Цель урока: формирование понятия явления самоиндукции, его проявлении в цепях электрического тока, отработка навыков применения правила Ленца, умения проводить аналогии между явления природы, привитие интереса к предмету через знакомство с историей открытий в области физики.

Оборудование:1) опыт по наблюдению явления самоиндукции при замыкании цепи; 2) опыт по наблюдению явления самоиндукции при размыкании цепи; 3) интерактивная доска.

Учитель:

В блоке "Электродинамика”  мы продолжаем изучение модуля "Электромагнетизм”, в котором знакомимся с явлениями, подтверждающими взаимосвязь электричества и магнетизма. Вернемся к началу 19 века.

1-ый ученик.

В 1831году английский ученый М. Фарадей, директор лаборатории королевского института, в статье "Об индукции электрических токов” описал эксперимент, который стал открытием явления электромагнитной индукции: "На широкую деревянную катушку была намотана медная проволока длиной 203 фута, а между ее витками была намотана проволока такой же длины, изолированная от первой хлопчатобумажной нитью. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, а другая с сильной батареей. При замыкании цепи наблюдалось внезапное, но чрезвычайно слабое действие на гальванометре, и тоже действие замечалось при прекращении тока”. Затем Фарадей получил электрический ток с помощью только лишь магнита, вталкивая его внутрь спирали, а при резком удалении магнита стрелка отклонялась в противоположную сторону.

2-ой ученик.

В 1833 году русский ученый Э. Х. Ленц сформулировал правило для определения направления индукционного тока: "Если металлический проводник движется поблизости от магнита, то в нем возбуждается ток такого направления, что если бы данный проводник был неподвижен, то ток мог бы обусловить его перемещение в противоположную сторону”.

3-ий ученик.

Перенесемся на другую сторону Атлантики в небольшой городок Олбани в Соединенных Штатах Америки. Здесь в Академии преподавал физику и математику Джозеф Генри. В свободное время он увлекался изготовлением электромагнитов и добился успехов: один из магнитов мог удержать платформу массой в тонну. Как и Фарадей Генри размышлял над проблемой получения электрического тока с помощью магнита.

Генри поставил эксперимент, вошедший во все учебники физики. Он изготовил две катушки, большую и малую, с таким расчетом, чтобы одна свободно вдвигалась в другую. Затем подключил малую катушку к электрической батарее, а большую к гальванометру, и, вдвигая первую во вторую, заметил отклонение стрелки.

Генри смог опубликовать свои результаты лишь в 1832 году т. е. уже после Фарадея.

4-ый ученик.

Приехав в столицу Великобритании в 1838 году, Генри поспешил в лабораторию к Фарадею и поинтересовался над какой проблемой тот работает.

Фарадей показал Генри термопару, один спай которой был погружен в сосуд со льдом, а другой лежал на раскаленной печке. Фарадей поднес концы проводов от термопары друг к другу, безуспешно пытаясь получить между ними искру.

Тогда Генри сделал спираль, намотав на палец один из проводов, вдвинул в спираль железный стержень, поднес их концы друг к другу – и искра проскочила!

Учитель:

Каким же образом провод смотанный в катушку усилил действие термопары (источника тока)?

Демонстрация опыта 1.

Две одинаковые лампы присоединим к источнику тока параллельно друг другу, но одну - через реостат, а другую - через катушку с большим числом витков медного провода, в которую вставим железный сердечник.

Почему вторая лампа загорается позже первой?

Демонстрация опыта 2.

В цепь, содержащую дроссельную катушку, параллельно ей подключили светодиод в обратном направлении.

Почему при размыкании цепи вспыхивает светодиод?

Ответить на эти вопросы нам поможет изучение явления самоиндукции, открытого Джозефом Генри в 1829 году.

Повторим, что нам известно о явлении электромагнитной индукции.

1. Какое явление называется электромагнитной индукцией?
2. Как можно изменить магнитный поток через поверхность замкнутого контура?
3. Как определяется магнитный поток созданный проводником с током? Как его можно изменить?
4. От чего зависит индуктивность проводника?
5. Как читается закон электромагнитной индукции?
6. Какова современная формулировка правила Ленца?

Работа ученика на интерактивной доске:

Используя правило Ленца, определите направление индукционного тока в верхнем витке при замыкании и размыкании цепи витка, подключенного к источнику тока.

Учитель:

Проверьте ваши результаты.

Учитель:

Ток — это движение заряженных частиц под действием электрического поля. Электрическое поле в проводнике возникло при изменении магнитного поля. Исходя из единства природы, мы должны предположить, что такое же явление должно происходить и в витке, подключенном к источнику тока. При замыкании ключа возникает ЭДС индукции направленная против ЭДС источника тока, а при размыкании – вдоль ЭДС источника тока. Это явление получило название явление самоиндукции.

Рассмотрим схемы предыдущих опытов.

Почему вспыхивает светодиод при размыкании ключа?Покажите на схеме направление тока самоиндукции.

От чего зависит ЭДС самоиндукции?

Что принято за единицу измерения индуктивности? Индуктивность какого проводника равна 1 Генри?

Из-за большой индуктивности катушки ЭДС самоиндукции может значительно превысить ЭДС источника тока. Появление значительной разности потенциалов в месте размыкания цепи часто приводит к электрическому пробою воздуха, т. е. возникновению электрической искры. (Что и произошло, как вы помните в опыте Генри). Процесс самоиндукции задерживает увеличение и уменьшение тока в электрических схемах и линиях передачи сигналов, тем самым приводя к искажению информации.

Какому механическому явлению аналогично явление самоиндукции?

1. Закрепление

Учащимся предлагается тест для самооценки полученных знаний по теме "Электромагнетизм”. Полученные ответы заносятся в бланки. После выполнения работы учащиеся сравнивают свои результаты с правильными ответами. Разбираются вопросы, вызвавшие затруднение.

Домашнее задание: ... .