Конспект урока «Явление электромагнитной индукции. Магнитный поток. Правило Ленца. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Электромагнитная индукция» по физике
Урок № 45-169 Обучающий модуль №4 «Электромагнитная индукция».
Явление электромагнитной индукции. Магнитный поток. Правило Ленца. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Электромагнитная индукция - Явление электромагнитной индукции- явление возникновения электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока. Контур покоится в переменном во времени магнитном поле или движется в постоянном магнитном поле так, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется.
Способы получения индукционного тока:
- перемещение магнита и катушки относительно друг друга;
- перемещение одной катушки относительно другой;
- изменение силы тока в одной из катушек;
- замыкание и размыкание цепи;
- перемещение сердечника.
Магнитный поток Ф (поток магнитной индукции) через поверхность площадью S -
величина, равная произведению модуля вектора магнитной индукции В
на площадь S и косинус утла α между векторами В и п: Ф = В S оsα
Физический смысл: Поток магнитной индукции характеризует
распределение магнитного поля по поверхности, ограниченной
замкнутым контуром. Единица магнитного потока - Вебер. 1 Вб = Тл∙м2
Магнитный поток в 1 вебер (1 Вб) создается однородным магнитным полем с индукцией 1 Тл через поверхность площадью 1 м2, расположенную перпендикулярно вектору магнитной индукции.
Направление индукционного тока.
1. Прямолинейный проводник
Направление индукционного тока определяется по правилу правой руки:
Если поставить правую руку так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, отставленный на 90° большой палец указывал направление вектора скорости, то выпрямленные 4 пальца покажут направление индукционного тока в проводнике.
2. Замкнутый контур
Направление индукционного тока определяется по правилу Ленца: Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению магнитного потока, которым он вызван.
Применение правила Ленца:
1.Устанавливают направление линий магнитной индукции
внешнего магнитного поля. Вектор выходит из северного
полюса N и входит в южный S
2. Определить увеличивается или уменьшается магнитный поток через
контур. Если магнит приближается, то магнитный поток увеличивается, если магнит удаляется – уменьшается.
3. Показать направление вектора магнитного поля индукционного тока. Если магнитный поток увеличивается: и- противоположно направлены, если магнитный поток уменьшается, то и- направлены одинаково.
4. По правилу буравчика определить направление индукционного тока в контуре.
Закон Электромагнитной индукции Фарадея.
М. Фарадеем было установлено, что сила индукционного тока пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром: Ii ~
Возникновение тока в замкнутом контуре означает наличие сторонних сил, работа которых по перемещению единичного заряда в контуре называется электродвижущей силой (ЭДС). Это означает, что при изменении потока через поверхность, ограниченную замкнутым контуром, в контуре возникает ЭДС εi, которую называют ЭДС индукции. Согласно закону Ома для замкнутой цепи
Ii = . Следовательно, ЭДС индукции пропорциональна , поскольку сопротивление R не зависит от изменения магнитного потока.
Закон электромагнитной индукции формулируется так:
ЭДС индукции εi в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром: εi =
Применение правила Ленца к замкнутому контуру с положительной нормалью приводит к выражению: εi = – (*) Эта формула (*) выражает основной закон электромагнитной индукции.
Задачи
№ 1. Катушка замкнута на гальванометр. В каких из перечисленных случаев в ней возникает электрический ток?
1).В катушку вдвигают постоянный магнит.
2).Катушку надвигают на постоянный магнит.
А. Только 1. Б. Только 2. В. В обоих случаях.
Г. Ни в одном из перечисленных случаев.
№ 2. Проволочная рамка находится в однородном магнитном поле. В каких случаях в ней возникает электрический ток?
А. Рамку двигают вдоль линий индукции магнитного поля.
Б. Рамку двигают поперек линий индукции магнитного поля.
В. Рамку поворачивают вокруг одной из ее сторон.
Г. Во всех трех случаях.
№ 3. Постоянный магнит вдвигают в алюминиевое кольцо один раз северным полюсом, другой раз южным полюсом. При этом алюминиевое кольцо...
А....оба раза отталкивается от магнита.
Б. ...оба раза притягивается к магниту.
В. ...первый раз притягивается, второй раз отталкивается.
Г. ...первый раз отталкивается, второй раз притягивается.
Д. ...магнит на алюминиевое кольцо не действует.
№ 4. На рисунке представлены различные случаи электромагнитной индукции.
а), г) — определить направление индукционного тока;
б), д) — определить направление движения проводника с током в магнитном поле;
в) — определить положение магнитных полюсов;
ж) — определить знаки на клеммах соленоида.
Задачи трех уровней. Электромагнитная индукция. Магнитный поток. Правило Ленца.
1. В соленоиде из 200 витков проволоки магнитный поток за 5мс равномерно изменился с 6∙10-3 Вб до 3∙10-3 Вб. Определить ЭДС индукции.
2. За 5 мс магнитный поток, пронизывающий контур, убывает с 9 до 4 мВб. Найти ЭДС индукции в контуре.
3. Найти скорость изменения магнитного потока в соленоиде из 2000 витков при возбуждении в нём ЭДС индукции 120В.
4. Какой заряд q пройдет через поперечное сечение витка, сопротивление которого R=0,03 Ом, при уменьшении магнитного потока внутри витка на 12мВб?
5. В витке, выполненном из алюминиевого провода длиной 10 см и площадью поперечного сечения 1,4мм2, скорость изменения магнитного потока 10 мВб/с. Найти силу индукционного тока. Плотность алюминия 2,8∙10-8 Ом∙м.
6. Магнитный поток через контур проводника, сопротивлением 3∙10-2 Ом за 2с изменился на 1,2∙10-2 Вб. Найдите силу тока в проводнике, если изменение потока происходило равномерно.
7. Катушка диаметром 10см, имеющая 400 витков, находится в магнитном поле, индукция которого увеличивается от 3 до 5Тл в течение 0,1с. Определить значение ЭДС индукции в катушке, если плоскость витков перпендикулярна к силовым линиям.
8. В обмотке на стальном сердечнике с площадью поперечного сечения 100 см 2 в течение 0,01с возбуждается ЭДС индукции 150В при изменении магнитной индукции от 0,3Тл до 1,3Тл. Сколько витков провода в данной обмотке?
9. Проволочная прямоугольная рамка со сторонами 15 и 5 см расположена в однородном магнитном поле перпендикулярно к силовым линиям. Определить индукцию этого поля, если при его исчезновении за 0,015 с в рамке наводится средняя ЭДС 4,5∙10-3 В.
http://rusevents.pro/
Здесь представлен конспект к уроку на тему «Явление электромагнитной индукции. Магнитный поток. Правило Ленца. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Электромагнитная индукция», который Вы можете бесплатно скачать на нашем сайте. Предмет конспекта: Физика Также здесь Вы можете найти дополнительные учебные материалы и презентации по данной теме, используя которые, Вы сможете еще больше заинтересовать аудиторию и преподнести еще больше полезной информации.