Явление электромагнитной индукции и самоиндукции. Энергия магнитного поля (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

государственное бюджетное профессиональное  образовательное учреждение

Самарской области

«Сызранский политехнический колледж»

РАЗРАБОТКА ОТКРЫТОГО УРОКА

Тема: «Явление электромагнитной  индукции и самоиндукции.  Энергия магнитного поля»

По дисциплине:  «Физика»

Для специальности:  27.02.02  «Техническое регулирование и управление качеством»

2015

РАССМОТРЕНА  И ОДОБРЕНА цикловой комиссией  математических  и общих естественнонаучных дисциплин Протокол № От  «___ »_____________2015г. Председатель цикловой комиссии ________________	УТВЕРЖДАЮ:   Заместитель директора   по учебной работе    _____________   «___ »_____________2015г.
СОГЛАСОВАНО: методист Колледжа _____________ «___ »_____________2015 г.
Автор:	-  преподаватель физики

Тема урока: «Явление электромагнитной  индукции и самоиндукции.  Энергия магнитного поля»

Комплексная цель урока:

Учебная:

- освоить понятия индукция, самоиндукция;

- сформировать навык решения  задач на нахождение электродвижущей силы индукции и самоиндукции.

Развивающая:

- развивать  интеллектуальные способности в процессе решения физических задач.

Воспитательная:

- воспитывать интерес к предмету, гордость за учёных нашей страны.

Средства обучения:

Технические  средства  информатизации

  -  ноутбук;

  -  мультимедийный проектор.

  Учебно-наглядные пособия

  -  презентации;

  -  раздаточный материал.

Краткая характеристика учебных и психологических особенностей группы:

Группа 416 ТР-1 обучается в колледже первый год. В группе 25 человека – 7  юношей и 18 девушек.  Группа имеет среднюю базовую подготовку, но активная и работоспособная. Большинство студентов в группе к изучению дисциплины относятся с должным пониманием, и для поддержания интереса к изучению данного предмета не требуется усилий. В группе высокая мотивация к получению новых знаний, но некоторые студенты уделяют мало времени самоподготовке, к ним необходим особый подход и внимание.  В целом процент качества знаний по дисциплине «Физика» в данной группе составляет  64%.

Диагностика начального состояния знаний и умений.

       Данное занятие является обобщающим  по разделу  «Магнитное поле». Проведение этого урока будет способствовать развитию и углублению знаний студентов о вихревом магнитном поле, электромагнитных колебаниях,  способах передачи сигнала на расстоянии.

Тип урока: комбинированный

Структура  урока:

1	Организационный момент	3 мин
2	Постановка цели	3 мин
3	Мотивация и актуализация опорных знаний	10 мин
4	Изучение нового материала	20 мин
5	Закрепление знаний	16 мин
6	Проверка достигнутых результатов	18 мин
7	Подведение итогов	5 мин
8	Домашнее задание	5 мин

Ход урока	Методические рекомендации
Организационный момент
В начале занятия приветствую группу. Прошу старосту доложить об отсутствующих на занятии, отмечаю отсутствующих на занятии в журнале. Сообщаю тему занятия. При  сообщении темы и цели использую презентацию (Приложение А)	Словесный метод Слайд 1 Запись даты и темы в рабочей тетради
Постановка цели
Определяю цель урока. При  сообщении цели использую презентацию (Приложение А)	Словесный метод Слайд 2
Мотивация и актуализация опорных знаний
Предлагаю ответить мне на следующие вопросы: Вопрос 1. В чем заключается гипотеза Ампера? Предполагаемый ответ:  Согласно гипотезе Ампера, внутри молекул и атомов циркулируют элементарные электрические токи. Сейчас мы уже знаем, что эти токи представляют собой движение электронов по орбитам в атоме. Вопрос 2. Что такое магнитная проницаемость? Предполагаемый ответ: Магнитная проницаемость – физическая величина, характеризующая магнитные свойства вещества. Вопрос 3. Какие вещества называют пара - и диамагнетиками? Предполагаемый ответ:  Диамагнетиками называются вещества, магнитные моменты атомов которых в отсутствии внешнего поля равны нулю, т. к. магнитные моменты всех электронов атома взаимно скомпенсированы (например,  инертные газы, водород, азот, NaCl и др.).Парамагнетиками называются вещества, атомы которых имеют, в отсутствие внешнего магнитного поля, отличный от нуля магнитный момент ( например, щелочные металлы, кислород , оксид азота NO, хлорное железо и др.). Вопрос 4. Что такое ферромагнетики? Предполагаемый ответ: Ферромагнетик — такое вещество, которое (при температуре ниже точки Кюри) способно обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля. Вопрос 5. Что называется магнитной индукцией? Предполагаемый ответ: Векторная величина характеризующая магнитное поле, пропорциональная напряженности магнитного поля. Вопрос 6. Сформулируйте правило буравчика. Предполагаемый ответ: Если вращать рукоятку буравчика по направлению тока в витке, то поступательное движение буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции, созданной током в витке на своей оси. При постановке вопросов использую презентацию (Приложение А)	Словесный и  наглядный метод Слайд 3 Слайд 4 Слайд 5 Слайд 6 Слайд 7 Слайд 8
Изучение нового материала
Предлагаю студентам в рабочей тетради записать  план новой темы: Явление электромагнитной индукции Правило Ленца Явление самоиндукции Энергия магнитного поля (Приложение А) Раскрываю первый вопрос плана занятия  и предлагаю записать в рабочей тетради информацию, которая будет  отображена на доске 1 Между движущимися электрическими зарядами действуют магнитные силы. Магнитные взаимодействия описываются на основе представления о магнитном поле, существующем вокруг движущихся электрических зарядов. Электрические и магнитные поля порождаются одними и теми же источниками – электрическими зарядами. Можно предположить, что между ними есть связь. Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем 29 августа 1831 года. Он обнаружил, что электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Величина электродвижущей силы (ЭДС) не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле. Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током. (Приложение А) Прошу внимательно выслушать сообщение  на тему «Майкл Фарадей» подготовленного студентом группы (Приложение Б) После сообщения обобщаю выступление студента о том, что данный материал подготовленный студентом  показывает эволюционирующий  вклад ученого в развитие представления о магнитном поле. Раскрываю второй  вопрос плана занятия  и предлагаю записать в рабочей тетради информацию, которая будет выделена в презентации курсивом или записана на доске. 2 Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея при изменении магнитного потока , пронизывающего электрический контур, в нём возбуждается ток, называемый индукционным. Величина электродвижущей силы, ответственной за этот ток, определяется уравнением: где знак «минус» означает, что ЭДС индукции действует так, что индукционный ток препятствует изменению потока. Этот факт и отражён в правиле Ленца. Правило Ленца носит обобщённый характер и справедливо в различных физических ситуациях, которые могут отличаться конкретным физическим механизмом возбуждения индукционного тока. Так, если изменение магнитного потока вызвано изменением площади контура (например, за счёт движения одной из сторон прямоугольного контура), то индукционный ток возбуждается силой Лоренца, действующей на электроны перемещаемого проводника в постоянном магнитном поле. Если же изменение магнитного потока связано с изменением величины внешнего магнитного поля, то индукционный ток возбуждается вихревым электрическим полем, появляющимся при изменении магнитного поля. Однако в обоих случаях индукционный ток направлен так, чтобы скомпенсировать изменение потока магнитного поля через контур. Если внешнее магнитное поле, пронизывающее неподвижный электрический контур, создаётся током, текущим в другом контуре, то индукционный ток может оказаться направлен как в том же направлении, что и внешний, так и в противоположном: это зависит от того, уменьшается или увеличивается внешний ток. Если внешний ток увеличивается, то растёт создаваемое им магнитное поле и его поток, что приводит к появлению индукционного тока, уменьшающего это увеличение. В этом случае индукционный ток направлен в сторону, противоположную основному. В обратном случае, когда внешний ток уменьшается со временем, уменьшение магнитного потока приводит к возбуждению индукционного тока, стремящегося увеличить поток, и этот ток направлен в ту же сторону, что и внешний ток. Прошу внимательно выслушать сообщение  на тему «Эмилий Ленц» подготовленного студентом группы. (Приложение В) После сообщения обобщаю выступление студента о том, что данный материал подготовленный студентом  показывает эволюционирующий  вклад ученого при определении направления индукционного тока. Раскрываю третий вопрос плана занятия и  предлагаю записать в рабочей тетради информацию, которая будет выделена в презентации курсивом. (Приложение А) 3 Если по катушке идет переменный ток, то магнитный поток, пронизывающий катушку, меняется. Поэтому возникает ЭДС индукции в том же самом проводнике, по которому идет переменный ток. Это явление называется самоиндукцией. При размыкании полюса в катушке L возникает ЭДС самоиндукции, поддерживающая первоначальный ток. В результате в момент размыкания через гальванометр течет ток, направленный против начального тока до размыкания. Раскрываю четвертый  вопрос плана занятия и  предлагаю записать в рабочей тетради информацию, которая будет выделена в презентации курсивом. (Приложение А) 4 Из закона сохранения энергии следует, что вся энергия, запасенная в катушке, выделится в виде джоулева тепла. Если обозначить через R полное сопротивление цепи, то за время Дt выделится количество теплоты ДQ = I2RДt. Ток в цепи равен Где ДQ = –LIДI = –Ц(I)ДI. В этом выражении ДI < 0; ток в цепи постепенно убывает от первоначального значения I0 до нуля. Полное количество теплоты, выделившейся в цепи, можно получить, выполнив операцию интегрирования в пределах от I0 до 0. Это дает Эту формулу можно получить графическим методом, изобразив на графике зависимость магнитного потока Ц(I) от тока I (рис. 2). Полное количество выделившейся теплоты, равное первоначальному запасу энергии магнитного поля, определяется площадью изображенного на рис. треугольника. Таким образом, энергия Wм магнитного поля катушки с индуктивностью L, создаваемого током I, равна	Словесный и наглядный метод Словесный и наглядный способ Слайд 9 Словесный и наглядный способ Слайд 11 Словесный и наглядный способ Слайд 12 Словесный и наглядный способ Слайд 13
5. Закрепление знаний
С целью закрепления полученных знаний по  пройденной теме предлагаю студентам решить задачи, текст задач проецируется на экране. (Приложение А) Вызываю студентов к доске и предлагаю решить задачи с объяснением. Остальные студенты выполняют решение задач в рабочих тетрадях. Задача 1. Плоский проводящий виток, площадью 60 см2, находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,4 Тл. Какой заряд пройдет по контуру, если его повернуть на угол 90°? Сопротивление контура  2 Ом. Задача 2. Какова скорость изменения силы тока в обмотке реле с индуктивностью 3,5  Гн, если в ней возбуждается ЭДС самоиндукции 105 В. Задача 3. За 5 мс в соленоиде, содержащем 500 витков провода, магнитный поток равномерно убывает с 7 до 3 мВб. Найти ЭДС индукции в соленоиде. Проверяю правильность решения задач с использованием  (Приложения Г)	Словесный и наглядный способ Слайд 14 Слайд 15 Слайд 16
6. Проверка достигнутых результатов
С целью проверки степени усвоения материала  по новой теме провожу индивидуальное  тестирование студентов. (Приложение Д) Ключ к тесту (Приложение Ж)	Практический  метод
7. Подведение итогов
В завершении подвожу итог  занятия и анализирую выполнение поставленной цели занятия и объем выполненной работы: - цель нашего занятия достигнута, мы рассмотрели условия возникновения индукционного тока в замкнутом контуре; - выполнили практические задания в виде вопросов, количественных задач и  теста.   В заключение озвучиваю оценки студентов, которые складываются из оценок, полученных за подготовленные сообщения, за грамотно сформулированные ответы на задаваемые вопросы и решенные задачи. Оценки за  тест будут  выставлены на следующем занятии.	Словесный метод
8. Домашнее задание
Задаю задание на следующее занятие: 1. Проработать опорный конспект по материалам, предложенным на занятии. Для выполнения задания предлагаю использовать следующую литературу: , . Физика. – М.: Альянс, 2009, стр. 251-263. 2. Принести формат к лабораторной работе.	Словесный  метод Слайд 17

Необходимость подготовки студентов к усвоению материала на следующем занятии: