Сформировать представления учащихся об электрическом поле и его свойствах, проводниках и диэлектриках. Отработать понятия: электризация тел, электрический заряд, взаимодействие зарядов, два вида электрических зарядов.

Тип урока : комбинированный

Форма урока : урок взаимообучения

Формируемые умения : наблюдать, сравнивать, анализировать

План урока :

Организационный момент.

Учитель приветствует учащихся. Отмечает присутствующих.

Работа у доски. Повторение

На прошлом уроке, мы изучили виды зарядов и правила взаимодействия этих зарядов. Я предлагаю вам следующее задание: на доске нарисованы взаимодействия зарядов. Необходимо определить «знак» заряда шарика со знаком вопроса.

Учитель :

Итак, ребята, мы повторили два важных свойства наэлектризованных тел: одноименные заряды отталкиваются, а разноименные заряды притягиваются.

А теперь давайте вспомним, какое тело называется наэлектризованным или что такое статическое электричество?

Сегодня на уроке мы продолжаем изучать тему электризации, а для того, чтобы узнать тему сегодняшнего урока, нам необходимо проверить домашнее задание. На дом вам был задан кроссворд. Проверим, что у вас получилось.

Проверка домашнего задания. Постановка цели и задачи урока.

Вопросы:

Из чего состоят вещества?

Кинетическая, внутренняя, потенциальная, что это?

Какую величину на Руси измеряли в верстах в час ?

Какой элемент в периодической таблице Менделеева находится под номером три ?

Назовите прибор для измерения температуры .

Назовите тепловой процесс, сопровождающийся интенсивным испарением жидкости по всему объему .

Назовите единицу, в которой измеряется время .

Назовите создателя температурной шкалы .

Мера инертности и гравитации .

Как называется тепловой процесс, в котором происходит переход из газообразного состояния в жидкое ?

Из чего состоят молекулы?

ДВС расшифровывается как … внутреннего сгорания .

Как называется процесс обратный кристаллизации ?

Назовите первый химический элемент в таблице Д.И.Менделеева.

Назовите единицу, в которой измеряется количество теплоты .

Назовите один из примеров конвекции воздуха в огромных масштабах ?

Ключевое слово ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

Эти ключевые слова и будут темой нашего сегодняшнего урока. (записывают тему урока и число в тетради)

Цель: сегодня на уроке мы узнаем что такое электрическое поле; узнаем чем отличаются проводники и диэлектрики; приведем примеры веществ, которые являются проводниками и непроводниками электричества.

Итак, мы знаем, что Заряженные тела действуют друг на друга, хотя на первый взгляд нет никакого посредника между ними . Так как электрическое взаимодействие происходит не только в воздухе, но и в вакууме.

Изучением взаимодействия электрических зарядов занимались английские физики Майкл Фарадей и Джеймс Максвелл, этих ученых вы видите на экране.

Выводы, сделанные этими великими учеными, заключается в том, что вокруг заряженных тел существует среда, благодаря которой и осуществляется электрическое взаимодействие . Пространство, окружающее один заряд, взаимодействует на пространство, окружающее другой заряд и наоборот. Посредником в этом взаимодействии будет являться электрическое поле.

Чтобы узнать более подробно об этом особом виде материи, о том, что называют проводниками и диэлектриками, я подготовила для вас задания, выполнять эти задания вы будете в мини группах. На выполнение задания отводится 10 минут, после чего каждая группа представляет свои ответы на вопросы.

Самостоятельная работа по карточкам по теме “Электрическое поле. Проводники и непроводники электричества”

Группа I вопросы:

Какими приборами проверяют наличие заряда?______________________________

Что такое электрическое поле?____________________________________________

_____

Какие тела называются проводниками?______________________________________

_______________________________________________________________________

Приведите примеры проводников:__________________________________________

_______________________________________________________________________

Группа II вопросы:

Что такое диэлектрики?________________________________________________

____________________________________________________________________

Приведите примеры диэлектриков: ______________________________________

____________________________________________________________________

Как называются тела, изготовленные из диэлектриков? _____________________

____________________________________________________________________

Группа III вопросы: ( для того, чтобы ответить на вопросы воспользуйтесь сетью Интернет)

В каких профессиях используются знания об электрическом поле, проводниках и диэлектриках? ___________________________________________________________

________________________________________________________________________

В каких ВУЗах обучают этим профессиям? ___________________________________

_________________________________________________________________________

Изучение нового материала

При ответах на вопросы, основные моменты остальные группы записывают себе в тетради.

Наши органы чувств не воспринимают электрическое поле (например, мы не можем его потрогать). Но оно окружает любое заряженное тело.

Главное свойство электрического поля заключается в его способности действовать на электрические заряды с некоторой силой.

Сила, с которой электрическое поле действует на внесенный в него электрический заряд, называется электрической силой.

Опыт: султанчик + эбонитовая палочка с мехом.

Проведем эксперимент: Зарядим эбонитовую палочку с помощью трения о мех, поднесем её к султанчику.

Что происходит с султанчиком? (лепестки султанчика начинают притягиваться к палочке)

Почему султанчик притягивается к эбонитовой палочке? (т.к. на лепестках распределился положительный заряд, сама палочка имеет отрицательный заряд, а разноименные заряды притягиваются)

Что мы можем сказать про действие электрического поля вблизи султанчика и на расстоянии от него?

вывод : Вблизи заряженных тел действие поля сильнее, а по мере удаления от них поле ослабевает.

Ленточки султанчиков располагаются вдоль силовых линий электрического поля – то есть вдоль линий, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с вектором силы, действующей со стороны поля на помещенный в эту точку заряд.

Закрепление материала.

Чем отличается пространство, окружающее заряженное тело, от пространства, окружающее незаряженное тело? (Существованием электрического поля)

Как можно обнаружить электрическое поле? (При внесении электрического заряда)

Если к заряженному металлическому шарику прикоснуться пальцем, он теряет практически весь заряд. Почему? (Так как человек хороший проводник)

Достаточно ли просто прикоснуться электрометра заряженной эбонитовой палочкой, чтобы стрелка отклонилась? (Да)

Домашнее задание: §26,27,31 прочитать.

Задание на выбор:

Упражнение 19;
Экспериментальное задание на стр. 78 (результат описать в тетради);
ЭССЕ на тему «Жизнь без электрического поля»;

Список литературы:

1. Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений. – 8-е изд., доп. – М.: Дрофа, 2006. – 191.

Слайд 2

Проверка домашнего задания

Сообщение о Э.Х. Ленце (подготовленное учеником)

Слайд 3

Физический диктант:

1. В чем заключается явление электромагнитной индукции? 2. При каком условии возникает ток в замкнутом проводящем контуре? 3.-4 Продолжите фразы: 3. Магнитным потоком через поверхность площадью S называют величину… 4. Согласно правилу Ленца возникающий в замкнутом контуре индукционный ток…

Слайд 4

5. Сформулируйте Закон электромагнитной индукции. 6. 7. 8. S N V Проводник движется поперек линий магнитного поля справа налево. Определите направление индукционного тока. V Определите направление вектора магнитной индукции и полярность постоянного магнита. S Определите полярность напряжения индукции.

Слайд 5

Вихревое электрическое поле.

Когда возникает ЭДС индукции? ЭДС индукции возникает либо в неподвижном проводнике, помещенном в изменяющееся со временем поле, либо в проводнике, движущемся в магнитном поле, которое может и не меняться со временем.

Слайд 6

Слайд 7

МАКСВЕЛЛ (Maxwell) Джеймс Клерк (Clerk) (1831-79), английский физик, создатель классической электродинамики, один из основоположников статистической физики, организатор и первый директор (с 1871) Кавендишской лаборатории. Развивая идеи М. Фарадея, создал теорию электромагнитного поля (уравнения Максвелла); ввел понятие о токе смещения, предсказал существование электромагнитных волн, выдвинул идею электромагнитной природы света. Установил статистическое распределение, названное его именем. Исследовал вязкость, диффузию и теплопроводность газов. Показал, что кольца Сатурна состоят из отдельных тел. Труды по цветному зрению и колориметрии (диск Максвелла), оптике (эффект Максвелла), теории упругости (теорема Максвелла, диаграмма Максвелла - Кремоны), термодинамике, истории физики и др.

Слайд 8

Изменяясь во времени, магнитное поле порождает электрическое поле

Слайд 9

Слайд 10

Работа вихревого электрического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль замкнутого неподвижного проводника численно равна ЭДС индукции в этом проводнике.

Слайд 11

Слайд 12

В чем отличие вихревого электрического поля от потенциального?

Слайд 13

Жан Берна́р Лео́н Фуко́18 сентября1819, Париж - 11 февраля1868, - французский физик и астроном, член Парижской АН Токи Фуко Применение индукционные печи Во многих случаях токи Фуко бывают нежелательными, поэтому приходится принимать специальные меры для их уменьшения. В частности, эти токи вызывают нагревание ферромагнитных сердечников трансформаторов и металлических частей электрических машин. Для снижения потерь электрической энергии из-за возникновения вихревых токов сердечники трансформаторов изготавливают не из сплошного куска ферромагнетика, а из отдельных металлических пластин, изолированных друг от друга диэлектрической прослойкой.

Д. Г. Евстафьев ,
МОУ Притокская СОШ, п. Романовский, Александровский район, Оренбургская обл.

Сравнение электрического и магнитного полей. 11 класс

План-конспект урока повторения и обобщения, 11-й класс

Методические рекомендации . Урок проводится после изучения темы «Магнитное поле». Основной методический приём – выделение общих и отличительных черт электрического и магнитного полей с заполнением таблицы. Предполагается достаточно развитое диалектическое мышление, в противном случае придётся делать отступления философского характера. Сравнение электрического и магнитного полей подводит учащихся к выводу об их взаимосвязи, на чём основана следующая тема – «Электромагнитная индукция».

Физика и философия рассматривают материю как основу всего сущего, которая существует в разных формах. Она может быть сосредоточена в пределах ограниченной области пространства (локализована), но может быть, напротив, делокализована. Первому состоянию можно поставить в соответствие понятие вещество , второму – понятие поле . Наряду со специфическими физическими характеристиками эти состояния имеют и общие. Например, есть энергия единицы объёма вещества и есть энергия единицы объёма поля. Свойства материи неисчерпаемы, процесс познания бесконечен. Поэтому все физические понятия надо рассматривать в развитии. Так, например, современная физика в отличие от классической не проводит строгой границы между полем и веществом. В современной физике поле и вещество взаимно превращаются: вещество переходит в поле, а поле переходит в вещество. Но не будем забегать вперёд, а вспомним классификацию форм материи. Обратимся к схеме на доске.

Попробуйте по схеме составить краткий рассказ о формах существования материи. (После ответов учащихся учитель напоминает, что след ствием этого является сходство характеристик гравита ционного и электрического полей, которое было выяв ле но на предыдущих уроках по теме «Электрическое поле» .) Напрашивается вывод: если есть сходство между гравитационным и электрическим полями, то должно быть оно и между полями электрическим и магнитным. Давайте сопоставим свойства и характеристики полей в виде таблицы, аналогичной той, которую мы делали при сравнении гравитационного и электрического полей.

Электрическое поле	Магнитное поле
Источники поля
Электрически заряженные тела	Движущиеся электрически заряженные тела (электрические токи)
Индикаторы поля
Мелкие листочки бумаги. Электрическая гильза. Электрический «султан»	Металлические опилки. Замкнутый контур с током. Магнитная стрелка
Опытные факты
Опыты Кулона по взаимодействию электрически заряженных тел	Опыты Ампера по взаимодействию проводников с током
Графическая характеристика
Линии напряжённости электрического поля в случае неподвижных зарядов имеют начало и конец (потенциальное поле); могут быть визуализированы (кристаллы хинина в масле)	Линии индукции магнитного поля всегда замкнуты (вихревое поле); могут быть визуализированы (металлические опилки)
Силовая характеристика
Вектор напряжённости электрического поля E . Величина: Направление:	Вектор индукции магнитного поля В . Величина: . Направление определяется правилом левой руки
Энергетическая характеристика
Работа электрического поля неподвижных зарядов (кулоновcкой силы) равна нулю при обходе замкнутой траектории	Работа магнитного поля (силы Лоренца) всегда равна нулю
Действие поля на заряженную частицу
Сила всегда отлична от нуля: F = qE	Сила зависит от скорости движения частицы: не действует, если частица покоится, а также если
Вещество и поле
.

Заключение

1. При обсуждении источников поля для повышения интереса к предмету хорошо сравнить два природных камня: янтарь и магнит.

Янтарь – тёплый камень удивительной красоты – обладает необычным, располагающим к философическим построениям свойством: он может притягивать! Будучи натёртым, он притягивает пылинки, нити, кусочки бумаги (папируса). Именно по этому свойству ему и давали названия в древности. Так, греки называли его электроном – притягивающим ; римляне – харпаксом – грабителем , а персы – кавубой , т.е. способным притягивать мякину . Его считали магическим, лекарственным, косметическим...

Таким же таинственным и полезным считали известный тысячи лет другой камень – магнит. В разных странах магнит называли по-разному, но бо1 льшая часть этих названий переводится как любящий . Так поэтично древние отметили свойство кусков магнита притягивать железо.

С моей точки зрения, эти два особенных камня можно рассматривать как первые изученные природные источники электрического и магнитного полей.

2. При обсуждении индикаторов полей полезно одновременно продемонстрировать с помощью учащихся взаимодействие наэлектризованной эбонитовой палочки с электрической гильзой и постоянного магнита с замкнутым контуром с током.

3. Визуализацию силовых линий лучше продемонстрировать, используя проекцию на экран.

4. Деление диэлектриков на электреты и сегнетоэлектрики – дополнительный материал. Электреты – это диэлектрики, длительно сохраняющие поляризацию в отсутствие внешнего электрического поля и создающие собственное электрическое поле. В этом смысле электреты подобны постоянным магнитам, создающим магнитное поле. А ведь это ещё одно сходство с жёсткими ферромагнетиками!

Сегнетоэлектрики – кристаллы, обладающие (в некотором температурном интервале) спонтанной поляризацией. При уменьшении напряжённости внешнего поля индуцированная поляризация частично сохраняется. Для них характерно наличие предельной температуры – точки Кюри, при которой сегнетоэлектрик становится обычным диэлектриком. Опять сходство с ферромагнетиками!

После работы с таблицей коллективно обсуждаются обнаруженные сходства и различия. Сходство лежит в основе единой картины мира, различия объясняются пока на уровне разной организации материи, лучше сказать – степени организации материи. Одно то, что магнитное поле обнаруживается только около движущихся электрических зарядов (в отличие от электрического), позволяет предсказать более сложные методы описания поля, более сложный математический аппарат, применяемый для характеристик поля.

Дмитрий Георгиевич Евстафьев – потомственный учитель физики (отец, Георгий Севостьянович, участник Великой Отечественной войны, много лет проработал в Добринской СОШ, совмещая преподавание с обязанностями директора школы), окончил в 1978 г. физмат Оренбургского ГПИ им. В.П.Чкалова по специальности «Физика», педагогический стаж 41 год. С 1965 г. работает в МОУ Притокская СОШ, несколько лет был её директором. Был трижды награждён почётными грамотами Оренбургского облоно . Педагогическое кредо: «Не довольствоваться достигнутым!» Многие его выпускники окончили технические вузы. Вместе с женой воспитали пятерых детей, трое работают в школах Оренбуржья, двое учатся на историческом и филологическом факультетах Оренбургского ГПУ. Сын Сергей – победитель Всероссийского конкурса «Лучшие учителя России» 2006 г., учитель информатики, работает в райцентре – посёлке Новосергиевка. Хобби – пчеловодство.