CILJEVI Lekcija:Studija značajki magnetsko polje Zavojnice sa trenutnim načinima za poboljšanje ovog polja, poznanstva sa uređajem, principom rada i upotreba elektromagneta. Razvoj vještine obavlja praktične zadatke. Razvoj fizičkog razmišljanja, sposobnost rješavanja problema sa problemima i mogućnost analize na osnovu iskusnih činjenica. Povećavajući interes za temu putem poznanstva sa istorijom otkrića u oblasti fizike.
Tip: Kombinovana lekcija
Metoda:učenje problema.
Oprema za prednji eksperiment: Napajanje, povezivanje žica, tipka, zadržavanje, kružni provodnik (skretanje), traka magneta, kompas (jedan komplet za svaku tablicu).
Demonstracije:
- crna kutija i zavojnica sa strujom suspendiranim na fleksibilnim žicama na stativu (demonstracijski broj 1);
- interakcija zavojnice sa trenutnim i strip magnetom (demonstracijski broj 2)
- interakcija dvije zavojnice sa trenutnim (demonstracijski broj 3)
- instalacija za demonstriranje elektromagnetske akcije (demonstracija br. 4).
- model poziva (demonstracijski broj 5)
Tokom nastave
Organizovanje vremena.
Momci! Današnja lekcija Želim započeti latino aforizam: "Talent vidi način rješavanja poznatih zadataka, genij rješava zadatke koje njihovi savremenici ne vide." Danas ćemo naučiti biti talentovan, a neko može pokazati i genijalno. U prošlim lekcijama počeli smo proučavati novi oblik materije - magnetsko polje.
Danas ćemo nastaviti svoje mentalno putovanje u "vremensku mašinu" u prošlost, u prošlosti, po jedan, samo je počelo da proučavamo odnos između električnih i magnetnih pojava, I.E. u 19. veku. Danas će svaki od vas nastaviti otvoriti nove tajne i misterije magnetnog polja i pokušat ćemo ih shvatiti zajedno.
Ali prvo provjerite kako ste shvatili materijal prošle lekcije - vodio ćemo fizički diktat. Imate karticu na tablicama. Morate dovršiti rečenice:
- Magnetno polje je posebno ....................................
- Izvor magnetnog polja je ............ ..
- Možete otkriti magnetsko polje akcijom ...............
- U iskustvu Ertede, magnetska strelica promijenila je smjer kada ..........
- Magnetne linije su linije, uz koje .................................
- Magnetno polje se razlikuje od električne energije koju postoji oko ...... ..
- Magnetno polje direktna struja predstavlja .. ..........
Novi materijal
A sada pažnja! Na stolu se nalazi crna kutija. Molim vas, recite mi kako otkriti postoji li magnetno polje u crnom polju?
Studenti nude opcije za odgovore.
Zaista se može učiniti na dva načina (Demonstracijski broj 1): Ili donošenje magnetske strelice (strelica mijenja smjer) ili donose dirigenta u okvir sa strujom u okvir (u ovom slučaju kružni vodič s trenutnom), koji, kao mi Pogledajte ili privlači ili odbija. Postavlja se pitanje - zašto je zavojnica s trenutnom privlače ili odbija? Danas, samo predmet naše pažnje i tu će se kružno provoditi s trenutnom (ili zavojnicama s trenutnim ili solenoidnim) takvom kružnom strujom vrlo često korištenom u tehnici, to je važan dio mnogih električnih Uređaji, poput uređaja za podizanje (slika 1, slika 2)
Slika 1
Slika 2.
Dakle, na stolu na tankim žicama, zavojnica povezana s izvorom struje je suspendovana, pored trake postolja (Demonstracija broj 2)Šta će se dogoditi sa zavojnicom, ako ga preskočite električna energija?
Učenici su izloženi hipotezama.
Provjerimo ove hipoteze zajedno.Na vašim stolovima imate laboratorijsku opremu, molimo prikupite električni krug, povezujući strujni izvor, tipku, zadržavanje i zavojnicu. Pored toga, imate magnet za zavoj. Možete eksperimentirati i vidjeti kako će se zavojnica ponašati prije kruga lanca i nakon kruga lanca, dovodi magnet na zavojnicu, a zatim magnetnu strelicu.
Studenti obavljaju frontalni eksperimentA onda zajedno sa nastavnikom raspravljaju o njenim rezultatima. Supervizor postavlja vodeća pitanja:
- Šta si gledao?
- Što mislite, zašto ponekad zavojnica privlači magnet, a ponekad se odbija?
- Šta zavisi?
- Koji se zaključci mogu učiniti?
Rezultati zajedničke rasprave izrađeni su u bilježnici u obliku sljedećih zaključaka:
1. Oko zavojnice sa strujom se nalazi magnetno polje (Slika 4);
Slika 4.
2. Zavojnica s trenutnim (solenoidnim) slična je magnetu zavoja i ima i dva pola - sjeverni i jug (Slika 3).
Slika 3.
Prvi put je otkrio ovu nevjerovatnu činjenicu Marie Andre Ampere 1820. godine. Eksperimirao je otkrila da se dvije zavojnice privlače sa trenutnim ili pokazuju kao dva stalna magneta. Da vidimo ovo iskustvo - demonstracijski broj 3.. Vidite da postoji čista njega, već prilično slaba.
Razmisliti koje načine možete ojačati magnetno polje zavojnice sa strujom?
Pokušajte to odrediti eksperimentalnim putem, zatvorio je lanac na sebi na tabelama na tablicama i promatrajući promjenu interakcije zavojnice i zavojnog magneta na različitim položajima romotažnog klizača, kao i kada se primjenjuju unutar zavojnice Metalna jezgra.
Slično iskustvo pokazuje učitelja (Demonstracijski broj 4)
(Prvo, otpor reostata je velik, onda to smanjujemo, a zatim umetnu jezgru.)
Eksperimentalni je način utvrđen da magnetno polje zavojnice može biti ojačane sa tri načina:
- povećanje strujne čvrstoće
- povećanjem broja zavoja
- umetanje unutar jezgre željeza zavojnice
Zavojnica sa jezgrom se zove elektromagnet, Upotreba elektromagneta je raznolika: elektromagnetski telegraf, elektromagnetski relej (slika 5), \u200b\u200belektrični poziv (slika 6), slušalice (slika 7), zvučnik (zvučnik) (slika 8), itd. Oni su dio mnogih električnih krugova. Svaki elektromagnet sastoji se od sljedećih dijelova (slika 9): Namotavanje 1, koje teče struje, čelična magnetska zavjesa 2, koja je jezgra i sidro 3, a koja privlači jezgra.
Slika 5.
Slika 6.
Slika 7.
Slika 8.
Slika 9.
Ko je i kada je napravio prvi elektromagnet?
1 student: Istorija elektromagneta. (Slika 10)
Slika 10.
William Sterden rođen je u obitelji obuće, jer je djetinjstvo izveo vrlo naporan rad u radionici i često izgladnjivao. 19. godine pobjegao je u vojnu jedinicu i dosegao artiljerija, tamo je mnogo pročitao i stavio fizičke i hemijske eksperimente. Strašni uragan, u pratnji patentnog zatvarača i grom, preletio je veliki utisak na Williamu i privukao Njegova pažnja na električnu energiju. Počeo je čitati knjige u prirodnoj nauci, ali shvatio sam s gorčinom da mu nedostaje znanje i počeo je studirati nauke sa vrlo azovom: čitanje, pismo, gramatiku, jezike, matematiku, optiku i prirodnu nauku. Nakon otpuštanja iz vojske, kupio je strug strug i bavio se proizvodnjom fizičkih instrumenata, a čak je u tome uspjela tako da je on imenovan predavačem u Vojna akademija. Ideja o korištenju konja magneta zarobila ga je 1823. godine. Otkrio je da je magnetno polje solenoida znatno poboljšano ako je u čeličnoj jezgri, a 23. maja 1825. na sastanku Francuskog društva umjetnosti, William Sterdzhin, sin lošeg cipela, prvo je pokazao Prvi elektromagnet. (Slika 11)
Slika 11.
OI je bio lakiran željezni štap lakirana željezna šipka i promjer 1,3 cm, prekriven jednim slojem izolirane bakrene žice. Električna energija koja se isporučuje iz galvanske baterije (Voltov post). Elektromagnet je zadržao 3.600 g i značajno je premašio snagu prirodnih magneta iste mase. Bilo je to sjajno postignuće u to vrijeme.
Mnogi naučnici tog vremena poboljšavaju elektromagnet, povećanje njegove sile za podizanje. 1828. godine američki naučnik Joseph Henry (slika 12) primijenio je višeslojni namotavanje izolirane žice i na taj način je stvorio elektromagnet značajne sile (slika 13). Izgradio je elektromagnet s masom od oko 300 kg, podižući oko 1 tonu. Da, i sam Sterder radio je na poboljšanju elektromagnet. Prema njegovom nalogu 1840. godine, izveden je elektromagnet koji može podići 550 kg! Sada je teško zamisliti koliko je tada teško stvoriti elektromagnete. Napokon, čak je i zakon inženjera OMA-e u to vrijeme bio poznat. Sterder je umro 1850. godine, a bez primitka pobune za svoj veliki izum, niti bogatstvo, ni slavu. Na njegovom poljevu za klanje ", postoji izumitelj elektromagnet ..."
Slika 12.
Slika 13.
2 student: Jedna od prvih i važnih aplikacija elektromagnet je telegrafska veza.Ljudi su potrebni odnos. Ali početkom 19. stoljeća veza je bila vrlo primitivna: telegrafista na kuli uz pomoć pilonske cijevi dobila je signal koji se prenosi iz još jedan kula koji se nalazi na udaljenosti od petnaest milja od prvi. Nakon što je primio signal, telegraf je lansiran, preveo se na ručke semafore i marljivo prenosio poruku sljedećem tornju. Do sredine 19. veka, glavna sredstva komunikacije između Amerike i Evrope, otpremni post ostali su između Evrope i kolonija. O događajima i obožavanju u drugim zemljama, ljudi su saznali kasno za sve sedmice, pa čak i mjeseci. 1831. Joseph Henry je napravio jedan od prvih pokušaja da implementira ideju o komunikaciji sa elektromagnetski telegrafu recepciji koji je bio najjednostavniji dizajn električnog lava (slika 14). Električni konektor sastojao se od radne površine i oštećenog čeličnog štapa s dužinom visokih 250 mm na okomito fiksnom iglu. Prvi električni poziv nahranio je iz DC izvora i predstavljao je uobičajeni elektromagnet, na koji je čekić udario čekić na zvono kada je dugme pritisnut. (Demonstracijski broj 5).
Slika 14.
3 učenika: najpogodniji elektromagnetski telegrafski sistem stvorio je američki Samuel Morse. (Slika 15). Bio je portretni umjetnik, ali prihod od crtanja portreta bio je vrlo mali, a on je morao nahraniti svoju ženu i troje djece. Da bi zaradio dobro, Morse je našao u obzir sliku da bi napisala sliku koja bi bila zainteresirana za Ameriku, nikad ne bi vidjela "Monu Lizu", "Zadnja večera" i drugi remek-djela svjetske umjetnosti. 1829. godine otišao je u Europu i napisao sliku "Louvre", u pozadini koje je prikazan kao što više remek djela dok se platno može primiti. 1832. godine Morse, pun nade, upakovanih platna i krenula se natrag u Ameriku. Popeo se na paket "Sally" za umjetnika, a otišao je na obalu u izumitelju. Kako se to dogodilo? Na brodu je došao razgovarati o evropskim eksperimentima na elektromagnetizmu. "Vađenje iskre iz magneta" bio je jedan od čudesa vremena. Morse je odmah sugerirao da se kombinacija iskre može koristiti kao kod za prenos poruka po žici. Ova ideja je uprkos tome, uprkos činjenici da su čak i najosnovniji zakoni električne energije bili gotovo nepoznati (u svojoj mladosti, on je samo jednom slušao predavanje o električnoj energiji) Morse se čvrsto vjerovao da bi osoba mogla postići bilo šta, teško je da preuzme posao. Tokom mjesečne plovidbe do obale Amerike, Morse je skicirao nekoliko preliminarnih crteža. Sledeće tri godine proveo je na neuspješnim pokušajima izgradnje uređaja na njima. Njegov je odlaganje imao nekoliko galvanskih baterija, željeznih šipki i žice. Povezao ih je prema shemi koju je sam izvukao i zatvorio lanac. Nema rezultata! Napravio je nekoliko prekidača. Opet ništa! Mnogo dana nije bio uspešan na instalaciji. Konačno, očajnički se okrenuo kolegi iz hemijskog fakulteta Leonarda Gail-a. Gale je pogledao bespomoćno morse dizajn i stisnulo se preko njega. Pokazao je Morseu, da je potrebno napraviti izolaciju žice, pokazao je kako se napravi vijuga i kako uključiti bateriju u takvom lancu. A onda, konačno, Morse aparat podneli su znakove života. Rani projekti telegrafa Morse bili su vrlo naivni i izuzetno teški. Kasni telegrafski modeli isporučeni su signalnim ključem, s kojom je lanac bio zatvoren i otvoren.
Slika 15.
4 student: U septembru 1837. Morse je uspješno pokazao svoj izum na Univerzitetu u New Yorku. Signal je poslan preko žice dužine 1700 stopa. Ali da biste stvorili telegrafsku jedinicu koja može prenijeti signal na udaljene udaljenosti, trebali nam je novac. Američka vlada odbila je subvencionirati stvaranje telegrafske veze duž atlantske obale i Morse je otišao u Evropu. U Engleskoj je morse rekao da je Whitston već izmislio elektromagnetski telegraf, koji bi mogao pobrinuti da pogleda u najbližu poštansku kancelariju (slika 16).
Slika 16.
U Rusiji je Morse naučio da je Baron šiling, ruski ambasador u Austriji izmislio elektromagnetski telegraf (slika 17), ali ideja trenutne komunikacije između ljudi u dalekim krajevima zemlje čini se ruskom kralju tako poznate Zabranjeno je čak spomenuo izum u tisku. Nijedan od različitih telegrafskih sistema nije bio tako jednostavan i uspješan kao Morse aparat. Stoga izumitelj nije ostavio nadu, iako njegova pozicija nikada nije bila tako očajna. Morse je na kraju otišao u Princeton da se savjetuje sa profesorom Josephom Henryjem.
Slika 17.
Relej, izumio Henry prije šest godina, mogao bi riješiti problem pred kojima je Morse stajao. Henry je predložio Morse, da krug predajnika treba biti povezan sa uređajem za prijem nije direktno, već kroz brojne električne žljebove. U svakom lancu je postojao trenutni izvor i relej. Henry je objasnio Morse, da takav sistem lanca može prenijeti električne signale na hiljadu milja, a na kraju "Garlanda" snaga pulsa bit će jednaka intenzitetu prenesenog signala.
5 studenata: Morse se vratio u New York i redižirao svoj aparat u skladu sa Henryjevim uputama. 1843. Morse se vratio na američku vladu za subvencije. Kada je Bill o subvencijama, konačno, dostavljen Predstavničkom domu, poslanici su se prema njemu liječili kao smiješnu šalu, ali ipak dodijelila novac. Morse i njegovi drugovi odlučili su da naprave podzemnu liniju, postavljajući složeni uređaj u olovnoj cijevi, a onda je potrošio ogroman iznos, a zatim se pokazalo da su potpomi stavljaju žice bez izolacije i linija je paralizirala mnoštvo kratkih Krugovi. Morse je bio u očaju. Ali ovdje je Joseph Henry ponovo došao na prihod, a cijela linija je suspendovana na drveće i stubovima, a vratovi za boce korišteni su i boca korišteni kao izolatori. A sada je došao značajan dan 24. maja 1844. godine. Morse je ugradio svoj aparat u hodnik Vrhovnog suda u Kapitolu. Bila je gomila vladinih zvaničnika, sudija i kongresa i sve što je uočeno, kao što se informacije iz Baltimorea gotovo odmah nalaze u rodbinu. Do 1850. godine Morse sa svojim partnerima stvorio je "Magnetik Telegraph" - kompaniju za polaganje linije između New Yorka i Filadelfije. Bila je to pobjeda - telegrafski morse radio i prenosio informacije o velikim udaljenostima. Bio je Morse koji je uspio dizajnirati i stvoriti uređaj koji se koristio na telegrafskim linijama svih zemalja gotovo 100 godina (slika 18).
Slika 18.
6 studenata: Pored toga, Morse je razvio čuvenu abecedu, u kojoj su se sva slova abecede činila kombinaciji bodova i crtice, nazvanih Imed i glavnom telegrafskom kodu. Kako je radio Morse Aparati? Od prenosnog uređaja pomoću "ključa morsea" zatvaranjem električni lanac U komunikacijskoj liniji formirani su kratki ili dugi električni signali koji odgovaraju točacima ili crticom Morse abecede. Na prijemnom telegrafskom uređaju u vrijeme signala (električna struja), elektromagnet je privukao sidro, s kojima je točak čvrsto spojen, umočen u mastilo. Kotač je napustio crnu stazu na papirnom vrpcu produženom pomoću opružnog mehanizma. Ova vrsta komunikacije korištena je do početka 20. stoljeća, sve dok se radio komunikacija nije podijeljena. Ali sve je počelo izum elektromagnet!
Popravljati
Dakle, momci, naša lekcija dolazi do kraja. Provjerimo koji od vas postali pravi istraživač. Čitav razred podijeljen je u grupe klinca. Svaka grupa daje jedno pitanje za diskusiju. Pitanja:
- Kako će dvije zavojnice objesiti na tankim žicama u blizini, ako preskočite struju?
- Kako ojačati magnetno polje zavojnice sa strujom?
- Ko i kad su izmislili prvi elektromagnet?
- Kako izgraditi jaku elektromagnet ako se stanje dostavi tako da je struja u elektromagnetu relativno slab?
- Kako napraviti elektromagnet, koja bi se podizala sila koja se mogla podesiti?
- Potrebno je podići drvenu kutiju elektromagnetske dizalice dizalice sa teretom. Nude način da to učinite.
Nakon rasprave u grupama, jedan od učenika iz svake grupe daje odgovor na pitanje.
Zadaća. Stavak 58, udžbenik "Fizika-8", autor Pryrykin AV, UPR.28, Zadatak 9, Pošaljite poruku ili prezentaciju na temu: "Uređaj i upotreba elektromagneta".
Momci! Danas smo sa vama dobro radili. Kineska poslovica kaže:
"Osoba može postati pametna tri načina: Imitacijom je najlakši način, iskustvom je najteži put, a refleksija je najplemenitiji način." Danas smo zajedno rekli da krenemo na različite načine ciljanog cilja i nadam se da je svako od vas osjećao interes za saznanje novog. Hvala svima na pažnji i poslu.
Ako postoji elektrostatički polje u prostoru oko stacionarnih električnih troškova, zatim u prostoru oko pomičnih troškova (kao i oko vremenskih prolaska električnih polja, koje su prvobitno sugerirane Maxwell) postoji. Lako je promatrati eksperimentalno.
Zbog magnetskog polja i komunicira među sobom električne struje, kao i stalne magnete i struje sa magnetima. U odnosu na električnu interakciju, magnetna interakcija je mnogo jača. Ova interakcija u jednom trenutku studirala je Andre-Marie Ampere.
U fizici, karakteristika magnetnog polja služi B i kako je više, jače magnetno polje. Magnetska indukcija u vrijednosti vektora, njegov smjer poklapa se s smjerom sile koja djeluje na sjevernom stupu magnetske strelice postavljen u neku točku magnetnog polja, magnetsko polje orijentirano u smjeru vektora B, odnosno u smjeru magnetskog polja.
Vektor u svakoj tački magnetske indukcije usmjeren je na to tangenta. To jest, indukcija B karakterizira akciju napajanja magnetnom polju na struju. Slična uloga se igra napetosti E za električno polje, što karakterizira efekt struje električnog polja na naplatu.
Najjednostavniji eksperiment sa željeznim piljevinama omogućava vam da vizualno pokažete fenomen magnetske polje djelovanja na magnetizirani objekt, jer u stalnom magnetnom polju, male komade Ferromagnet (takvi komadi su željezni piljevina), magnetske strelice Ako su male strelice kompasa.
Ako uzmete vertikalni bakreni dirizor, i okrenite ga kroz rupu u vodoravno smještenom listu papira (ili pleksiglasa ili šperploče), a zatim sipajte metalnu piljevinu na list i malo ga protresite, a zatim preskočite dirigent d.C.Jednostavno je vidjeti kako se piljevina postroje u obliku vrtloga oko krugova oko dirigenta, u ravnini okomit u njemu.
Ove su ciljevine sa piljevine samo uslovne slike magnetnih indukcijskih linija u magnetskom polju vodiča s trenutnom. Središte krugova, u ovom eksperimentu, nalazit će se tačno u centru, uz osi provodnika s trenutnom.
Smjer magnetnih indukcijskih vektora u dirigentima s trenutnom je jednostavan za određivanje ili prema pravilu desnog vijka: sa predloženim kretanjem vijčane osi u smjeru struje u istraživaču, smjer rotacije Vijak ili ručka za boku (vijak ili odvikivanje vijka) označava smjer magnetnog polja oko struje.
Zašto se primjenjuje pravilo bika? Budući da se operacijski rotor (označen u teoriji rot polja) koji se koristi u dvije maxwell jednadžbe može se formalno zabilježiti kao vektorski proizvod (s operatorom po imenu), a najvažnije zato što vektorski poljski rotor može biti susjedni (predstavlja analogiju) Kutna brzina rotacije idealnih tečnosti (kao što je MAXWELL LICE zastupljena), čiji polje protoka prikazuje ovo vektorsko polje, možete koristiti pravila za rotor formulacije koje su opisane za kutnu brzinu.
Stoga, ako okrenete bouknu u smjeru snažnog vektorskog polja, bit će sjebana u smjeru vektora rotora ovog polja.
Kao što vidite, za razliku od napetosti elektrostatičkog polja, koje su otvorene u prostoru, magnetne indukcijske linije koje okružuju električnu struju su zatvorene. Ako se redovi električne napetosti počnu na pozitivnim nabojima i završava se negativno, tada se magnetske indukcijske linije jednostavno zatvore oko trenutne struje stvaranja struje.
Sada komplicirajte eksperiment. Razmislite umjesto direktnog provodnika s strujom okreta s šokom. Pretpostavimo da nam je zgodno postavljanje takve konture okomito na ravninu obrasca, a struja je usmjerena na nas, a s desne strane - od nas. Ako je sada unutar zavoja sa strujom da biste postavili kompas magnetske strelice, tada će magnetna strelica ukazivati \u200b\u200bna smjer magnetnih indukcijskih linija - bit će usmjereni prema osi skretanja.
Zašto? Budući da će suprotne strane iz ravnine okreta biti slične polovima magnetske strelice. Odakle je linija na izlazu sjeverne magnetni pol, koji uključuje Južni pol. Lako je shvatiti ako prvo razmislite o dirigentima sa trenutnim i svojim magnetnim poljem, a zatim jednostavno pretvorite vodič u prsten.
Da bi se odredio smjer magnetske indukcije, skretanje s strujom koristi se i pravilom koluta ili pravila desnog vijka. Postavite vrh pobunjenika u sredinu skretanja i rotit će ga u smjeru kazaljke na satu. Progresivni pokret Bouena poklapa se u smjeru magnetske indukcije u središtu skretanja.
Očito je smjer magnetskog polja struje povezan s smjerom struje u vodiču, bilo da je to direktan dirigent ili skretanje.
Vjeruje se da je strana zavojnice ili zaokret s strujom, odakle je vanjska indukcija (smjer vektora izvana) sjeverne magnetni pol, a gdje linija uključuje (vektor u smjeru) iznutra) je južni magnetni stup.
Ako je pluralnost okreta sa trenutnim oblikom dugačak zavojnica - magnetni (dužina zavojnice je mnogo puta veća od svog promjera), a zatim magnetno polje unutar ravnopravno, odnosno magnetske indukcijske linije paralelno jedna drugoj, i imaju istu gustoću duž cijele dužine zavojnice. Usput, čini se da je magnetno polje stalnog magneta izvan magnetnog polja zavojnice sa trenutnim.
Za zavojnicu sa trenutnim I, dužinom L, s brojem zavoja N, magnetska indukcija u vakuu bit će numerički jednaka:
Dakle, magnetno polje unutar zavojnice s strujom je homogeno, a usmjereno je s južnog do sjevernog pola (unutar zavojnice!) Magnetska indukcija unutar zavojnice proporcionalna je modula od broja ampera po jedinici od Dužina zavojnice zavojnice.
