План-конспект урока по теме: "Магнитное поле и его основные характеристики"

План-конспект урока

на тему: «Электромагнетизм»

Цель урока:

Обучающая: актуализировать ЗУН, изучить понятие электромагнитного поля, его значение в электротехнических устройствах, основные параметры электромагнитного поля. Проверить знания и оценить.

Развивающая: развивать умение анализировать, сравнивать, обобщать, делать выводы. Развивать техническое мышление обучающихся, память, точность в расчётах.

Воспитывающая цель: воспитывать дисциплину, аккуратность, добросовестность, ответственность за точность расчётов.

Тип урока:

1. Изучение нового материала (урок освоения новых знаний)

2. Совершенствование и закрепление ЗУН

3. Урок контроля ЗУН

Вид урока: смешанный  (изучение нового материала, практическое занятие)

Методы обучения:

1. Словесные методы: объяснение, беседа.

2. Наглядно-демонстрационные методы: демонстрация наглядных пособий с использованием  презентации, раздаточных материалов.

3. Методы развития самостоятельной активности обучающихся: выполнение практических работы.

Студент должен знать:

1. Понятие магнитного поля и его основные характеристики

2. Магнитные свойства материалов

Студент должен уметь:

1. Производить расчет параметров магнитной цепи

Формируемые компетенции:

ОК1-9, ПК1.1, 1.2, 2.2, 2.3

Материально – техническое оснащение.  

1. Посадочные места обучающихся и рабочее место преподавателя

2. Учебно-методический комплекс

3. Мультимедиа проектор

4. Компьютер с лицензионным программным обеспечением

Литература:

1. Жаворонков М.А., Кузин А.В.-4-е изд., испр. – М. : Издательский центр «Академия», 2011.-400 с. – (Сер. Бакалавриат)

2. Немцов М.В. Электротехника и электроника. М.: Издательский центр «Академия», 2012

3. Синдеев Ю. Г. Электротехника с основами электроники. Ростов н/Д: Феникс, 2011

4. ЭОР по дисциплине «Электротехника и электроника» для специальностей технического профиля. М.: Академия, 2012

Ход урока

Электромагнетизм

Магнитное поле – представляет собой один из видов материи. Оно обладает энергией, которая представляется в виде электромагнитных сил, действующих на отдельные движущиеся электрические заряды и на их потоки (электрический ток).

Тогда, электромагнитное поле – это физическое явление, которое определяет взаимосвязь между магнитным и электрическим полем.

Это явление можем наблюдать, когда подставляем проводник с током к магнитной стрелке – магнитная стрелка отклонится.

Свойства магнитного поля:

а) магнитное поле порождается током.

б) магнитное поле обнаруживается по действию на ток.

Для определения направление линий магнитного поля используют правило буравчика: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля тока.

Основные характеристики магнитного поля

1. Магнитные силы - это силы взаимодействия между проводником с током и магнитной стрелкой. Именно эти силы и заставляют двигаться стрелку.

2. Магнитная индукция – это векторная величина определяющая силу действующую на заряд со стороны магнитного поля.

μН, Тл

- магнитная постоянная 4 10^-7

μ – относительная магнитная проницаемость (табличное значение)

Н – напряженность магнитного поля (векторная величина определяющая действие магнитных сил, А/м)

1. Магнитное напряжение - напряжение между двумя точками a и b однородного магнитного поля, расположенными на одной магнитной линии, выражается произведением напряженности поля и расстояния между этими точками:

U_M = H l , А

1. Магнитодвижущей силой (МДС) – свойство тока возбуждать магнитное поле в замкнутом контуре.

F = U_М , А

1. Магнитный поток – скалярная физическая величина, численно равная произведению магнитной индукции на площадь поверхности ограниченной замкнутым контуром.

Ф = В S cos α , Вб

В – вектор магнитной индукции

S – площадь поперечного сечения

Пример

Какой магнитный поток пронизывает плоскую поверхность площадью 60 см² при индукции поля 12 Тл, если эта поверхность расположена под углом 45° к вектору индукции?

Дано:

1. Индукционный ток - называют ток, который возникает в замкнутом контуре под воздействием электромагнитной индукции и магнитного поля.

• Сила индукционного тока – скорость изменения магнитного потока через поверхность ограниченная контуром.

I = , А

Направление индукционного тока в контуре определяется правилом Ленца: Индукционный ток направлен так, чтобы своим магнитным полем противодействовать изменению магнитного потока, которым он вызван.

1. ЭДС индукции – это физическая величина равная по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность замкнутого контура.

ɛ_i =│- │, В

Знак «−» перед выражением показывает, что индукционный ток, созданный ЭДС индукции, препятствует изменению магнитного потока в контуре, правило Ленца.

Пример

За 5 миллисекунд магнитный поток, пронизывающий контур, убывает с 9 до 4 мВб. Найти ЭДС индукции в контуре.

Дано:

Катушка индуктивности

Индуктивность – это свойство преобразовывать энергию электрического тока в энергию магнитного поля.

Катушка индуктивности – это электронный компонент, представляющий собой винтовую либо спиральную конструкцию, выполненную с применением изолированного проводника.

L = , Гн

= 4π*10^-7 магнитная постоянная

N – количество витков

S – площадь поперечного сечения проводника

Катушку индуктивности в виде намотанного на цилиндрическую поверхность изолированного проводника, по которому течет ток называют соленоидом.

Направление магнитного поля соленоида определяется правилом правой руки: если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в витках, то большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида. С помощью правила можно определить полюса соленоида.

Пример

Определить индукцию внутри катушки с поперечным сечением 10 см², с числом витков 150, по которому протекает ток 3 А.

Дано:

Самостоятельная работа

1. Магнитный поток внутри контура, площадь поперечного сечения которого 60 см², равен 0,3 мВб. Найти индукцию поля внутри контура. Поле считать однородным и перпендикулярным плоскости проводника.

2. Какой магнитный поток пронизывает плоскую поверхность площадью 50 см² при индукции поля 0,4 Тл, если эта поверхность расположена под углом 45° к вектору индукции

3. Определить магнитный поток, проходящий через площадь 20 м2, ограниченную замкнутым контуром в однородном магнитном поле с индукцией 20 мТл, если угол между вектором магнитной индукции и плоскостью контура составляет 30⁰

4. Определить магнитную индукция поля в вакууме, если напряженность магнитного поля 8000 А/м.