Lekcija ciljev:Študija funkcij magnetno polje Navijače s tekočimi, načini za izboljšanje tega področja, poznavanje naprave, načelo dela in uporabo elektromagneti. Razvoj spretnosti opravljajo praktične naloge. Razvoj fizičnega razmišljanja, sposobnost reševanja problemov in zmožnosti, da jih analizirajo na podlagi izkušenih dejstev. Povečanje zanimanja za subjekt z znancem z zgodovino odkritja na področju fizike.
Vrsta: Kombinirana lekcija
Metoda:problemsko učenje.
Oprema za sprednji poskus: Napajanje, priključne žice, ključ, zadržite krožni prevodnik (obrat), magnet trak, kompas (en komplet za vsako tabelo).
Demonstracije:
- črna škatla in tuljava s sedanjim suspendiranim na prožnih žicah na stojalu (predstavitvena številka 1);
- interakcija tuljave s tekočim in tračnim magnetom (predstavitvena številka 2)
- interakcija dveh tuljav s tokom (predstavitvena številka 3)
- namestitev za prikaz akcije Electromagnet (demonstracija št. 4).
- model klica (demonstracijska številka 5)
Med razredi
Čas organiziranja.
Fantje! Današnja lekcija Želim začeti latinskega aforizma: "Talent vidi pot za reševanje znanih nalog, Genius rešuje naloge, ki jih njihovi sodobniki ne vidijo." Danes se bomo naučili biti nadarjeni, nekdo pa lahko pokaže in genij. Na preteklih lekcijah smo začeli preučiti novo obliko snovi - magnetno polje.
Danes bomo nadaljevali naša miselna pot do "Time Machine" nazaj v preteklost, naenkrat, da je začel študirati odnos med električnim in magnetnim pojavom, tj. V 19. stoletju. Danes bo vsak od vas še naprej odprl nove skrivnosti in skrivnosti magnetnega polja in poskušali jih bomo skupaj ugotoviti.
Ampak najprej preverite, kako ste razumeli material pretekle lekcije - bomo izvedli fizični narekovanje. Imate kartico na tabelah. Morate končati stavke:
- Magnetno polje je posebnost ....................................
- Vir magnetnega polja je ............ ..
- Lahko zaznate magnetno polje z dejanjem ...............
- V izkušnji Erstede je magnetna puščica spremenila smer, ko ..........
- Magnetne linije so vrstice, vzdolž katerih ...................................
- Magnetno polje se razlikuje od električne energije, ki jo obstaja okoli ...... ..
- Magnetno polje direct tok predstavlja .. ..........
Novi material
In zdaj Pozor! Na mizi je črna škatla. Prosim, povejte mi, kako zaznati, ali je v črni škatli magnetno polje?
Študenti ponujajo možnosti za odgovore.
Resnično lahko storite na dva načina (Predstavitvena številka 1): Bodisi prinaša magnetno puščico na škatlo (puščica spremeni smer), ali prinaša dirigent na škatlo s tok na škatle, (v tem primeru, krožni prevodnik s tokom se uporablja), ki je, kot smo poglejte ali odpeljejo. Postavlja se vprašanje - zakaj je tuljava s sedanjim privabljanjem ali odbijam? Danes, samo predmet naše pozornosti in bo krožni vodnik s tokom (ali tuljavi s tokom, ali solenoid) takega krožnega toka, ki se zelo pogosto uporablja v tehniki, je to pomemben del številnih električnih naprave, kot je dvižna naprava (slika 1, slika 2)
Slika 1.
Slika 2.
Torej na tabeli na tankih žicah, je tuljava, povezana z virom toka, je suspendirana, poleg njega na stojnici (Demonstracijska številka 2)Kaj se bo zgodilo z tuljavo, če ga preskočite elektrika?
Učenci so predstavili hipoteze.
Preverimo te hipoteze skupaj.Imate laboratorijsko opremo na vaših tabelah, prosim zberite električno vezje, priključitev trenutnega vira, ključa, zadrževanje in tuljavo. Poleg tega imate magnet za povoje. Lahko eksperimentirate in vidite, kako se bo tuljava obnašala pred vezjem verige in po vezju verige, prinese magnet na tuljavo in nato magnetno puščico.
Študenti opravljajo čelni eksperimentIn potem skupaj z učiteljem razpravljati o svojih rezultatih. Nadzornik vpraša vodilna vprašanja:
Kaj si gledal?
- Kaj misliš, zakaj včasih tuljava privablja v magnet, včasih pa je odpuščena?
- Kaj je odvisno?
- Kakšne sklepe je mogoče storiti?
Rezultati skupne razprave so izdelani v prenosni računalnik v obliki naslednjih zaključkov:
1. Okoli tuljave s tokom je magnetno polje (Slika 4);
Slika 4.
2. Tuljava s tokom (solenoidni) je podobna magnetu za povoje in ima tudi dva pola - sever in jug (Slika 3).
Slika 3.
Prvič je odkril to neverjetno dejstvo Marie Andre Ampere leta 1820. Eksperimated s tem, da sta dve tuljavi privabljani s tokom ali ponavljamo kot dva trajna magneti. Poglejmo to izkušnjo - demonstracijska številka 3.. Vidiš, da je čista nega, vendar precej šibka.
Think. kakšne načine lahko okrepite magnetno polje tuljave s tokom?
Poskusite to določiti z eksperimentalnim načinom, zaprto verigo, sestavljeno na tabelah in opazujemo spremembo medsebojnega delovanja tuljave in magnetni magnet na različnih položajih romotage drsnika, kot tudi pri dajanju znotraj tuljave kovinsko jedro.
Podobne izkušnje kažejo učitelj (Demonstracijska številka 4)
(Prvič, odpornost Rheostat je velik, potem ga zmanjšamo, nato pa vstavimo jedro.)
Eksperimentalni način je bilo ugotovljeno, da se lahko magnetno polje tuljave okrepimo s tremi načinami:
- povečanje trenutne trdnosti
- s povečanjem števila zaviranja tuljave
- vstavljanje v notranjost jedro
Klicana je tuljava s jedrom electromagnet., uporaba elektromagneti je raznolika: elektromagnetni telegraf, elektromagnetni rele (slika 5), \u200b\u200belektrični klic (slika 6), slušalke (slika 7), zvočnik (zvočnik) (slika 8) itd. So del številnih električnih vezij. Vsak elektromagnet je sestavljen iz naslednjih delov (slika 9): navijanje 1, ki toka tok, jeklena magnetna zavesa 2, ki je jedro, in sidro 3, ki je privlačen v jedro.
Slika 5.
Slika 6.
Slika 7.
Slika 8.
Slika 9.
Kdo in kdaj je naredil prvi elektromagnet?
1 študent: zgodovina elektromagneta. (Slika 10)
Slika 10.
William Sterden se je rodil v družini čevljarja, saj je otroštvo nastopilo zelo trdo delo v delavnici in pogosto stradal. Pri 19, je pobegnil na vojaško enoto in dosegel artileyman, tam je prebral in dal fizične in kemijske eksperimente. Grozljiv orkan, ki ga je spremljal zadrgo in grmenje, je letel. Ta Urugan je naredil velik vtis na William in privlačil njegovo pozornost na elektriko. Začel je brati knjige v naravoslovju, vendar sem razumel z grenkobo, da nima znanja in je začel študirati znanost z zelo azov: branje, pismo, slovnico, jezikov, matematike, optiko in naravoslovje. Po odpovedi iz vojske je kupil stružnico in se ukvarjal s proizvodnjo fizičnih instrumentov in celo uspel v tem, da je bil imenovan za predavatelja Vojaška akademija. Zamisel o uporabi magneta za podkev, ki jo je ujela leta 1823. Ugotovil je, da je magnetno polje solenoida bistveno izboljšano, če je v jeklenem jedru, in 23. maja, 1825 na sestanku francoskega društva umetnosti, William Sterdzhin, Sina slabega čevljarja, najprej pokazal Prvi elektromagnet. (Slika 11)
Slika 11.
OI je bil lakirana železna palica lakirana železna palica in premer 1,3 cm, napolnjen z eno plast izolirane bakrene žice. Električna energija je dobavljena iz galvanske baterije (Voltov post). Elektromagnet je ohranil 3.600 g in je bistveno presegel moč naravnih magnetov iste mase. Takrat je bil to briljanten dosežek.
Mnogi znanstveniki tega časa so izboljšali elektromagnet, povečanje njegove dvižne sile. Leta 1828 je ameriški znanstvenik Joseph Henry (slika 12) uporabljal večplastno navitje izolirane žice in s tem ustvaril elektromagnet pomembne sile (slika 13). Zgradil je elektromagnet z maso približno 300 kg, dvig okoli 1 ton. Da, in sam jeter je delal na izboljšanju elektromagnetnega omrežja. Po naročilu leta 1840 je bil izveden elektromagnet, ki je sposoben dvigniti 550 kg! Zdaj je težko predstavljati, kako težko je bilo, da bi ustvarili elektromagneti. Navsezadnje, tudi zakon inženirjev OMA v tistem času ni bil znan. Sterder je umrl leta 1850, in ne da bi prejel upor za njegov velik izum, brez bogastva, niti slave. Na zakol njegovega nagrobnika, "je izumitelj elektromagnet ..."
Slika 12.
Slika 13.
2 Študent: Ena od prvih in pomembnih aplikacij elektromagnet je telegrafska povezava.Ljudje od antičnih časov je potreboval odnos. Toda na začetku 19. stoletja je bila povezava zelo primitivna: telegrafist na stolpu s pomočjo pilonske cevi prejel signal, ki se prenaša iz drugega stolpa, ki se nahaja na razdalji petnajst milj prvi. Ko je prejel signal, se je Telegraph začel, prevedel ročaje Semaphore in skrbno prenesel sporočilo na naslednji stolp. Do sredine 19. stoletja je glavno sredstvo komunikacije med Ameriko in Evropo, ladijski promet med Evropo in kolonijami. O dogodkih in čaščenjih v drugih državah se ljudje naučili za vse tedne in celo mesece. Leta 1831 je bil Joseph Henry naredil enega od prvih poskusov, da bi izvedel idejo komunikacije z elektromagnetni telegrafv recepciji je bil uporabljen najpreprostejši dizajn električnega leva (slika 14). Električni priključek je sestavljen iz namiznega zvona in okvarjene jeklene palice z dolžino 250 mm visoko na navpično fiksni igli. Prvi električni klic je bil nahranjen iz vira DC in predstavljal običajni elektromagnet, na katerega je kladivo udarilo kladivo na zvonu, ko je bil pritisnjen gumb. (Demonstracijska številka 5).
Slika 14.
3 študent: najbolj primeren elektromagnetni telegrafski sistem je ustvaril American Samuel Morse. (Slika 15). Bil je portretni umetnik, vendar je bil dohodek iz risanja portretov zelo majhen, in moral je nahraniti svojo ženo in tri otroke. Da bi zaslužil dobro, je prišel Morse, da bi napisal sliko, ki bi jo zanimala Amerika, nikoli ne vidim "Monu Lizu", "zadnja večerja" in druge mojstrovine svetovne umetnosti. Leta 1829 je odšel v Evropo in napisal sliko "Louvre", v ozadju, v katerem je predstavil toliko mojstrovine, ko bi lahko platno nastale. Leta 1832, Morse, poln upanja, pakiranih platna in se je vrnil v Ameriko. Vstopil se je na paket "Sally" za umetnika, in odšel na obalo v izumitelju. Kako se je to zgodilo? Na krovu je prišel govoriti o evropskih eksperimentih na elektromagnetizmu. "Ekstrakcija isker iz magneta" je bila ena od čudes časa. Morse je takoj predlagal, da se lahko uporablja kombinacija isker koda za prenos sporočil z žico. Ta ideja je zelo ujela, kljub dejstvu, da je bilo tudi najbolj osnovni zakoni o električni energiji skoraj neznani (v njegovi mladosti, je nekoč poslušal predavanje o električni energiji) Morse je trdno verjel, da lahko oseba doseže vse, kar je težko opravljati podjetje. Med mesečnim jadranjem do obale Amerike, Morse skicirajo več predhodnih risb. Naslednja tri leta je preživela neuspešne poskuse, da bi zgradila napravo na njih. Njegovo odstranjevanje je imelo več galvanskih baterij, železovih palic in žice. Povezal jih je po shemi, ki je bil sam, in zaprl verigo. Ni rezultatov! Naredil je več stikal. Spet nič! Več dni je bil neuspešen na namestitvi. Končno, obupno, se je obrnil na kolega iz kemične fakultete Leonard Gail. Gale je pogledal na nemočne Morsejevo oblikovanje in stisnjen nad njim. Pokazal je Morse, da je treba izolirati žice, pokazala, kako je navijanje narejeno in kako vklopiti baterijo v taki verigi. In potem, končno, Morseaparstvo je vložilo znake življenja. Zgodnji projekti Telegraph Morse so bili zelo naivni in izjemno zapleteni. Pozni telegrafski modeli so bili opremljeni s tipko signala, s katerim je bila veriga zaprta in odprta.
Slika 15.
4 študent: V septembru 1837 je Morse uspešno pokazal svoj izum na Univerzi v New Yorku. Signal je bil poslan preko žice z dolžino 1700 čevljev. Toda ustvariti telegrafsko enoto, ki lahko oddaja signal na oddaljene razdalje, potrebujemo denar. Ameriška vlada je zavrnila subvencioniranje oblikovanja telegrafske povezave vzdolž atlantske obale in Morse je odšel v Evropo. V Angliji je bil Morse rekli, da je Whitston že izumil elektromagnetni telegraf, ki ga je lahko poskrbel, da pogleda v najbližjo poštno pisarno (Slika 16).
Slika 16.
V Rusiji, Morse se je naučil, da je Baron Shilling, ruski veleposlanik v Avstrijo, izumil elektromagnetno telegraf leta 1825 (slika 17), vendar je ideja o takojšnji komunikaciji med ljudmi na oddaljenih koncih države zdelo, da je ruski kralj tako znano Prepovedan je celo omenil izum v tisku. Noben od različnih telegrafskih sistemov ni bil tako preprost in uspešen kot Morse Aparati. Zato izumitelj ni zapustil upanja, čeprav njegov položaj ni nikoli tako obupan. Morse je na koncu šel na Princeton, da bi se posvetoval s profesorjem Josephom Henryjem.
Slika 17.
Rele, ki je izumil Henry pred šest leti, bi lahko rešil problem pred katerim je stala Morse. Henry je predlagal Morse, da mora biti oddajnik vezje priključen na sprejemno napravo, ki ni neposredno, ampak skozi številne električne verige Garland. V vsaki verigi je bil trenutni vir in rele. Henry je pojasnil Morse, da lahko tak verižni sistem prenaša električne signale na tisoč milj, na koncu "Garland" pa bo moč pulza enaka intenzivnosti prenesenega signala.
5 študent: Morse se je vrnil v New York in ponovno preusmeril svoj aparat v skladu z navodili Henryja. Leta 1843 se je Morse vrnil k vladi ZDA za subvencije. Ko je bil predlog zakona o subvencijah nazadnje predložen v predstavniške hiše, ga je poslanci obravnaval kot smešno šalo, vendar še vedno dodeljen denar. Morse in njegovi spremljevalci so se odločili, da postanejo podzemna linija, postavila kompleksno napravo v svinčevo cevi, pri tem pa je porabila ogromno količino, nato pa se je izkazalo, da sorcirji postavijo žice brez izolacije in linijo je paralizirala množica kratkega vezij. Morse je bil v obupu. Ampak tukaj je Joseph Henry spet prišel do prihodkov in celotno linijo je bila suspendirana na drevesih in stebrih, steklenice pa so bile uporabljene kot izolatorji. In zdaj je prišel pomemben dan 24. maja 1844. Morse je svojo napravo namestil v dvorani Vrhovnega sodišča v Capitol. Bila je množica vladnih uradnikov, sodnikov in kongresnica in vse je bilo ugotovljeno, saj so informacije iz Baltimora skoraj takoj našli v WashingOtone. Do leta 1850 je Morse s svojimi partnerji ustvaril "Magnetik Telegraph" - podjetje za polaganje linije med New Yorkom in Philadelfijo. To je bila zmaga - Telegraph Morse je delal in posredoval informacije na velike razdalje. Bil je Morse, ki je uspel oblikovati in ustvariti napravo, ki je bila uporabljena na telegrafskih linijah vseh držav za skoraj 100 let (slika 18).
Slika 18.
6 študent: Poleg tega je Morse razvil znano abecedo, v katerem so se vse črke abecede zdele s kombinacijo točk in pomišljajem, ki jo imenuje imenovana in glavna telegrafska koda. Kako so delali Morse Aparati? Iz oddajne naprave z uporabo "ključa Morse" z zapiranjem električna veriga V komunikacijski vrstici so nastale kratke ali dolge električne signale, ki ustrezajo točkam ali pomišljajem morske abecede. Na sprejemni telegrafski napravi v času signala (električni tok) je elektromagnet pritegnil sidro, s katero je kolo togo povezano, potopljeno v črnilo. Kolo je pustilo črno pot na papirnem traku, ki je razširjena s pomočjo vzmetnega mehanizma. Ta vrsta komunikacije je bila uporabljena do začetka 20. stoletja, dokler ni bila razdeljena radijska komunikacija. Toda vse se je začelo z izumom elektromagneta!
Pritrditev
Tako fantje, naša lekcija se konča. Preverimo, kateri od vas je postal pravi raziskovalec. Celoten razred je razdeljen na skupine klincev. Vsaka skupina daje eno vprašanje za razpravo. Vprašanja:
- Kako bosta dve tuljavi visi na tankih žicah v bližini, če preskočite tok?
- Kako okrepiti magnetno polje tuljave s tokom?
- Kdo in ko je izumil prvi elektromagnet?
- Kako zgraditi močan elektromagnet, če je stanje dostavljeno, tako da je tok v elektromagnu relativno šibka?
- Kako narediti elektromagnet, ki bi se lahko prilagodila dvižna sila?
- Potrebno je dvigniti leseno škatlo za elektromagnetno dviganje s tovorom. Ponudite način za to.
Po razpravi v skupinah, eden od študentov iz vsake skupine daje odgovor na vprašanje.
Domača naloga. Odstavek 58, učbenik "Fizika-8", avtor Pryrik AV, UPR.28, Naloga 9, Naloga ali predstavitev na temo: "Naprava in uporaba elektromagnetnih elementov".
Fantje! Danes smo dobro delali z vami. Kitajski pregovor pravi:
"Oseba lahko postane pametna tri načine: po imitaciji je najlažji način, po izkušnjah je najtežja pot, in z razmislekom je najbolj plemeniti način." Danes smo povedali, da gremo na različne načine ciljnega cilja in upam, da je vsak od vas čutil zanimanje za poznavanje novega. Hvala vsem za vašo pozornost in delo.
Če obstaja elektrostatično polje v prostoru okoli stacionarnih električnih nabojev, nato v prostoru okoli premikajočih se nabojev (kot tudi okoli časovno spreminjajočih se električnih polj, ki so prvotno predlagali Maxwell). Enostavno je opazovati eksperimentalno.
To je posledica magnetnega polja in medsebojno vplivajo na električne tokove, kot tudi konstantne magnete in tokove z magneti. V primerjavi z električno interakcijo je magnetna interakcija veliko močnejša. Ta interakcija naenkrat je študirala Andre-Marie Ampere.
V fiziki, značilnost magnetnega polja služi B, in kako je več, močnejši magnetno polje. Magnetna indukcija v vrednosti vektorja, njena smeri sovpada s smerjo sile, ki deluje na severni polu pogojne magnetne puščice, ki je nameščena v neki točki magnetnega polja, magnetno polje usmerja magnetno puščico v smeri vektorja B, to je v smeri magnetnega polja.
Vektor v vsaki točki magnetne indukcijske linije je usmerjen na to s tangento. To pomeni, da je indukcijska B označuje delovanje magnetnega polja do toka. Podobno vlogo igra napetost E za električno polje, ki označuje učinek električnega polja na dajatev.
Najenostavnejši eksperiment z železno žagovino vam omogoča, da vizualno prikaže pojav magnetnega polja ukrepa na magnetizirani predmet, saj v konstantnega magnetnega polja, majhne koščke feromagnet (take kose so železna žagast) postane povečanje polja, magnetne puščice, kot Če so majhne puščice kompasa.
Če vzamete navpični bakreni vodnik in ga obrnite skozi luknjo v vodoravno nahaja list papirja (ali pleksi stekla ali vezanega lesa), nato nalijte kovinsko žagovina na list, in jo malo pretresite, nato preskočite vodnik d.C.Enostavno je videti, kako je žagast poravnana v obliki vrtinca okoli krogov okoli vodnika, v ravnini, ki je pravokotna v njem.
Te obodenja iz žaganja bodo samo pogojna podoba magnetnih indukcijskih linij v magnetnem polju dirigenta s tokom. Središče krogov, v tem poskusu, se nahaja točno v središču, vzdolž osi dirigenta s tokom.
Smer magnetnega indukcijskih vektorjev v dirigentu s tokom je enostavno določiti ali glede na pravilo desnega vijaka: s predlaganim gibanjem vijačne osi v smeri toka v raziskovalcu, smer vrtenja Vijak ali ročico za vijak (vijak ali odvijte vijak) označuje smer magnetnega polja okoli toka.
Zakaj velja vlada bika? Ker je rotor operacije (označen v teoriji polja ROT), ki se uporablja v dveh enačbah Maxwell, lahko formalno zabeležimo kot vektorski produkt (z imenom, imenovanim), in kar je najpomembneje, ker je lahko vektorski poljski rotor v bližini (predstavlja analogijo) Kotna hitrost vrtenja idealnih tekočin (kot je zastopana MAXWELL), katere polje pretoka prikazuje to vektorsko polje, lahko uporabite pravila za rotor formulacij, ki so opisane za kotno hitrost.
Torej, če obrnete bouwn v smeri močnega vektorskega polja, se bo privijalo v smeri vektorja rotorja tega polja.
Kot lahko vidite, se v nasprotju z napetostjo elektrostatičnega polja, ki so odprti v prostoru, so magnetne indukcijske linije, ki obdajajo električni tok, zaprejo. Če linije električne napetosti E začnejo na pozitivnih nabojih in končajo negativne, potem so magnetne indukcijske linije preprosto zaprte okoli trenutnega ustvarjalnega toka.
Zdaj zaplete poskus. Razmislite namesto neposrednega dirigenta s tokom zavoja s šokom. Recimo, da nam je to primerno, da takšno konturo postavljamo pravokotno na ravnino vzorca, tok pa je usmerjen na nas, in na desni - od nas. Če je zdaj znotraj obrata s tokom, da sestavite kompas z magnetno puščico, bo magnetna puščica označena s smerjo magnetne indukcijske linije - bodo usmerjene vzdolž osi na vrsti.
Zakaj? Ker bodo nasprotne strani iz ravnine obrata podobne policam magnetne puščice. Od koder je linija na izhodu severni magnetni pol, ki vključuje južni pole. To je enostavno razumeti, če prvič razmislite o dirigentu s tokom in z magnetnim poljem, nato pa preprosto obrnite vodnika v obroč.
Za določitev smeri magnetne indukcije se obračanje s tokom uporablja tudi pravilo koluta ali pravila desnega vijaka. Namestite konico upornika v sredino zavoja in ga zavrtite v smeri urinega kazalca. Progresivno gibanje Bouwna sovpada v smeri magnetne indukcije v središču mesta.
Očitno je smer magnetnega polja toka, povezana s smerjo toka v dirigentu, ne glede na to, ali gre za neposreden dirigent ali na vrsti.
Verjetno je, da je stran tuljave ali obrat s tokom, od koder je magnetna indukcijska linija izklopljena (smer vektorja na zunanji strani) je severni magnetni pol, in kjer vrstica vključuje (vektor v smeri Znotraj) je južni magnetni pol.
Če je množica obračanja s trenutnim obrazec dolga tuljava - solenoid (dolžina tuljave je večkrat višja od njenega premera), potem je magnetno polje znotraj njega enakomerno, to je magnetne indukcijske linije vzporedno med seboj, in imajo enako gostoto vzdolž celotne dolžine tuljave. Mimogrede, magnetno polje trajnega magneta se zdi zunaj magnetnega polja tuljava s tokom.
Za tuljavo s sedanjim I, dolžino L, s številom obratov N, magnetna indukcija v vakuumu bo numerično enaka:
Torej, magnetno polje znotraj tuljave s tokom je homogeno, in je usmerjena iz južnega na severni tečaj (znotraj tuljave!) Magnetna indukcija v tuljavi je sorazmerna z modulom števila ojačevalcev na enoto Dolžina tuljave tuljave.
