План - конспект уроку з електротехніки

План - конспект уроку з електротехніки групи ЕГЗ

Тема: Магнітне поле. Елементи магнітного кола. Класифікація магнітних кіл. Основні характеристики магнітного поля та кола.

Мета: - Дати поняття учням професії ЕГЗ про магнітне поле і магнітне коло та основні їхні характеристики;

- Розвивати мислення, увагу, вміння працювати самостійно в поєднанні з колективною працею;

- Виховувати в учнів наполегливість у досягненні мети, цікавість до предмету.

План уроку:

I. Організаційна частина.

II. Вивчення нового матеріалу:

1. Магнітне поле.

2. Елементи магнітного кола. Класифікація магнітних кіл.

3. Основні характеристики магнітного поля та кола.

III. Підсумок.

IV. Д. з.

Тип уроку: Урок вивчення нового матеріалу.

Структура уроку:

I. Організаційна частина.

Вчитель вітається з класом, перевіряє готовність класу до уроку, відмічає відсутніх, записує на дошці тему і повідомляє мету уроку.

II. Вивчення нового матеріалу:

1. Магнітне поле.

Магнітне поле - це особлива форма матерії, за допомогою якої здійснюється взаємодія між електрично зарядженими частинками, що рухаються.

Розглянемо властивість електричного струму — збуджувати у навколишньому середовищі магнітне поле. Як і електричне, магнітне поле визначається силовим впливом. Електричне поле, яке виникло завдяки електричним зарядам , має силовий вплив на інші заряди qk, де к = 1,2,…п. Тобто взаємодіють подібні субстанції (заряд із зарядом). Магнітне поле виникає завдяки руху електричних зарядів, а саме — струму Досліди переконують у тому, що силова дія магнітного поля має кон­кретний напрямок: на заряд , що рухається вздовж соленоїда, магнітне поле котушки не впливає, а на заряд, що рухається під кутом до осі котушки, — впливає.

Візьмемо прямолінійний провідник зі струмом (рис. 1, а) чи соленоїд (рис. 1, б) та аркуш картону. Це практично не впливає на електричне та магнітне поле. Насиплемо залізних ошурок на цей лист. При прохо­дженні струму / ошурки під дією магнітного поля зорієнтуються, утворю­ючи ланцюжки силових ліній магнітного поля. На відміну від електро­статичного поля, всі лінії магнітного поля замкнені. Для прямолінійного провідника — це концентричні кола, для соленоїда — у внутрішній його частині прямі лінії, що замикаються у зовнішній. Тому магнітне поле називають вихровим.

Для прямолінійного провідника, щоб визначити напрямок магнітного поля, скористаємося запропонованим Максвеллом правилом свердлика (рис. 1, а): якщо свердлик з правою різьбою вгвинчувати у напрямку струму в провіднику, то напрямок обертання ручки свердлика збігається з напрямком силових ліній магнітного поля.

Провідник, згорнутий у спіраль (рис. 1, б), за наявності в ньому струму утворює сумарне від кожного витка магнітне поле, позитивний напрямок вектора В якого теж можна визначити за допомо­гою свердлика: якщо напрямок струму збігається з напрямком обертання ручки свердлика, то його прямолінійний рух зійдеться з напрямком магнітного поля всередині соленоїда чи котушки.

Досліди Ерстеда, Ейхенвальда однозначно дове­ли наступне: магнітне поле пов'язане з елек­тричними зарядами, що рухаються, і впливає лише на рухомі заряди; на нерухомі заряди магнітне поле не впливає.

2. Елементи магнітного кола. Класифікація магнітних кіл.

На практиці найчастіше доводиться мати справу з магнітними потоками, що їх створюють обмотки, по яких проходить електричний струм. Оскільки силова лінія магнітного поля замкнена, магнітний потік, який є сукупністю таких ліній, теж замкнений. Подібно до того, як електричний струм проходить по замк­неному електричному колу, магнітний потік циркулює по замкненому маг­нітному колу.

Магнітне коло може складатися з однорідного матеріалу чи різнорідних магнітопровідних матеріалів. На рис. 2 зображено магнітне коло з різ­норідних магнітопровідних матеріалів. Тут на шляху магнітного потоку Ф, створюваного котушкою, що має витків, по якій проходить струм , зустрічається повітряний зазор. Однак наявність останнього не озна­чає, що коло розімкнене, бо повітря теж є магнітопровідним матеріа­лом, хоч і значно гіршим, ніж сталь.

Дослідом встановлено, що значення магнітного потоку Ф прямо пропорційне струму та числу витків . Добуток двох останніх ве­личин називається магніторушійною силою (за аналогією з е. р. с), тобто

Одиницею магніторушійної (м. р. с.) сили в СІ є ампер (А).

3. Основні характеристики магнітного поля та кола.

Магнітне поле є частиною загального електромагнітного поля. Електромагнітне поле визначається двома векторними питомими си­ловими величинами: це напруженість Н — сила, що діє на одиничний позитивний заряд, та магнітна індукція , — сила, що діє на той самий заряд, що рухається з одиничною швидкістю (один метр за секунду). Ме­ханічна дія поля на рухомий заряд залежить від його розміру, полярності, напрямку та швидкості руху і від силових х арактеристик магнітного поля.

Магнітна індукція — це векторна фізич­на величина, яка характеризує інтенсивність магнітного поля у кожній його точці і дорів­нює електромагнітній силі, що діє на одиничний пробний заряд = 1 Кл, який рухається з одиничною швидкіс­тю = 1 м/с у напрямку, перпендикулярному до напрямку дії сили: Звідси Якщо провідник розміщений не перпендикулярно до напряму силових ліній магнітного поля, то

Для визначення напрямку електромагнітної сили користуються правилом лівої руки: якщо позитивно спрямований (від північного полюса до півден­ного ) вектор магнітної індукції В входить у долоню, чотири витягну­тих пальці спрямовано вздовж струму І або швидкості руху пози­тивного заряду +, то силу спрямовано вздовж великого пальця, відхиленого на 90° від інших пальців (рис. 3).

Магнітний потік Ф: скалярна величина, що характеризує деяку область магнітного поля. Магнітний потік крізь поверхню : де — кут між вектором В і перпендикуляром до площі . Коли В перпендикулярна до , то : Одиниця магнітного потоку — вебер (Вб).

III. Підсумок та закріплення: Задача №1: У магнітному полі під прямим кутом до силових ліній рухається прямолінійний провідник із струмом 40 А. Магнітна індукція = 0,2 Тл. Довжина провідника = 300 мм. Визначте силу. Розв’язок:

IV. Домашнє завдання: опрацювати конспект.