Урок по физике с применением Интернет – ресурсов.
11 класс, тема: «Самоиндукция, индуктивность» - 2 часа.
Цели:
- формирование учебных компетенций - самостоятельно организовывать процесс изучения физических понятий и законов, решать учебные проблемы.
- Формирование исследовательских компетенций - развитие самостоятельного получения знаний, используя ресурсы Интернета, анализировать и отбирать необходимую информацию.
- Формирование социально- личностных компетенций – умения определять значимость знаний для себя и общества.
Ресурсы для реализации урока: необходимо наличие компьютерного класса с возможностью подключения к Интернету.
- Постановка проблемы: самостоятельно, используя ресурсы Интернета, изучить явление самоиндукции, рассмотреть понятие индуктивности, выяснить, как определяется ЭДС самоидукции. Рассмотреть вопросы практического применения самоиндукции. Определить значимость явления для себя и для науки.
2. Самостоятельная работа учащихся, которая предполагает
- исследовательскую деятельность по получению информации, ее отбору и классификации
- графическое представление собственной системы знаний на основе полученной информации в виде схемы, графа, описания. Отражение практической направленности изученных явлений и законов в виде рисунков, фотографий.
- рассуждения о значимости полученных знаний для себя и общества в графической форме или в виде небольшого сочинения, эссе.
Вся деятельность учащихся отражается в электронной рабочей тетради.
3. Самотестирование: учащимся предлагается тест по изученному материалу (ссылка на тест в приложении 2). Уровень ученики выбирают самостоятельно. В рабочую тетрадь помещают только варианты ответов.
- Оценивание работ учащихся:
Обмен рабочими тетрадями по локальной сети, анализ полученных знаний, самопроверка теста (ответы в приложении 3). Учащиеся сами оценивают рабочие тетради одноклассников.
- Итог урока: рефлексия, обсуждение затруднений, пожелания, достигнутые результаты.
- Домашнее задание: осмысление полученных знаний, подготовка проблемного материала для обсуждения по теме «Самоиндукция, индуктивность». Выполнение домашнего задания предполагает самостоятельную работу с учебником, дополнительной информацией.
www.physics.nad.ru - Физика в анимациях
www.physics.ru - Физика в Открытом колледже
http://www.spin.nw.ru/ Физика для школ
http://physicomp.lipetsk.ru/ - Электронный журнал «Физикомп»
http://www.omsknet.ru/acad/fr_elect.htm - Электронный учебник по физике.
www.alsak.ru- Школьная физика для учителей и учеников.
www.physics-regelman.com
Приложение 3
Ответы на тест «Самоиндукция. Индуктивность»
Уровень А | Уровень В | Уровень С | |||
№ вопроса | ответ | № вопроса | ответ | № вопроса | ответ |
Урок 87.11 Лисицкий П.А.
Раздел программы: «Магнитное поле»
Тема урока: «Явление самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля. Решение задач»
Цель: ученик должен усвоить сущность явления самоиндукции и закона самоиндукции, а также понятие индуктивности и энергии магнитного поля.
Задачи урока.
Образовательные:
Раскрыть сущность явления самоиндукции;
Вывести закон самоиндукции и дать понятие индуктивности, а также вывести формулу энергии магнитного поля графическим способом.
Воспитательные:
Показать значение причинно- следственных связей в познаваемости явлений.
Развития мышления:
Работать над формированием умений выделять главную причину, влияющую на результат (формировать «зоркость» в поисках);
Продолжить работу по формированию умений делать выводы.
Тип урока: урок изучения нового материала.
Образовательные технологии: элементы технологии укрупнения дидактических единиц (УДЕ).
Ход урока.
1.Инициализация урока (взаимное приветствие учителя и учащихся, готовность к уроку и т.п.)
2.Знакомство с планом урока.
Сначала мы вместе восхитимся глубокими знаниями – а для этого проведём маленький устный опрос. Потом попробуем ответить на вопрос в чём суть явления самоиндукции? Что такое индуктивность? Как вычислить энергию магнитного поля? Затем потренируем мозги - порешаем задачи. И наконец, вытащим из тайников памяти кое- что ценное – явление электромагнитной индукции (тема для повторения).
2.Контролирующая беседа по теме «Явления электромагнитной индукции».
Что называют явлением электромагнитной индукции?
Формула закона электромагнитной индукции.
Как читается закон электромагнитной индукции?
Формула индукционного тока, если контур замкнут?
Формула магнитного потока.
Формула модуля вектора магнитной индукции в катушке.
3.Работа над изучаемым материалом.
Проблемный опыт.
Собрана электрическая цепь. Замкнём её и отрегулируем с помощью реостата, чтобы лампочки 1 и 2 горели одинаковым накалом. Теперь разомкнём цепь и вновь её замкнём. Лампочка 1, в цепи которой находится контур (катушка с большим числом витков медного провода), загорится полным накалом значительно позже лампочки 2.
При размыкании цепи, наоборот, лампочка 1, в цепи которой находится контур (катушка с большим числом витков медного провода), потухнет значительно позже лампочки 2.
Проецируется через компьютер и проектор слайды, для того чтобы акцентировать внимание на ключевом опыте темы.
Формулируется проблема: В чём причина данного явления?
Сразу же после замыкания ключа напряжение подаётся на обе ветви АВ и СD. В ветви CD лампочка 2 загорится практически мгновенно, т.к. число витков в реостате мало, то магнитное поле достигает своего максимального значения практически сразу. Другое дело ветви АВ. Магнитного поля в катушке до замыкания ключа К на было, а после замыкания ключа возникает ток, который возрастает. При этом возрастает и индукция магнитного поля, которое пронизывает собственные ветви катушки. В каждом из многочисленных витков наводится e i , направленная против внешней ЭДС (e)
Самоиндукцией называют явление возникновения ЭДС в том же замкнутом контуре, по которому течёт переменный ток. Найдём формулу индуктивности для данной катушки.
Магнитный поток
Модуль вектора магнитной индукции в катушке B=m 0 mnI
Число витков на единицу длины тогда магнитный поток в катушке равен , или Ф=LI (1)
Индуктивность это физическая величина, которая постоянна для данной катушки и равна , [L]=1Гн= (2)
Индуктивность проводника равна 1Гн, если в нём при изменении силы тока на 1А за 1с наводится ЭДС самоиндукции 1В.
Физический смысл индуктивности. Индуктивность- это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 Ампер за одну секунду.
Индуктивность подобна электроёмкости зависит от геометрических факторов: размеров проводника и его формы, но не зависит непосредственно от силы тока в проводнике. Кроме геометрии проводника, индуктивность зависит от магнитных свойств среды (), в которой находится проводник.
Магнитный поток в катушке прямо пропорционален силе ток. Закон самоиндукции ЭДС индукции, возникающая в катушке прямо пропорциональна скорости изменения силы тока, взятой с обратным знаком. Формула закона самоиндукции (3) Вывод формулы энергии магнитного поля графическим методом. 
Из рисунка видно, что энергия магнитного поля равна: Единица измерения величины будет единица измерения энергии, т.е. джоуль, отсюда учитывая ф.(1), получим: (4) Объёмной плотностью энергии называют величину, определяемую энергией, приходящей на единицу объёма. Объёмная плотность энергии магнитного поля равна: (5)
Используя формулы и B=m 0 mnI. Отсюда .
Тогда энергия магнитного поля будет равна:
Объёмная плотность энергии (магнитное давление) будет равна (6).
Применим образовательную технологию УДЕ. Для этого рассмотрим таблицу аналогов между механическими, электрическими и магнитными величинами.
| Механические | Магнитные |
| Явление инерции | Явление самоиндукции индуктивность |
| Механические | Электрические |
| Явление деформации Коэффициент жёсткости | Явление зарядки конденсатора Электроёмкость |
Подчёркиваем, что магнитный поток аналогичен импульсу частицы
Закрепление учебного материала.
Какое явление называют самоиндукцией?
Объясните, почему в замкнутом контуре, по которому течёт меняющийся либо по величине, либо по направлению ток, неизбежно возникает ещё один ток, который назвали током самоиндукции?
Какая величина называется магнитным давлением?
Решение задач.
Задача№1. Как будет меняться ток при замыкании цепи, схема которой изображена на рисунке.
Если бы в цепи не было индуктивности, то сила тока возрастала бы до максимального значения практически мгновенно. В действительности же сила тока постепенно достигает максимума за время t 1 . Связанно это с тем, что в катушке ЭДС самоиндукции . Сила тока теперь определяется не только ЭДС источника но и ЭДС индукции. Индукционный ток направлен против тока, создаваемого источником тока при замыкании.
Задача№2 Какова индуктивность катушки, если при постепенном изменении в ней силы тока от 5 до 10А за 0,1 с возникает ЭДС самоиндукции, равная 20В?
Задача№3 В катушке с индуктивностью 0,6Гн сила тока равна 20А. Какова энергия магнитного поля этой катушки? Как изменится энергия поля, если сила тока уменьшится вдвое?
Задание на дом и его инструктаж: §11.6; №5-6 упр.22 Итоги урока. Рефлексия.
Несомненно, задачный подход, новые технологии (УДЕ) преодоление ППБ, научные методы их применения при решении задач, значение которых так велико, откроет еще не одну тайну вдумчивому исследователю, занимающемуся развитием интеллекта одаренных школьников.
Урок. Самоиндукция.Цель: расширить представление учащихся о явлении ЭМИ; разъяснить сущность явления самоиндукции; ознакомить учащихся с одной из характеристик проводника – индуктивностью; показать практическое значение приобретенных знаний.
Демонстрации:
Самоиндукция при замыкании и размыкании цепи.
Ход урока
Организационный момент
Проверка домашнего задания.
Актуализация опорных знаний.
В чем заключается явление ЭМИ?
Как определяется направление индукционного тока?
Как формулируется закон ЭМИ?
Почему в электрической цепи с катушкой с большим количеством витков сила тока увеличивается постепенно? (Начать с: почему лампа 2 зажглась позже?)
^ Изучение нового материала
электрический ток в контуре, меняющийся со временем, определённым образом воздействует
сам на себя. (слайд 2 ).
Слайд 3. Каждый проводник, по которому протекает электрический ток, находится в собственном магнитном поле. Как направлен ток в данном случае? (щелчок мыши)
Определите направление магнитного поля данного тока. (щелчок мыши)
Предположим, что сила тока в контуре возрастает. Пусть ток течёт против часовой
стрелки; тогда магнитное поле этого тока направлено вверх и увеличивается (щелчок мыши)
Таким образом, наш контур оказывается в изменяющемся (переменном) магнитном поле своего собственного тока. Магнитное поле в данном случае возрастает (вместе с током) и потому порождает
вихревое электрическое поле , линии которого направлены по часовой стрелке в соответствии с
правилом Ленца.
Вихревое электрическое поле направлено против тока, препятствуя его возрастанию; оно как бы «тормозит» ток.(Щелчок мыши)
Поэтому при замыкании любой цепи ток устанавливается не мгновенно
Слайд 4. Предположим теперь, что сила тока в контуре уменьшается. Магнитное поле тока также убывает и порождает вихревое электрическое поле, направленное против часовой стрелки.
Теперь вихревое электрическое поле направлено в ту же сторону, что и ток; оно поддерживает ток, препятствуя его убыванию.
Слайд 5. Так почему в электрической цепи с катушкой с большим количеством витков сила тока увеличивается постепенно? (Щелчок мыши)
^ При замыкании любой цепи ток устанавливается не мгновенно - требуется некоторое время, чтобы преодолеть тормозящее действие возникающего вихревого электрического поля.
Что происходит при размыкании цепи? (Щелчок мыши)
Слайд 6. Другой вариант. Демонстрация.
При замыкании цепи работает электрический звонок и горит неоновая лампа, а лампа накаливания не горит. Если исключить из цепи звонок, то загорается лампа накаливания, а неоновая лампа гаснет. Почему?
Когда работает звонок, происходит замыкание и размыкание цепи. Вследствие возникновения при замыкании ЭДС самоиндукции, направленной против ЭДС генератора тока, и быстрого затем размыкания цепи волосок лампы накаливания не успевает разогреться. Возникающая при частом размыкании значительная по величине ЭДС самоиндукции поддерживает горение неоновой лампы. Если из цепи исключить звонок, то в цепи будет течь постоянный ток, – загорается лампа накаливания.
^ Самоиндукция - явление возникновения ЭДС индукции в этом же самом проводнике, в котором изменяется ток.
Явление самоиндукции подобно явлению инерции в механике.
^
Слайд 7. Индуктивность - физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1с.
Слайд 8. Проявление самоиндукции: При выключении тока между подвижными контактами проскакивает искра
Учет явления самоиндукции:
Применение явления самоиндукции
Работа ламп дневного света (щелчок мыши по кнопке справа - Слайд 12 )
Электрические колебания в колебательном контуре
Закрепление нового материала.
Подведение итогов урока. Задание домой
Дополнительные задания
Тема урока : САМОИНДУКЦИЯ .
Цели урока :
Обучающая : ознакомить уч-ся с явлением самоиндукции, сформировать знания по данному явлению.
Развивающая: активизировать мышление школьников, развивать мотивацию изучения физики.
Воспитательная : воспитывать интерес к предмету.
Ход урока:
Тип урока : комбинированный.
I Организационная часть.
II Этап постановки целей и задач урока: на данном уроке мы узнаем, как и кем было открыто явление самоиндукции, рассмотрим опыт, с помощью которого продемонстрируем это явление, определим, что самоиндукция - это частный случай электромагнитной индукции. В конце урока введем физическую величину, показывающую зависимость ЭДС самоиндукции от размеров и форм проводника и от среды, в которой находится проводник, т.е. индуктивность.
III Этап актуализации опорных знаний:
Вопросы классу:
1. Как формулируется закон эл.магнитной индукции.?
2. Записать закон эл. магнитной индукции?
3.Что означает знак "- "?
4. Почему закон эл.магнитной индукции формулируется для ЭДС,а не для тока7
5. Какое поле называют " вихревым"?
6.Что такое токи Фуко?
IV
Этап изучения нового материала:
Самоиндукция
а. Биографические сведения об ученом открывшем явление
Основы электродинамики были заложены Ампером в 1820 году. Работы Ампера вдохновили многих инженеров на конструирование различных технических устройств, таких как электродвигатель (конструктор Б.С. Якоби), телеграф (С. Морзе), электромагнит, конструированием которого занимался известный американский ученый Генри.
Джозеф Генри (рис. 1) прославился благодаря созданию серии уникальных мощнейших электромагнитов с подъемной силой от 30 до 1500 кг при собственной массе магнита 10 кг. Создавая различные электромагниты, в 1832 году ученый открыл новое явление в электромагнетизме – явление самоиндукции. Именно этому явлению посвящен данный урок.
Рис. 1. Джозеф Генри
Джозеф Генри -1832г.
б. Демонстрация схемы цепи:
Генри изобретал плоские катушки из полосовой меди, с помощью которых добивался силовых эффектов, выраженных более ярко, чем при использовании проволочных соленоидов. Ученый заметил, что при нахождении в цепи мощной катушки ток в этой цепи достигает своего максимального значения гораздо медленнее, чем без катушки.
Рис. 2. Схема экспериментальной установки Д. Генри
Рис. 3. Различный накал лампочек в момент включения цепи
При замыкании ключа первая лампа вспыхивает практически сразу, вторая - с заметным опозданием.
ЭДС индукции в цепи этой лампы велика, и сила тока не сразу достигает своего значения.
При размыкании ключа ток в цепи уменьшается ЭДС индукции в цепи мало, а индукционный ток направлен в ту же сторону, что и собственный ток витка. Это приводит к замедлению убывания собственного тока -вторая лампа гаснет не сразу.
Вывод: при изменении тока в проводнике возникает электромагнитная индукция в том же проводнике, что порождает индукционный ток, направленный таким образом, чтобы препятствовать любому изменению собственного тока в проводнике. В этом заключается явление самоиндукции. Самоиндукция- это частный случай электромагнитной индукции. Формулы для нахождения потока магнитной индукции и ЭДС самоиндукции.
Основные выводы: Самоиндукция- это явление возникновения электромагнитной индукции в проводнике при изменении силы тока, протекающего сквозь этот проводник.
Электродвижущая сила индукции прямо пропорциональна скорости изменения тока, протекающего сквозь проводник, взятого со знаком минус. Коэффициент пропорциональности называют индуктивностью , которая зависит от геометрических параметров проводника:
Проводник имеет индуктивность, равную 1 Гн, если при скорости изменения тока в проводнике, равной 1 А в секунду, в этом проводнике возникает электродвижущая сила самоиндукции, равной 1В.
С явлением самоиндукции человек сталкивается ежедневно. Каждый раз, включая или выключая свет, мы тем самым замыкаем или размыкаем цепь, при этом возбуждая индукционные токи. Иногда эти токи могут достигать таких больших величин, что внутри выключателя проскакивает искра, которую мы можем увидеть.
Просмотр фрагмента диска " Самоиндукция в быту и технике "
V Этап закрепления нового материала.
Вопросы классу:
1. Что называют самоиндукцией?
2. Как направлены по отношению к току линии напряженности вихревого электрического поля в проводнике при увеличении и уменьшении силы тока?
3. Что называют индуктивностью?
4. Что принимают за единицей индуктивности?
5. Чему равна ЭДС самоиндукции?
Решение задач: Марон, стр. 23 В1. Рымкевич № 931, 932, 934, 935, 926.
VI Домашнее задание : п. 15, упр. Марон, стр.102 (1-й В 1-6)
Похожие статьи
