Урок1, 11класс

advertisement
Т е м а ур о к а : В за и м о д е й с т ви е то к о в . В е к то р м а г н итн о й
и н д ук ц и и .
Т и п ур о к а : И з уч е н и е н о во г о м а те р и а ла .
Ц е л и ур о к а :
 Р а з ви в а ю щ и е – р а зви ти е у уч а щ и х с я о с н о в н а уч н о г о
м и р о во з зр е н и я , р е ч и , п а м я ти , ло г и ч е с к о г о и н а уч н о г о
мышления.
 В о с п и та те льн ы е – во с п и т а н и е у уч а щ и х с я ува ж е н и я к
ф и зи к е к а к н а ук е , д и с ц и п ли н ы , р а б о то с п о с о б н ос ти .
 О б уч а ющ и е – ф о р м и р о в а н и е у у ч а щ и х с я п о н я ти й
« м а г н и тн о е п о ле » , « ве к то р м а г н и тн о й и н д ук ц и и» ,
« л и н и и м а г н и тн о й и н д ук ц и и » .
Т С О и с р е д с т в а н а г л я д н о с т и : Эл е к тр и ч е с к а я ц е п ь, м а г н и т ,
ж е ле з н ы е о п и лк и .
Л и т е р а т ур а : Пе р ы ш к и н А. В . Фи з и к а . 1 1 к л .: У ч е б н и к д ля
о б щ е о б р а зо ва т . уч р е ж д е н и й . – М .: Д р о ф а , 2 0 0 4.
План:




О р г а н и за ц и о н н ы й м о м е н т.
И з уч е н и е н о во г о м а те р и а ла .
З а к р е п л е н и е п о луч е н н ы х зн а н и й .
О г ла ш е н и е и то г о в ур о к а и д о м а ш н е г о за д а н и я .
1 . О р г а н и за ц и о н н ы й м о м е н т.
П р и ве тс тви е уч а щ и х с я , п р о ве р к а п р и с утс тв ую щ и х п о
с п и с к у.
2 . И з уч е н и е н о во г о м а те р и а ла .
Д ви ж ущ и е с я
за р я д ы
о б р а з ую т
эл е к тр и ч е с к и й
то к .
С ле д о в а т е л ьн о , м а г н и тн о е п о л е – э то п о ле , с о зд а в а е м о е
э л е к тр и ч е с к и м то к о м . Он о о с ущ е с т в ля е т в за и м о д е й с т ви е
э л е к тр и ч е с к и х то к о в .
Между
н е п о д ви ж н ы м и
эл е к тр и ч е с к и м и
зарядами
д е й с тв ую т с и лы , о п р е д е ля е м ы е з а к о н о м К ул о н а . С о г ла с н о
т е о р и и б ли зк о де й с т ви я э то в за и м о д е й с т ви е о с ущ е с т в ля е тс я
т а к : к а ж д ы й и з з а р я д о в с о зд а е т э л е к тр и ч е с к о е п о ле , к о то р о е
д е й с т в уе т н а д руг о й з а р я д и н а о б о р о т .
Однако
между
э л е к тр и ч е с к и м и
за р я д а м и
м о г ут
с ущ е с тв о ва т ь с и л ы и д р уг о й п р и р о д ы . Их м о ж н о о б н а р уж и ть
с п о м о щ ь ю с л е дую щ е г о о п ы та .
В о зь м е м д ва г иб к и х п р о во д н и к а , ук р е п и м и х ве р ти к а льн о ,
а за те м п р и с о е д и н и м н и ж н и м и к о н ц а м и к п о люс а м
и с то ч н и к а то к а ( р и с . 1 , с тр . 4 ) . Пр и тя ж е н и я и ли
о т та лк и ва н и я п р о во д н и к о в п р и э то м н е о б н а р уж и т с я . Но
е с ли д р уг и е к о н ц ы п р о во д н и ко в за м к н ут ь п р о во ло к о й та к ,
ч то б ы в п р о во д н и к а х в о з н и к л и то к и п р о ти в о п о л о ж н о г о
н а п р а в л е н и я, то п р о в о д н и к и н а ч н у т о т та л к и в а т ь с я др у г о т
др у г а ( р и с . 2 , с тр . 5 ) . В с л у ч а е т о к о в о дн о г о н а п р а в л е н и я
п р о в о дн и к и п р ит я г и в а ю тс я ( р и с . 3 , с тр . 5 ) .
В з а и м о де й с тв и я м е ж ду п р о в од н и к а м и с то к о м , т . е .
в з а и м о де й с тв и я
между
дв и ж у щи м и с я
э л е к тр и ч е с к и м и
з а р я да м и , н а з ы в а ю т м а г н и тн ым и . С и л ы , с к о то р ым и
п р о в о дн и к и с т о к о м д е й с тв у ют др у г н а др у г а , н а з ы в а ю т
м а г н и тн ым и с и л а м и .
С о г л а с н о те о р и и б ли зк о д е й с т ви я то к
в одном из
п р о во д н и к о в н е м о ж е т н е п о с р е д с тв е н н о д е й с тво ва т ь н а то к
в д р уг о м п р о во д н и к е .
Подобно
то м у
как
в
п р о с тр а н с т ве ,
ок р уж а ющ е м
н е п о д ви ж н ы е
э ле к тр и ч е с к и е
за р я д ы ,
во зн и к а е т
э л е к тр и ч е с к о е п о ле , в п р о с тр а н с тв е , о к р у ж а юще м то к и ,
в о з н и к а е т п о л е , н а з ы в а е м о е м а г н и тн ым .
Э л е к тр и ч е с к и й то к в о д н о м и з п р о во д н и к о в с о зд а е т во к р уг
с е б я м а г н и тн о е п о ле , к о то р о е д е й с тв уе т н а то к в д р уг о м
п р о во д н и к е . А п о ле , с о зд а н н о е эл е к тр и ч е с к и м то к о м вто р о г о
п р о во д н и к а , д е й с тв уе т н а п е р вы й .
М а гн ит н о е п ол е п р е д ст а вл яет с о бо й о с о б у ю ф о р му
м ат е р и и ,
п о с р е д ст во м
кот о р о й
о с у ще ст вл яет с я
в з а и мо д е й ст ви е
между
д ви ж у щи м и с я
э л е кт р и че с к и
з а р я же н н ы ми ча ст и ц а ми .
С во й с т ва м а г н и тн о г о п о ля :
 М а г н и тн о е п о л е п о р о ж да е т с я э л е к тр и ч е с к и м т о к о м
( дв и ж у щи м и с я з а р я да м и ) .
 М а г н и тн о е п о л е о б н а р у ж и в а е т с я п о де й с тв и ю н а
э л е к тр и ч е с к и й т о к ( дв и ж у щи е с я з а р яд ы) .
К а к и эл е к тр и ч е с к о е п о ле , м а г н и тн о е с ущ е с т вуе т р е а льн о
н е за ви с и м о о т н а с , о т н а ш и х зн а н и й о н е м .
Д ля и з уч е н и я м а г н и тн о г о п о ля м о ж н о вз я т ь з а м к н уты й
к о н т ур м а лы х р а зм е р о в. На п р и м е р , м о ж н о в зя т ь м а л е н ьк ую
п ло с к ую п р о во ло ч н ую р а м к у п р о и з во л ьн о й ф о р м ы ( р и с . 4 ,
с тр . 6 ) . Пр о вод я щ и е то к п р о во д н и к и н уж н о р а с п о ло ж и т ь
б ли зк о д р уг у к д р уг у и л и с п ле с ти вм е с т е .
Т о г да
р е з у л ь т и р у юща я с и л а , д е й с т в у юща я с о с то р о н ы м а г н и тн о г о
п о л я н а э ти п р ов о дн и к и , б у де т р а в н а н у л ю.
Опыт:
П о д ве с и м н а то н к и х г и б к и х п р о во д н и к а х , с п ле те н н ы х
в м е с те ,
м а ле н ь к ую
п ло с к ую
р а м к у,
с о с то я щ ую
из
н е с к о л ьк и х ви тк о в п р о во ло к и . Н а р а с с то я н и и, зн а ч и те льн о
б о л ьш е м р а з м е р о в р а м к и , ве р ти к а л ьн о р а с п о ло ж и м п р о во д
( р и с . 5 а , с тр . 6 ) . Пр и п р о п ус к а н и и э ле к тр и ч е с к о г о то к а
ч е р е з п р о во д и р а м к у р а м к а п о во р а ч и в а е т с я и р а с п о ла г а е тс я
т а к , ч то п р о во д о к а зы в а е т с я в п л о с к о с ти р а м к и ( р и с . 5 б , с тр .
6 ) . Пр и и зм е н е н и и н а п р а в ле н и я то к а в п р о во д е р а м к а
п о в е р н е т с я н а 1 8 0 г р а д ус о в .
И з ве с тн о , ч то м а г н и тн о е п о л е с о з да е т с я
н е то л ьк о
э л е к тр и ч е с к и м т о к о м , н о и п ос то ян н ым и м а г н и та м и . Ес ли
м ы п о д ве с и м н а г и б к и х п р о во д а х р а м к у с то к о м м е ж д у
п о люс а м и м а г н и т а , то р а м к а б уд е т п о во р а ч и в а т ьс я д о т е х
п о р , п о к а п ло с к о с т ь е ё н е ус та н о ви тс я п е р п е н д и к ул я р н о к
л и н и и , с о е д и н я ю щ е й п о л юс ы м а г н и та ( р и с . 6 , с тр . 6 ) . Та к и м
о б р а зо м , м а г н и тн о е п о ле о к а зы ва е т н а р а м к у с то к о м
о р и е н ти р у ющ е е д е й с тв и е .
Э л е к тр и ч е с к о е п о ле х а р а к те р и зуе т с я ве к то р н о й в е ли ч и н о й
– н а п р я ж е н н о с т ь ю э ле к тр и ч е с к о г о п о ля . Н а д о в ве с ти
в е л и ч и н у, х а р а к т е р и з ую щ ую м а г н и тн о е п о ле к о л и ч е с т ве н н о .
Э т у в е ли ч и н у н а зы в а ю т в е к то р м а г н и тн о й и н д ук ц и и и
о б о зн а ч а ю т б ук во й B
М ы ви д е ли , ч то в м а г н и тн о м п о л е р а м к а с то к о м н а г и б к о м
п о д в е с е , с о с то р о н ы к о то р о г о н е д е й с тв ую т с и лы уп р уг о с ти ,
п р е п я тс т в ую щ и е о р и е н т а ц и и р а м к и , п о во р а ч и ва е тс я д о те х
п о р , п о к а н е ус та н о ви тс я о п р е д е ле н н ы м о б р а зо м . Т а к ж е
с е б я в е д е т и м а г н и тн а я с тр е л к а . М а г н и тн а я с тр е лк а
п р е д с та в ля е т с о б о й м а ле н ьк и й п р о д о лг о ва ты й м а г н и т с
д в ум я п о л юс а м и н а к о н ц а х .
О р и е н ти р ую щ е е
д е й с т ви е
м а г н и тн о г о
п о ля
можно
и с п о л ь зо в а т ь д ля о п р е д е ле н и я ве к то р а м а г н и тн о й и н д ук ц и и .
З а н а п р а в л е н и е в е к то р а м а г н и тн о й и н ду к ц и и п р и н и м а е тс я
н а п р а в л е н и е о т юж н о г о п о л юс а S к с е в е р н о м у N м а г н и тн о й
с тр е л к и , с в о б о д н о у с та н а в л и в а юще й с я в м а г н и тн о м п о л е .
Э то н а п р а в л е н и е с о в п а да е т с н а п р а в л е н и е м п о л о ж и т е л ьн о й
н о р м а л и к з а м к н у то м у к о н ту р у с то к о м ( р и с . 7 ) .
П о л о ж и т е л ьн а я н о р м а л ь н а п р а в л е н а в т у с то р о н у, к уд а
п е р е м е щ а е т с я б ур а вч и к ( с п р а во й н а р е зк о й ) , е с ли вр а щ а т ь
е г о п о н а п р а в л е н и ю то к а в р а м к е ( р и с . 7 )
Р а с п о л а г а я р а м к у с то к о м и ли м а г н и тн о й с тр е л к о й , м о ж н о
о п р е д е ли т ь н а п р а вл е н и е ве к то р а м а г н и тн о й и н д ук ц и и в
л юб о й то ч к е п о л я .
Р а с с м о тр е ть р и с ун к и 8 - 9 , н а к о то р ы х п о к а за н ы о п ы ты с
м а г н и тн о й с тр е лк о й .
В м а г н и тн о м п о ле п р я м о ли н е й н о г о п р о во д н и к а с то к о м
м а г н и тн а я с тр е л к а в к а ж д о й т о ч к е ус т а н а в ли ва е тс я п о
к а с а те льн о й к о к р уж н о с ти ( р ис . 9 ) . Пло с к о с ть о к р уж н о с ти
п е р п е н д и к ул я р н а п р о во д у, а ц е н тр е ё ле ж и т н а о с и п р о во д а .
Н а п р а вл е н и е в е к то р а м а г н и тн ой и н д ук ц и и ус та н а в ли в а ю т с
помощью
п р а ви ла
б ур а вч и к а :
если
направление
п о ст у п ат е л ьн о го
движения
б у р а в чи ка
с о вп а д а ет
с
н а п р а вл е н и е м т о ка в п ро во д н и ке , т о н а п р а вл е н и е
вр а ще н и я р у ч ки бу р а в ч и ка с о в п а д а ет с н а п р а вл е н и е м
в е кт ор а ма гн и т но й и н д у к ц и и .
Н а г ля д н ую к а р ти н у м а г н и тн о г о п о ля м о ж н о п о луч и т ь , е с ли
п о с тр о и ть та к н а зы ва е м ы е л и н и и м а г н и т н о й и н ду к ц и и,
к а с а те л ьн ые к к о то р ым н а п р а в л е н ы та к ж е , к а к и в е к то р B
в да н н о й то ч к е п о л я ( р и с . 1 0 ) . В э то м о тн о ш е н и и ли н и и
м а г н и тн о й и н д у к ц и и а н а ло г и ч н ы ли н и я м н а п р я ж е н н о с ти
э л е к тр о с та ти ч е с к о г о п о ля . По с тр о и м ли н и и м а г н и тн о й
и н д ук ц и и д ля м а г н и тн о г о п о л я п р я м о ли н е й н о г о п р о во д н и к а
с то к о м . К а к ви д н о и з п р е д ы д ущ и х о п ы то в, ли н и и м а г н и тн о й
и н д у к ц и и – к о н ц е н тр и ч е с к и е о к р уж н о с ти , л е ж а щ и е в
п ло с к о с ти , п е р п е н д и к ул я р н а я п р о во д н и к у с то к о м ( р и с . 1 1 ) .
Ц е н тр о к р уж н о с т е й н а х о д и тс я н а о с и п р о во д н и к а . С тр е лк и
н а ли н и я х ук а зы в а ю т , в к а к ую с то р о н у н а п р а вл е н ве к то р
м а г н и тн о й и н д ук ц и и .
К а р ти н у л и н и й м а г н и тн о й и н д ук ц и и м о ж н о с д е л а т ь
видимой,
е с ли
во с п о л ьзо ва ть с я
мелкими
ж е ле зн ы м и
опилками.
В м а г н и тн о м п о л е к а ж д ы й к ус о ч е к ж е ле з а , н а с ы п а н н ы й н а
л и с т к а р то н а , н а м а г н и ч и ва е тс я и ве д е т с е б я к а к м а ле н ьк а я
м а г н и тн а я с тр е лк а . Бо л ьш о е ч и с ло та к и х с тр е ло к п о з во ля е т
в б о л ьш о м ч и с ле то ч е к о п р е д е ли т ь н а п р а в ле н и е м а г н и тн о г о
п о ля и б о ле е т о ч н о вы я с н и т ь р а с п о ло ж е н и е ли н и й
м а г н и т н о й и н д ук ц и и .
В а ж н а я о с о б е н н о с ть л и н и й м а г н и тн о й и н ду к ц и и с о с то и т в
т о м , ч то о н и н е и м е ю т н и н а ч а л а , н и к о н ц а. О н и в с е г да
з а м к н у т ы . С э ле к тр о с т а ти ч е с к и м п о ле м д е ло о б с то и т и н а ч е .
Е г о с и ло вы е ли н и и во в с е х с луч а я х и м е ют и с то ч н и к и : о н и
н а ч и н а ю тс я н а п о ло ж и те л ьн ы х з а р я д а х и за к а н ч и ва ютс я н а
п о ло ж и те л ьн ы х .
Поля
с
з а м к н у т ым и
с и л о в ым и
л и н и ям и
н а з ыв а ю т
в и х р е в ы м и . Ма г н и тн о е п о л е – в и х р е в о е п о л е .
З а м к н уто с ть ли н и й м а г н и тн о й и н д ук ц и и
п р е д с та вл я е т
с о б о й ф ун д а м е н т а л ьн о е с во й с т во м а г н и тн о г о п о ля . Он о
з а к лю ч а е тс я в то м , ч то м а г н и тн о е п о л е н е и м е е т
и с то ч н и к о в . Ма г н и тн ых з а р ядо в , п о до б н ы х э л е к тр и ч е с к и х , в
п р и р о де н е т .
3 . З а к р е п л е н и е п о луч е н н ы х зн а н и й .
 К а к и е в за и м о д е й с тви я н а зы в а ют м а г н и тн ы м и ?
 О с н о вн ы е с во й с т ва м а г н и тн о г о п о ля .
 К а к д ви ж ут с я за м к н уты й к о н т ур с то к о м и м а г н и тн а я
с тр е лк а в о д н о ро д н о м м а г н и тн о м п о ле ?
 Ч то та к о е ли н и и м а г н и тн о й и н д ук ц и и ?
 К а к и е п о ля н а зы в а ют ви х р е вы м и ?
4 . О г ла ш е н и е и то г о в ур о к а и д о м а ш н е г о за д а н и я .
&1, &2,
Скачать