Энергия магнитного поля. Самостоятельная работа - ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ - ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

Задачи урока: ввести понятие “энергия магнитного поля”; продолжить формирование умения описывать явление электромагнитной индукции физическими величинами и законами; продолжить формирование мировоззрения школьников на основе развития представлений о материальности магнитного поля, связи электрического и магнитного полей.

План урока

Этапы урока	Время, мин	Приёмы и методы
I. Введение: порядок работы на уроке, задачи урока	1—2	Сообщение учителя
II. Углубление знаний и изучение нового материала	10—15	Эксперимент. Рассказ. Беседа. Записи в тетрадях
III. Самостоятельная работа. Контроль знаний и умений	25—30	Записи в тетрадях. Работа с учебником. Решение задач
IV. Домашнее задание	2—3	Запись на доске. Комментарий учителя

При ином планировании выполнение самостоятельной работы переносится на следующий урок.

I. Введение.

II. При изучении физики в 7—9 классах мы убедились, что физические процессы обусловливаются передачей энергии от одного физического объекта к другому, переходом энергии из одного вида в другой, сохранением полной энергии замкнутой физической системы. Вопрос: как происходит преобразование энергии при самоиндукции? Рассматривают опыт.

При замыкании ключа (рис. 39) источник тока совершает работу по возникновению и поддержанию электрического тока. Однако сначала, когда ток увеличивается, часть энергии идёт на создание возрастающего магнитного поля; в свою очередь, энергия магнитного поля, пока оно изменяется, переходит в энергию вихревого электрического поля. Последнее складывается со стационарным полем источника тока. При замыкании цепи вихревое электрическое поле направлено против стационарного, при размыкании цепи наоборот. Таким образом, при размыкании цепи вихревое электрическое поле некоторое время поддерживает существование тока. Энергия, запасённая в магнитном поле, переходит во внутреннюю и световую энергии при образовании искры, вспыхивании лампочки.

Получить выражение для энергии магнитного поля — основная учебная проблема изучения нового материала. Рационально дать вариант ответа с использованием аналогии между самоиндукцией и инерцией в механике: индуктивность — масса, сила тока — скорость, энергия поля — кинетическая энергия.

Отсюда для энергии магнитного поля, которая равна энергии индукционного тока, получаем выражение

Повторяют главное. Вопросы: обладает ли магнитное поле энергией? На основе чего можно сделать такой вывод? (Ответ. При размыкании ключа в опыте лампочка ещё некоторое время горит. Значит, совершается работа. Это может произойти за счёт запаса энергии магнитного поля.) Может ли переходить энергия магнитного поля в энергию электрического поля? (Ответ. Может.) Может ли быть наоборот? (Ответ. Да.) Можно ли утверждать, что полная энергия магнитного и вихревого электрического полей в явлении электромагнитной индукции всегда равна максимальной энергии магнитного поля? Аргументируйте ответ. Откуда она взялась, за счёт чего она образовалась? (Ответ. За счёт источника тока. Значит, можно сказать, что для получения искры расходовалась энергия источника тока.)

III. Так как тема невелика и возможности для отработки умений небольшие, то следует продолжить формирование умений при выполнении самостоятельной работы.

Самостоятельная работа

Вариант I

1. В катушке при увеличении за время 0,01 с силы тока от 1 до 2 А возникает ЭДС самоиндукции, равная 20 В. Определите индуктивность катушки и изменение энергии её магнитного поля.

2. Составьте задачи по рисункам учебника. Сформулируйте идеи их решения.

Вариант II

1. Проводник AC (рис. 40) длиной 1 м и сопротивлением 2 Ом находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. К проводнику подведено электрическое напряжение, равное 1 В. Чему равна сила тока в проводнике, если проводник покоится? движется вправо со скоростью 4 м/с? Возможно ли такое движение проводника, при котором суммарный ток равен нулю?

Решение. Задача сложнее, чем приведённые ранее. Главное — разобраться в явлениях. Проводник покоится, но ток идёт; причина — источник тока. Сила тока определяется по закону Ома для участка цепи. При движении проводника наблюдаем ещё одно явление — возникновение ЭДС индукции. Направление силовых линий магнитного поля индукционного тока определяется по правилу левой руки. Практически очевидно, что может быть такая ситуация, при которой суммарный ток будет равен нулю. (Ответ. I₁ = 0,5 А, I₂ = 0,3 А.)

2. Перечислите основные свойства вихревого электрического поля и средства его описания.

IV. Домашнее задание: § 11, 12* (1, 2); две задачи на выбор: упр. на с. 52 (1, 3) или П., № 623—625.