Скачать проект на тему вихревое электрическое поле. Презентация на тему "вихревое электрическое поле". Закрепление изученного материала

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 :

1. Организационный момент.

Учитель приветствует учащихся. Отмечает присутствующих.

1. 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.

1. 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.

1. 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.

1. 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:

1. Упражнение 19;

2. Экспериментальное задание на стр. 78 (результат описать в тетради);

3. 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.

Через контур может происходить: 1) в случае неподвижного проводящего контура, помещенного в изменяющееся во времени поле; 2) в случае проводника, движущегося в магнитном поло, которое может и не меняться со временем. Значение ЭДС индукции в обоих случаях определяется законом (2.1), по происхождение этой ЭДС различно.

Рассмотрим сначала первый случай возникновения индукционного тока. Поместим круговой проволочный виток радиусом r в переменное во времени однородное магнитное поле (рис. 2.8). Пусть индукция магнитного поля увеличивается, тогда будет увеличиваться со временем и магнитный поток через поверхность, ограниченную витком. Согласно закону электромагнитной индукции в витке появится индукционный ток. При изменении индукции магнитного поля по линейному закону индукционный ток будет постоянен.

Какие же силы заставляют заряды в витке двигаться? Само магнитное поле, пронизывающее катушку, этого сделать не может, так как магнитное поле действует исключительно на движущиеся заряды (этим-то оно и отличается от электрического), а проводник с находящимися в нем электронами неподвижен.

Кроме магнитного поля, на заряды, причем как на движущиеся, так и на неподвижные, действует еще электрическое поле. Но ведь те поля, о которых пока шла речь (электростатичсское или стационарное), создаются электрическими зарядами, а индукционный ток появляется в результате действия меняющегося магнитного поля. Поэтому можно предположить, что электроны в неподвижном проводнике приводятся в движение электрическим полем, и это поле непосредственно порождается меняющимся магнитным полем. Тем самым утверждается новое фундаментальное свойство поля: изменяясь во времени, магнитное поле порождает электрическое поле . К этому выводу впервые пришел Дж. Максвелл.

Теперь явление электромагнитной индукции предстает перед нами в новом свете. Главное в нем - это процесс порождения полем магнитным поля электрического. При этом наличие проводящего контура, например катушки, не меняет существа процесса. Проводник с запасом свободных электронов (или других частиц) играет роль прибора: он лишь позволяет обнаружить возникающее электрическое поле.

Поле приводит в движение электроны и проводнике и тем самым обнаруживает себя. Сущность явления электромагнитной индукции и неподвижном проводнике состоит не столько в появлении индукционного тока, сколько в возникновении электрического поля, которое приводит в движение электрические заряды.

Электрическое поле, возникающее при изменении магнитного поля, имеет совсем другую природу, чем электростатическое.

Оно не связано непосредственно с электрическими зарядами , и его линии напряженности не могут на них начинаться и кончаться. Они вообще нигде не начинаются и не кончаются, а представляют собой замкнутые линии, подобныe линиям индукции магнитного поля. Это так называемое вихревое электрическое поле (рис. 2.9).

Чем быстрее меняется магнитная индукция, тем болыпе напряженность электрического поля. Согласно правилу Ленца при возрастании магнитной индукции направление вектора напряженности электрического поля образует левый винт с направлением вектора . Это означает, что при вращении винта с левой нарезкой в направлении линий напряженности электрического поля поступательное перемещение винта совпадает с направлением вектора магнитной индукции. Напротив, при убывании магнитной индукции направление вектора напряженности образует правый винт с направлением вектора .

Направление силовых линий напряженности совпадает с направлением индукционного тока. Сила, действующая со стороны вихревого электрического поля на заряд q (сторонняя сила), по-прежнему равна = q. Но в отличие от случая стационарного электрического поля работа вихревого поля по перемещению заряда q на замкнутом пути не равна нулю. Ведь при перемещении заряда вдоль замкнутой линии напряженности электрического поля работа на всех участках пути имеет один и тот же знак, так как сила и перемещение совпадают по направлению. Работа вихревого электрического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль замкнутого неподвижного проводника численно равна ЭДС индукции в этом проводнике.

Индукционные токи в массивных проводниках. Особенно большого числового значения индукционные токи достигают в массивных проводниках, из-за того, что их сопротивление мало.

Такие токи, называемые токами Фуко по имени исследовавшего их французского физика, можно использовать для нагревания проводников. На этом принципе основано устройство индукционных печей, например используемых в быту СВЧ-печей. Также этот принцип используется для плавки металлов. Кроме этого явление э.пектромагнит-ной индукции используется в детекторах металла, устанавливаемых при входах в здания аэровокзалов, театров и т. д.

Однако во многих устройствах возникновение токов Фуко приводит к бесполезным и даже нежелательным потерям энергии на выделение тепла. Поэтому железные сердечники трансформаторов, электродвигателей, генераторов и т. д. делают не сплошными, а состоящими из отдельных пластин, изолированных друг от друга. Поверхности пластин должны быть перпендикулярны направлению вектора напряженности вихревого электрического поля. Сопротивление электрическому току пластин будет при этом максимальным, а выделение тепла - минимальным.

Применение ферритов. Радиоэлектронная аппаратура работает в области очень высоких частот (миллионы колебаний в секунду). Здесь применение сердечников катушек из отдельных пластин уже не дает нужного эффекта, так как большие токи Фуко возникают в каледой пластине.

В § 7 отмечалось, что существуют магнитные изоляторы - ферриты. При перемагничивании в ферритах не возникают вихревые токи. В результате потери энергии на выделение в них тепла сводятся к минимуму. Поэтому из ферритов делают сердечники высокочастотных трансформаторов, магнитные антенны транзисторов и др. Ферритовые сердечники изготовляют из смеси порошков исходных веществ. Смесь прессуется и подвергается значительной термической обработке.

При быстром изменении магнитного поля в обычном ферромагнетике возникают индукционные токи, магнитное поле которых, в соответствии с правилом Ленца , препятствует изменению магнитного потока в сердечнике катушки. Из-за этого поток магнитной индукции практически не меняется и сердечник не перемагничивается. В ферритах вихревые токи очень малы, поэтому их можно быстро перемагничивать.

Наряду с потенциальным кулоновским электрическим полем существует вихревое электрическое поле. Линии напряженности этого поля замкнуты. Вихревое поле порождается меняющимся магнитным полем.

1. Какова природа сторонних сил, вызывающих появление индукционного тока в неподвижном проводнике!
2. В чем отличие вихревого электрического поля от электростатического или стационарного!
3. Что такое токи Фуко!
4. В чем преимущества ферритов по сравнению с обычными ферромагнетиками!

Мякишев Г. Я., Физика . 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. В. Буховцев, В. М. Чаругин; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. - 17-е изд., перераб. и доп. - М. : Просвещение, 2008. - 399 с: ил.

Библиотека с учебниками и книгами на скачку бесплатно онлайн , Физика и астрономия для 11 класса скачать , школьная программа по физике, планы конспектов уроков

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

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.

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.