Магнітне поле

Мета

Навчальна: узагальнити і оцінити знання учнів про магнітне поле, як про вид матерії, та його зв'язок з електричним струмом.

Розвиваюча: формувати в учнів уміння спостерігати фізичні явища, перевіряти теоретичні припущення експериментально; формувати вміння користуватися приладами; розвивати вміння і навички порівнювати й класифікувати явища, самостійно виконувати експериментальні завдання.

Виховна: Формування в учнів навички групової роботи, почуття відповідальності, взаємо-підтримки, бажання пізнавати нове, невідоме; формувати інтерес до фізики, демонструючи нерозривний зв'язок її з повсякденним життям.

Обладнання: постійні магніти, магнітні стрілки, джерело струму, котушка з пластмасовою підставкою, ошурки, свердлик, котушка підвішена до штативу, картон, з'єднувальні провідники, гальванометр, котушки.

Тип уроку: урок формування нових знань.

Методи і форми роботи: 1) групова дослідницька робота;

2) пошукові форми роботи;

3) індивідуальна робота з підручником;

4) групове розв'язування задач.

ХІД УРОКУ

І. Організація класу. Повідомити тему, мету та завдання уроку.

ІІ. Актуалізація опорних знань учнів.

1.     Які ви знаєте заряди? Як вони взаємодіють?

2.     Як називається така взаємодія?

3.     Яке поле виникає навколо заряджених тіл?

4.     Чи має заряд провідник із струмом?

ІІІ. Створення проблемної ситуації.

Учитель. Якщо провідники не мають зарядів то чи можна за допомогою понять електричних взаємодій описати взаємодію струмів у досліді Ампера, якщо струми по провідниках ідуть в одному напрямку, то провідники притягуються, якщо в різних, то відштовхуються.

Учні. За допомогою електричних взаємодій цей дослід описати не можна, тому що провідник електрично-нейтральний.

Учитель. Значить взаємодія між провідниками має інший, відмінний від кулонівського характер. Вона дістала назву магнітної взаємодії.

Означення магнітного поля. Магнітне поле – це вид матерії, який здійснює взаємодію електричних струмів. Магнітне поле виникає навколо рухомих зарядів

ІV. Формування нових знань.

Учитель. Магнітні явища були відомі китайцям ще з п'ятого століття до нашої ери. Пізніше вони виявили, що магніти завжди встановлюється у напрямку, що показує на північ чи південь. Такий покажчик, мабуть і був прообразом компаса. «Покажчик півдня» у вигляді людини з витягнутою рукою встановлювали китайці на своїх колісницях.

Одним з перших почав наукове дослідження магнетизму П'єр Перегрін, Який у 1269 р. написав книжку «Листи про магніт», де зібрано багато відомостей про магніти.

Але справді наукові дані про магнетизм були викладені Вільямом Гільбертом у праці «Про магніт, магнітні тіла і про великий магніт – Землю», що побачила світ у 1600 р. у Лондоні. Тут сформульовано висновки про найважливіші властивості магнітів.

Наше завдання сьогодні – узагальнити ваші знання про магнітне поле і оцінити їх. Ви самостійно будете проводити дослідження і сформулюєте висновки. Щоб ваші висновки були грамотними, чіткими, користуйтеся підручником. Це §§ 27 – 33  (Сиротюк В. Фізика: Підручник для 9 кл. загальноосвітніх навчальних заходів – К.: Зодіак-ЕКО, 2009.)

На уроці ми маємо з вами узагальнити уявлення про магнітне поле, як про вид матерії, та його зв'язок з електричним струмом. З'ясувати чому Земля має магнітне поле і яка його роль в нашому житті.

Що ж, дослідники, до роботи. Через 5 хв почнемо заслуховувати результати ваших досліджень.

(Учні виконують експерименти та доповідають про результати)

Дослід № 1. Взаємодія постійних магнітів. Взаємодія магнітів з магнітною стрілкою. Протягування металевих предметів до магніту.

Обладнання: магніти, магнітна стрілка. Металеві предмети.

1. Скільки полюсів має магніт?

2. Як взаємодіють магніти?

3. Як розташовується магнітна стрілка коли немає поряд постійного магніту? Чому?

4. Яка роль магнітного поля Землі?

5. Що таке магнітна буря? (полярне сяйво)

Висновок. Магніт має два полюси північний (N) і південний (S). Однойменні полюси магнітів відштовхуються, різнойменні притягуються. Магнітна стрілка повертається північним полюсом до південного полюса магніту.  А так, як ми знаємо що стрілка компаса завжди показує на північ, значить південний магнітний полюс Землі міститься біля північного географічного полюса.

Дослід № 2. Поле постійного магніту.

Обладнання: картон, постійні магніти полосовий та дуговий, залізні ошурки.

1. Як розташовані лінії магнітного поля?

2.Що таке магнітні лінії магніту?

3. В чому полягає відмінність силових ліній магнітного поля, від ліній напруженості електричного поля?

4. Який напрям береться за напрям магнітних ліній?

Висновок. Магнітні силові лінії постійного магніту, тільки на перший погляд ніби мають початок і кінець, але вони замкнуті всередині магніту. Це їхня істотна відмінність від ліній напруженості електричного поля. В електричному полі лінії напруженості завжди розімкнуті: вони починаються і закінчуються на електричних зарядах. Магнітні силові лінії завжди замкнуті, тобто не мають ні початку, ні кінця. Це свідчить проте що в природі не існує «магнітних зарядів». Магнітне поле постійних магнітів, як побачимо далі, також пояснюється рухом заряджених частинок в атомах самого магніту. Домовилися вважати за напрям  магнітної ліній в будь-якій точці поля такий, на який вказує північний полюс магнітної стрілки, вміщеної в цю точку поля.

Дослід № 3. Дослід Ерстеда.

Обладнання: котушка з пластмасовою підставкою, джерело струму, з'єднувальні провідники, магнітна стрілка, залізні ошурки.

1. Як реагує магнітна стрілка на провідник із струмом?

2. Що показує стрілка?

3. Як розташовані магнітні лінії навколо провідника із струмом?

4. За яким правилом ми визначаємо напрям ліній магнітного поля струму? (правило свердлика)

5. Чому виникає магнітне поле навколо Землі?

6. Гіпотеза Ампера. Як пояснити намагніченість постійного магніту?

Висновок. Магнітна стрілка реагує на провідник із струмом, отже навколо провідника із струмом існує магнітне поле. Якщо рухати стрілку на підставці навколо провідника то ми отримаємо уявлення про напрям дії магнітної сили в різних частинах поля. Магнітні лінії навколо провідника розташовуються по колу. Значить магнітне поле виникає навколо провідника із струмом, а точніше навколо рухомих електричних зарядів.

      Тепер ми можемо пояснити наявність магнітного поля Землі. Всередині Землі є ядро. Зовнішня частина його рідка. З ним пов'язують наявність магнітного поля Землі. В ядрі відбуваються інтенсивні рухи речовини, яка має високу електропровідність. При цьому виникають сильні електричні струми, які і генерують магнітне поле планети.

       Гіпотеза Ампера – магнітні взаємодії це взаємодії струмів. Всередині молекул і атомів циркулюють елементарні електричні струми. Ці струми утворюються внаслідок руху електронів у атомах. У намагніченому стані ці струми орієнтовані так, що їхні дії додаються.

Дослід № 4. Дослідити взаємодію провідника із струмом і магніту.

Обладнання: котушка підвішена до штативу,  джерело струму, постійний магніт.

1. Як взаємодіє котушка із струмом з магнітом?

2. Що поміняється якщо поміняти в котушці напрям струму?

3. Як називається сила яка діє на провідник із струмом в магнітному полі?

4. Правило лівої руки.

Висновок. Котушка із струмом веде себе як постійний магніт. Вона має також два полюси, північний і південний. Якщо в котушці поміняти напрям струму, то магнітні полюси котушки поміняються місцями. Сила Ампера. Електромагніт.

Дослід №5. Взаємодія двох котушок із струмом.

Обладнання: джерело струму, дві котушки, з'єднувальні провідники.

1. Як ми називаємо котушку із струмом?

2. Від чого залежить магнітна дія котушки?

3. Де використовуються електромагніти?

4. В яких приладах використовується дія магнітного поля на котушку із струмом?

Дослід №6. Електромагнітна індукція.

Обладнання: джерело струму, гальванометр, дві котушки, вимикач, реостат, з'єднувальні провідники.

1. Хто відкрив явище електромагнітної індукції?

2. Що таке електромагнітна індукція?

3. Індукційний струм.

4. Як можна викликати появу індукційного струму?

5. Правило правої руки.

V. Закріплення вивченого матеріалу.

1. Полосовий магніт розрізали посередині. Чи отримаємо ми два магніти, кожний з яких матиме один полюс?

2. Про що свідчать значні зміни напрямку, на який вказує магнітна стрілка, під час подорожі Кривим Рогом?

3. Як показати,  що Південний магнітний полюс Землі лежить на Півночі, а Північний магнітний полюс на Півдні

4. Поясніть, чому на Місяці неможливо орієнтуватися за допомогою компаса?

5. На вашу думку, що є єдиним джерелом магнітного поля?

6. Чому при нагріванні магніт втрачає магнітні властивості?

7. Чому при виготовленні електромагнітів потрібно використовувати залізне осердя?

8. Яке фізичне явище використовують у конструкції електричних двигунів?

9. Які переваги мають електричні двигуни перед тепловими двигунами такої самої потужності?

10. Як найпростіше і найшвидше розділити чорні і кольорові метали в металобрухті?

11. Чи можна за допомогою електромагнітного крана піднімати і переносити розжарені шматки сталі?

12. Від чого залежить напрям індукційного струму в провіднику, що рухається в магнітному полі?

VІ. Підсумки уроку. Оцінювання роботи учнів.