Решение качественных задач - Электромагнитная индукция - Основы электродинамики

Цель: отработка практических навыков при решении задач.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Актуализация знаний

1. Физический диктант

1. Явление электромагнитной индукции.

2. Фарадей и его опыты.

3. Правило Ленца.

4. Закон электромагнитной индукции (для неподвижных и подвижных контуров).

5. Правило левой руки.

6. Самоиндукция.

7. Индуктивность.

8. Энергия магнитного поля.

9. Магнитный поток.

10. Соленоид.

11. Дроссель.

2. Работа в группах.

I группа

1. Для чего на горловину телевизионных кинескопов надевают магниты? (В магнитном поле на движущиеся электроны действует сила Лоренца, отклоняя их от прямолинейного движения по горизонтали или вертикали.)

2. Стеклянные U-образные трубки, наполненные ртутью, соединены скобой из толстой алюминиевой проволоки. Как должны быть расположены полюсы сильного постоянного магнита, чтобы при замыкании ключа алюминиевая проволока взлетела вверх? (Вектор индукции должен быть направлен к нам.)

3. Почему иногда недалеко от места удара молнией плавятся предохранители и повреждаются чувствительные электроизмерительные приборы? (Изменяющее магнитное поле молнии индуцирует в электроизмерительных приборах и в осветительных сетях сильные токи.)

4. Эксперимент.

Соберите установку.

Два одинаковых магнита сложены противоположными концами. На один надета катушка, а концы выведены к гальванометру. В момент отрыва одного от другого стрелка гальванометра отклоняется. (Отрывание магнитов друг от друга и их соединение связано с изменением магнитного потока и наведением в ней ЭДС.)

II группа

1. Для гашения электрической дуги, образующейся при размыкании больших токов, часто вблизи рубильника располагают магнит так, чтобы линии магнитной индукции были перпендикулярны возникающей дуге. Почему? (Электроны и ионы, образующие дуги, отклоняются в магнитном поле, дуга смещается в сторону и гаснет.)

2. В кольцо из диэлектрика вдвигают магнит. Какое явление возникает? (Поляризация диэлектрика.)

3. Почему на заводе для переноса раскаленных болванок нельзя использовать электромагнитные краны? (При нагревании ферромагнетики теряют магнитные свойства или полностью исчезают при температуре Кюри.)

4. Эксперимент.

На железный сердечник надевают алюминиевое кольцо. Кольцо держится в воздухе. Если надеть на сердечник и приблизить к алюминиевому кольцу медное (не выпуская из рук), то алюминиевое кольцо будет подниматься. Почему? (Кольца сближаются, так как в концах находятся токи одинакового направления.)

III группа

1. Два тонких проводника, имеющих форму окружности, расположены в перпендикулярных плоскостях. Будет ли в проводнике А возникать индукционный ток при изменении тока в контуре В? (Не будет, так как поток магнитной индукции контура В не пронизывает контур А.)

2. Почему корпус компаса не делают из железа? (Железо является ферромагнетиком, и все магнитные силовые линии пойдут через корпус, уже не оказывая влияния на стрелку.)

3. Для исследования стальных балок, рельсов и т. д. на них надевают катушку изолированной проволоки, замкнутую на гальванометр, и перемещают ее вдоль балки. При всякой неоднородности строения в гальванометре возникает ток. Почему? (Неоднородность создает искажение магнитного потока, а значит, в катушке дефектоскопа наводится ЭДВ индукция.)

4. Эксперимент.

Концы сложенной вдвое проволоки присоединены к гальванометру. Проволока движется, пересекая линии индукции магнитного поля, но стрелка гальванометра остается на нуле. Почему? (В отрезках проволоки возникают разные по знаку, но одинаковые по величине ЭДС индукции, которые взаимно компенсируются.)

IV группа

1. Проволочная прямоугольная рамка падает между полюсами электромагнита. Укажите напряжение индукционных токов в рамке при прохождении ею положений А, В, С. (При прохождении точки А против часовой стрелки, в точке В ток отсутствует, в точке С ток направлен по часовой стрелке.)

2. Почему сверхпроводящий шарик «парит» в магнитном поле? (Возникают токи Фуко, магнитное поле которых противодействует магнитному полю, вызвавшему эти токи. Взаимодействуют одинаковые одноименные полюсы.)

3. В какой момент искрит рубильник: при замыкании или размыкании? (ЭДС самоиндукция, возникающая при размыкании, вызывает искру через рубильник.)

4. Эксперимент.

Если два демонстрационных гальванометра соединить и раскачать стрелку одного из них, то, что произойдет с другой стрелкой? Почему? (Она также будет раскачиваться, но в противофазе - направление отклонения стрелки второго гальванометру будет противоположно направлению отклонения стрелки первого.)

V группа

1. В каком месте Земли магнитная стрелка обоими концами показывает на Юг? (На Северном полюсе.)

2. Почему подземный кабель, по которому подается переменный ток в жилые дома и на предприятия, не прокладывают вблизи газовых, водопроводных и теплофикационных труб? (При высокой влажности вызывается окисление металла (обуславливается электролизом).)

3. При электросварке применяются стабилизатор, катушка со стальным сердечником, включающаяся последовательно с дугой. Почему стабилизатор обеспечивает устойчивость горения дуги? (Действие стабилизатора основано на явлении самоиндукции. При изменении тока в катушке возникает вихревое поле, которое препятствует изменению тока.)

4. Эксперимент.

При замыкании цепи работает электрический звонок и горит неоновая лампа, а лампа накаливания не горит. Если исключить из цепи звонок, то загорается лампа накаливания, а неоновая лампа гаснет. Почему? (Когда работает звонок, происходит замыкание и размыкание цепи. Вследствие возникновения при замыкании ЭДС самоиндукции, направленной против ЭДС генератора тока, и быстрого затем размыкания цепи, - волосок лампы накаливания не успевает разогреться. Возникающая при частом размыкании значительная по величине ЭДС самоиндукции поддерживает горение неоновой лампы. Если исключить звонок, то в цепи будет течь постоянный ток, - загорится лампа накаливания.)

III. Подведение итогов урока

Домашнее задание

п. 16.

Р - 924; Р - 925.