Изучение магнитных явлений в курсе физики средней школы
Дипломная работа - Педагогика
Другие дипломы по предмету Педагогика
положения. На основе опыта формулируют один вывод: вокруг проводника с током образуется магнитное поле, оно и действует на магнитную стрелку - и второй вывод: магнитное поле связано с движущимися электрически заряженными частицами.
Далее демонстрируют действие магнитного поля на проводник с током. Для этого удобно воспользоваться самодельным прибором, представленным на рисунке 2. При пропускании тока по проводнику АВ тока проводник движется между полюсами дугообразного магнита. В зависимости от направления тока изменяется и направление движения проводника, он втягивается внутрь магнита или выталкивается из него. Затем демонстрируют взаимодействие проводников с током. Для этого удобно воспользоваться прибором, изображенным на рисунке 3.
Он представляет собой деревянный брусок /, на котором укреплены жестяные пластинки 2, 4, 3, 5. В пластинках делают точечные углубления, в которые вставляют заточенные концы двух полурамок б и 7. Последние изготовляют из медного провода диаметром 0,8-1,0 мм, концы заостряют напильником.
Рисунок 3
К пластинам припаивают провода. Подключив провода к выпрямителю, демонстрируют взаимодействие токов. Показывают, что характер взаимодействия зависит от направления токов: при их совпадении провода притягиваются; в случае же противоположно направленных токов провода отталкиваются. Сообщают, что такое взаимодействие токов называют магнитным взаимодействием.
Далее ставится проблема: Каким образом осуществляется магнитное взаимодействие токов? Убрав одну полурамку и воспользовавшись магнитом, показывают отклонение проводника с током в магнитном поле. Высказывают предположение, что отклонение проводника с током под действием другого проводника обусловлено существованием магнитного поля.
Дают первичную характеристику магнитного поля в сравнении с электрическим полем: последнее действует на электрически заряженные тела, частицы, а магнитное поле действует на проводник с током и на магнитную стрелку. Основываясь на электронных представлениях, подводят учащихся к мысли, что магнитное поле порождается движущимися заряженными частицами и действует на них.
Магнитное поле можно изучать с помощью набора маленьких магнитных стрелок; в качестве последних можно использовать железные опилки и получить картину линий действия поля (магнитных линий). Именно вдоль магнитных линий располагаются опилки (и ориентируются магнитные стрелки). За направление магнитных линий принято направление ориентации северного полюса магнитной стрелки. Изменяя направление тока в опыте Эрстеда, показывают связь направления магнитного поля с направлением тока в проводнике.
Подчеркивают, что электрический ток не только обладает магнитным полем, но и определяет его свойства: силу действия на проводник с током (или магнитную стрелку), форму линий поля, направление поля.
. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ КАТУШКИ С ТОКОМ. ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ
В этой теме учащиеся неявно знакомятся с таким важным свойством магнитного поля, как принцип суперпозиции полей. Как известно, он состоит в том, что при наличии нескольких источников поля (например, нескольких проводников с током) магнитное поле в любой точке пространства определяется сложением (векторным) отдельных полей. Это справедливо и для электрического поля.
Повторяют опыт Эрстеда с линейным проводником и показывают усиление действия магнитного поля на магнитную стрелку при увеличении силы тока. Сообщают учащимся, что на практике удается значительно усилить действие магнитного поля в какой-либо точке пространства, используя не прямые проводники с током, а проволочные катушки.
Сначала рассматривают простейший случай: один виток с током (круговой ток). Демонстрируют действие на магнитную стрелку поля кругового тока (используется виток провода диаметром 15 см, располагая его в плоскости меридиана, а магнитную стрелку - в центре витка). Свернув несколько витков провода в катушку и скрепив ее изолентой, демонстрируют усиление магнитного действия. Предлагают учащимся объяснить результат опыта. Ответ: при одной и той же силе тока магнитное поле катушки с током из нескольких витков оказывается значительно сильнее магнитного поля одного витка катушки, благодаря тому, что магнитные поля отдельных витков суммируются.
Магнитное действие катушки с током можно еще более усилить, используя железный сердечник, что подтверждают опытом по сравнению действий на магнитную стрелку магнитного поля катушки с током без железного сердечника и с железным сердечником внутри.
Сообщают, что такая катушка с железным сердечником представляет собой простейший электромагнит.
. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РЕЛЕ
Приводят примеры применения электромагнитов: в подъемных кранах (желательно показать модель крана, собранного из деталей детского Конструктора для сборки механических моделей); в двигателях; в генераторах тока; в ускорителях заряженных частиц и др. Наибольшие по размерам магниты применяются в ускорителях заряженных частиц (кольцевые электромагниты диаметром в несколько сот метров; например, ускоритель в Серпухове имеет электромагнит диаметром 472 м).
Устройство и принцип действия электромагнитного реле можно изучить на простейшей установке, основную часть которой составляет школьный электромагнит 1 (рис. 4). Якорь 2 электромагнита привязывают к стальной линейке или ножовочному полотну 3. Пр?/p>