План-конспект урока "Магнитное поле катушки с током"

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Записи на доске

I. Организационный момент

- Здравствуйте! Запишите сегодняшнее число и тему урока: «Магнитное поле катушки с током. Электромагниты и их применение».

На прошлых уроках мы начали изучать новую форму материи – магнитное поле.

Сегодня мы продолжим наше мысленное путешествие на «машине времени» назад в прошлое, в то время, когда только начали изучать взаимосвязь электрических и магнитных явлений, т.е. в 19 век. Сегодня мы  продолжим открытие   новых тайн и загадок  магнитного поля и вместе попробуем в них разобраться.

II. Актуализация опорных знаний (см. приложение 1)

III. Основная часть. Изучение нового материала

А теперь внимание! На столе стоит черный ящик. Скажите, пожалуйста, как обнаружить, имеется ли в черном ящике магнитное поле?

Действительно это можно сделать двумя способами (демонстрация№1): либо поднося к ящику магнитную стрелку (стрелка изменяет направление), либо поднося к ящику проводник с током,(в данном случае используется  круговой проводник с током), который, как мы видим либо притягивается либо отталкивается. Возникает вопрос – а почему катушка с током притягивается или отталкивается? Сегодня как раз объектом нашего внимания и будет катушка с током.

Катушка состоит из большого числа витков про­вода, намотанного на деревянный каркас. (показываю катушку).

На схемах катушка обозначается определенным символом.

Исследование магнитного поля катушки провели два французских ученых – Андре́-Мари́ Ампе́р и Доминик Франсуа Жан Араго́.

(слайд1)

Демонстрация 2. Когда в катушке есть ток, железные опилки притягиваются к ее концам, при отключении тока они отпадают (рис. 97).

Если катушку с током подвесить на тонких и гибких проводниках, то она установится так же, как магнитная стрелка компаса. Один конец катушки будет обращен к северу, другой – к югу. Значит, катушка с током, как и магнитная стрелка, имеет два полюса –северный и южный (рис.98)

(слайд 2)

Демонстрация 3. Вокруг катушки с током имеется магнитное поле.

(слайд3)

Его, как и поле прямого тока, можно обнаружить при помощи опилок. (рис.99). Магнитные линии маг.поля катушки с током явл. также замкнутыми кривыми. Принято считать, что вне катушки они направлены от северн.полюса к южному (см.рис.99).

1. вокруг катушки с током есть магнитное поле;

2. катушка с током (соленоид) похожа на полосовой магнит и у нее есть тоже два полюса – северный и южный.

Демонстрация 4.

Катушки с током широко исп-ся в технике в качестве магнитов. Они удобны тем, что их магнитное действие можно изменять (усиливать или ослаблять) в широких пределах. Рассмотрим способы, при помощи которых можно это делать.

Если в первом опыте заменить катушку другой, с большим числом витков проволоки, то при той же силе тока она притянет больше железных предметов. Значит, магнитное действие катушки с током тем сильнее, чем больше число витков в ней.

Демонстрация 5. Включим в цепь, содержащую катушку, реостат (рис.100) и при помощи него будем изменять силу тока в катушке. При увеличении силы тока действие маг.поля катушки с током усиливается, при уменьшении – ослабляется.

Демонстрация 6. Оказывается также, что магнитное действие катушки с током можно значит-о усилить, не меняя число ее витков и силу тока в ней. Для этого надо ввести внутрь катушки железный стержень (сердечник). Железо, введенное внутрь катушки, усиливает магнитное действие катушки (рис.101).

(Слайд 4)

Катушка с железным сердечником внутри наз. электромагнитом.

На схемах электромагнит обозначается определенным символом.

Электромагнит – одна из основных деталей многих технических приборов. На рис. 102 изображен дугообразный электромагнит, удерживающий якорь (железн.пластинку) с подвешенным грузом.

(слайд 5)

Электромагниты широко применяются в технике благодаря их замечательным св-вам . Они быстро размагничиваются при выключении тока, в зависимости от назначения их можно изготавливать самых различных размеров, во время работы электр-та можно регулировать его магнитное действие, меняя силу тока в катушке.

Электромагниты, обладающие большой подъемной силой, исп-ют на заводах для переноски изделий из стали или чугуна, а также стальных и чугунных стружек, слитков (рис.103).

(слайд 6)

Демонстрация 7. (проделываю опыты с электромагнитом и различными грузами)

Применение электромагнитов разнообразно: электромагнитный телеграф, электромагнитное реле, электрический звонок, наушники, динамик (громкоговоритель) и т.д. Они входят в состав многих электротехнических схем.  

(слайд 7)

Всякий электромагнит состоит из следующих частей: обмотка 1, по которой протекает ток, стальной магнитопровод 2, представляющий собой сердечник, и якорь 3, который притягивается к сердечнику.

(Слайд 8)

На рис.104 показан в разрезе магнитный сепаратор для зерна. В зерно подмешивают мелкие железные опилки. Эти опилки не прилипают к гладким зернам полезных злаков, но прилипают к зернам сорняков. Зерна 1 высыпаются из бункера на вращающийся барабан 2. Внутри барабана нах-ся сильный эл-т 5. Притягивая железные частицы 4, он извлекает зерна сорняков из потока зерна 3 и таким путем очищает зерно от сорняков и случайно попавших железных предметов.

(слайд 9)

Это интересно…

Уильям Стерджен родился в семье сапожника, с детства он выполнял очень тяжелую работу в мастерской и часто голодал. В 19 лет он  сбежал в воинскую часть и дослужился до артиллериста, там он много читал и ставил физические и химические опыты. Он установил, что магнитное поле соленоида значительно усиливается, если внутрь его внести стальной сердечник, и  вот 23 мая 1825 года на заседании Французского общества исскуств он, Уильям  Стерджен, сын бедного сапожника, впервые продемонстрировал первый электромагнит.

Ои представлял собой согнутый в подкову лакированный железный стержень длиной 30 и диаметром 1,3 см, покрытый сверху одним слоем изолированной медной проволоки. Электроэнергией он снабжался от гальванической батареи (вольтова столба). Электромагнит удерживал на весу 3600 г и значительно превосходил по силе природные магниты такой же массы. Это было блестящее по тем временам достижение.

Многие ученые того времени занялись усовершенствованием электромагнита, увеличением его подъемной силы. В 1828 г. американский ученый Джозеф Генри (рисунок 12) применил в электромагните многослойную обмотку из изолированной проволоки и тем самым создал электромагнит значительной силы (рисунок 13). Он построил электромагнит массой около 300 кг, поднимавший около 1 т. Да и сам Стерджен работал над усовершенствованием электромагнита. По его заказу в 1840 г. был выполнен электромагнит, способный поднять уже 550 кг! Сейчас трудно себе представить,  насколько тяжело было тогда создавать электромагниты. Ведь даже закон Ома инженерам в то время не был известен. Стерджен умер в 1850 году, так и не получив в награду за свое великое изобретение ни богатства, ни славы. На его могильной плите выбито «Здесь лежит  изобретатель электромагнита…»

(слайд 10)

Это интересно…

Генеральный директор компании Walker Magnetics, г-н Брайан Твейтс с гордостью представляет самый большой в мире подвесной электромагнит. Его вес (88 т) примерно на 22 т превышает вес действующего победителя Книги рекордов Гиннеса из США. Его грузоподъемность составляет приблизительно 270 тонн.

(слайд 11)

Это интересно..

Магниты, прикрепляющиеся на холодильник, стали настолько популярны, что являются объектом коллекционирования. Так на текущий момент рекорд по числу собранных магнитов принадлежит Луизе Гринфарб (США). В настоящий момент в Книге рекордов Гиннеса за ней зарегистрирован рекорд в 35 000 магнитов.Магнитная азбука на холодильнике

(слайд 12)

Вопросы для закрепления (см. приложение 2.)

Домашнее задание (см. приложение 3.)

-Здравствуйте!

- поднести магнитную стрелку

19.03.2014Магнитное поле катушки с током. Электромагниты.