Магнітне поле
ЕЛЕКТРОДИНАМІКА
Електромагнітне поле
УРОК 2/14
Тема. Магнітне поле
Мета уроку: сформувати подання учнів про магнітне поле як виді матерії.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
ПЛАН УРОКУ
Контроль знань | 5 хв. | 1. Які взаємодії називають магнітними? 2. У чому полягало відкриття Ерстеда? 3. У чому проявляється магнітна дія електричного струму? 4. У чому полягає гіпотеза Ампера? |
Демонстрації | 5 хв. | 1. Магнітне поле прямого 2. Магнітне поле котушки зі струмом. 3. Спектри магнітних полів прямого проводу й котушки зі струмом |
Вивчення нового матеріалу | 25 хв. | 1. Магнітне поле. 2. Магнітна індукція. 3. Лінії магнітної індукції |
Закріплення вивченого матеріалу | 10 хв. | 1. Якісні питання. 2. Навчаємося розв’язувати задачі |
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Магнітне поле
Під час вивчення електричних явищ ми з’ясували, що електрична взаємодія здійснюється за допомогою електричного поля. Магнітна взаємодія так само, як
Магнітне поле, утворюване також постійними магнітами, діє на постійні магніти. Нагадаємо, що, відповідно до гіпотези Ампера, магнітні властивості постійних магнітів також обумовлені мікроскопічними струмами, що циркулюють усередині них.
Магнітне поле зручно досліджувати за допомогою маленьких магнітів (наприклад, магнітних стрілок): у магнітному полі вони в певний спосіб повертаються.
Таким чином, у просторі навколо провідника зі струмом виникають сили, що діють на рухомі заряди і на магнітну стрілку.
Ці сили дістали назву магнітних. Отже, магнітним полем ми будемо називати той стан простору, що проявляє себе через дію магнітних сил.
Визначальні властивості магнітного поля такі:
– магнітне поле породжують магніти й струми;
– магнітне поле виявляють за дією на магніти й струми.
2. Магнітна індукція
Для магнітного поля, так само як і для електричного, можна ввести векторну величину, що характеризує це поле в кожній точці. Цю величину називають вектором магнітної індукції й позначають 
.
Силовою характеристикою магнітного поля може служити сила, що діє в цьому полі на провідник зі струмом.
Дослід показує, що сила, яка діє з боку магнітного поля на прямолінійний провідник зі струмом, залежить не тільки від магнітного поля, але й від сили струму І в провіднику, довжини провідника l й кута? між провідником і вектором магнітної індукції .
За заданих сили струму й довжини провідника ця сила максимальна, коли провідники розташований перпендикулярно до вектора магнітної індукції. Із цієї причини саме таке розташування провідника зі струмом було обрано для визначення модуля вектора магнітної індукції. Відповідно до досліду, сила F, що діє з боку магнітного поля на провідник, прямо пропорційна добутку Il.
Виходить, відношення F/Il не залежить ні від сили струму в провіднику, ні від довжини цього провідника й, отже, характеризує власне магнітне поле. Тому модуль вектора магнітної індукції можна визначити в такий спосіб:
O модуль вектора магнітної індукції дорівнює відношенню сили, що діє на провідник зі струмом, розташований перпендикулярно до вектора магнітної індукції, до добутку сили струму в провіднику й довжини провідника:
O За одиницю магнітної індукції приймають магнітну індукцію однорідного поля, у якому на ділянку провідника довжиною 1 м за сили струму в ньому 1 А діє з боку поля максимальна сила 1 Н:
3. Ліни магнітної індукції
Лінії магнітної індукції можна зробити набагато більш наочними, якщо замість магнітних стрілок використати ошурки – у магнітному полі вони намагнічуються, стаючи малюсінькими магнітиками.
Лініями магнітної індукції є лінії, проведені так, що дотичні до них у кожній точці вказують на напрямок поля в цій точці.
Відзначимо, що лінії магнітної індукції реально не існують, вони всього лише зручний спосіб його опису.
Напрямок вектора магнітної індукції визначають, використовуючи орієнтувальну дію магнітного поля на магнітну стрілку або на рамку зі струмом.
O За напрямок вектора магнітної індукції приймають напрямок, у якому вказано північний полюс вільно обертової магнітної стрілки.
Необхідно звернути увагу нате, що:
1) лінії магнітної індукції поля, створеного котушкою або магнітом, “виходять” з північного полюса і “входять” у південний полюс;
2) усередині котушки зі струмом лінії магнітної індукції спрямовані від південного полюса до північного;
3) досліди показують, що лінії магнітної індукції завжди замкнуті.
Напрямок ліній магнітної індукції поля, створеного провідником зі струмом, пов’язаний із напрямком струму в провіднику правилом, що називають правилом буравчика.
O Напрямок ліній магнітної індукції поля, створюваного прямолінійним провідником зі струмом, збігається з напрямком обертання ручки буравчика (гвинта із правою нарізкою), коли напрямок поступального руху власне буравчика збігається з напрямком струму в провіднику.
Напрямок ліній магнітної індукції поля, створеного дротяним витком або котушкою зі струмом, пов’язаний із напрямком струму у витку або котушці також правилом буравчика.
O Напрямок ліній магнітної індукції поля, створюваного струмом у дротяному витку або котушці, збігається з напрямком поступального руху буравчика (гвинта із правою нарізкою), коли напрямок обертання ручки буравчика збігається з напрямком струму.
Необхідно звернути увагу:
O правила буравчика для прямолінійного провідника й для витка (котушки) зі струмом відрізняються тим, що в них “міняються місцями” напрямок силових ліній магнітного поля й напрямок струму.
ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
Перший рівень
1. За допомогою чого здійснюється магнітна взаємодія?
2. Опишіть досліди, за допомогою яких можна виявити магнітне поле.
3. Магнітне поле діє на стрілку компаса. А чи створює стрілка компаса магнітне поле навколо себе?
4. Як можна визначити напрямок ліній магнітної індукції поля, створюваного прямим проводом зі струмом?
5. Як можна визначити напрямок ліній магнітної індукції поля, створюваного котушкою зі струмом?
Другий рівень
1. Як на досліді показати, що напрямок силових ліній магнітного поля пов’язаний із напрямком струму?
2. Електричний струм у проводі лінії електропередачі напрямлений з півдня на північ.
Який напрямок укаже північний полюс магнітної стрілки, розміщеної: а) трохи вище проводу; б) трохи нижче проводу?
ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
1). Якісні питання
1. Як за допомогою компаса можна визначити полюси магніту? Поясніть свою відповідь.
2. Як визначити, який торець котушки зі струмом є її північним полюсом?
2). Навчаємося розв’язувати задачі
1. Вісь котушки зі струмом розташована вертикально. Струм проходить через котушку за годинниковою стрілкою, якщо дивитися згори. Як напрямлені силові лінії магнітного поля усередині котушки?
2. Визначте напрямок струму в провіднику, переріз якого й магнітне поле показані на рисунку.
3. За витком проводу (див. рисунок) іде електричний струм. У якому напрямку повернеться магнітна стрілка, поміщена в точку А? у точку С?
ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ
– У просторі навколо провідника зі струмом виникають сили, що діють на рухомі заряди і на магнітну стрілку.
– Магнітним полем ми будемо називати той стан простору, що проявляє себе через дію магнітних сил.
– Модуль вектора магнітної індукції дорівнює відношенню сили, що діє на провідник зі струмом, розташований перпендикулярно до вектора магнітної індукції, до добутку сили струму в провіднику й довжини провідника:
– За одиницю магнітної індукції приймають магнітну індукцію однорідного поля, у якому на ділянку провідника завдовжки 1 м за сили струму в ньому 1 А діє з боку поля максимальна сила 1 Н:
– Лініями магнітної індукції є лінії, проведені так, що дотичні до них у кожній точці вказують на напрямок поля в цій точці.
– За напрямок вектора магнітної індукції приймають напрямок, у якому вказано північний полюс вільно обертової магнітної стрілки.
– Напрямок ліній магнітної індукції поля, створюваного прямолінійним провідником зі струмом, збігається з напрямком обертання ручки буравчика (гвинта із правою нарізкою), коли напрямок поступального руху власне буравчика збігається з напрямком струму в провіднику.
– Напрямок ліній магнітної індукції поля, створюваного струмом у дротяному витку або котушці, збігається з напрямком поступального руху буравчика (гвинта із правою нарізкою), коли напрямок обертання ручки буравчика збігається з напрямком струму.
Домашнє завдання
1. Підр.: § 14.
2. 3б.:
Рів1 № 7.1; 7.7; 7.8.
Рів2 № 7.4; 7.9; 7.18, 7.19.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...