Урок по физике в 8-м классе «Магнитные явления»
- Плохих Лариса Егоровна
Разделы: Физика
Цели урока: формировать умение логически мыслить при проведении анализа опытов (Эрстеда, наблюдение магнитных линий с помощью металлических опилок), выдвигать гипотезы, наблюдать и экспериментировать, делать выводы и высказывать собственные суждения.
Задачи урока.
- Образовательные: учащиеся должны добыть знания о магнитном поле; сформировать представление об источнике магнитного поля и его свойствах.
- Развитие мышления: формирование у учащихся умений строить цепочку
логических рассуждений; высказывать собственные суждения; формулировать
выводы и заключения; работать с учебником.
- Воспитательные: объективно оценивать трудовой вклад своих товарищей в совместно произведенный “продукт”; демонстрировать собственные достижения; развивать коммуникативные способности учащихся: принимать участие в обсуждении новых знаний о магнитном поле, защищать интересы группы, способствовать формированию элементов материалистического мировоззрения, познакомив учащихся со взаимосвязанностью электрических и магнитных полей.
Оборудование: постоянные магниты (по одному на группу), стеклянные пластинки (по одной на группу), магнитные стрелки на подставках, железные опилки, соединительные провода, ключи, реостаты (по одному на группу), источник тока (один на группу), раздаточный материал (карточки – задания, тесты).
Ход урока
I. Организационный момент (психологический настрой учащихся).
Постановка проблемной ситуации. ( Приложение 1.
Слайд 2)
Вопросы:
- Как вбить в стену гвоздь, не повредив электропроводки?
- Вам нужно постелить на пол линолеум, но в полу идет кабель. Как найти его расположение?
II. Выдвижение гипотез учащимися.
Вывод: чтобы ответить на поставленные вопросы, нам не хватает знаний.
Все мы знакомы с прибором для определения сторон света. Как он называется? Из чего состоит? Почему магнитная стрелка устанавливается всегда определенным образом?
Ответы учащихся. (Приложение 1. Слайд 3)
Объявляется тема и цели урока (тему формулируют сами учащиеся).
III. Изучение нового материала.
Проведение фронтального эксперимента (Опыт Эрстеда). (Приложение 1. Слайд 4)
Вопрос: как объяснить отклонение магнитной стрелки от проводника, по которому течет электрический ток?
2) Работа в малых группах (ответы на теоретические вопросы, проведение
экспериментов и объяснение их результатов).
Задания:
- а) Выводы из опыта Эрстеда.
б) Какая существует связь между электрическим током и магнитным полем? - а) Почему для изучения магнитного поля можно использовать железные
опилки?
б) Как располагаются железные опилки в магнитном поле? Докажите. - а) Положите на магнит стеклянную пластинку, насыпьте железных опилок и
слегка постучите по нему. Что можно наблюдать?
б) Что называют магнитной линией магнитного поля? - а) Что представляют собой магнитные линии магнитного поля тока?
б) Для чего вводят понятие магнитных линий поля? - Доказать на опыте, что направление магнитных линий связано с направлением тока.
3) Заслушиваются ответы учащихся (по одному человеку от группы). Во время отчета третьей группы учащиеся проводят эксперимент по наблюдению картины магнитных линий. (Приложение 1. Слайд 6)
IV.
Рефлексия. Итоги урока.
Проводится тестирование учащихся с последующей самооценкой.
- Выберите наиболее правильное продолжение фразы: “Магнитное поле
оказывает силовое действие…”
…только на покоящиеся электрические заряды.
…только на движущиеся электрические заряды.
…как на движущиеся, так и на покоящиеся электрические заряды. - Выберите наиболее правильное продолжение фразы: “Магнитные поля
создаются…”
А…как неподвижными, так и движущимися электрическими зарядами.
В…движущимися электрическими зарядами. - Что наблюдается в опыте Эрстеда? Выберите правильное утверждение.
А…Проводник с током действует на электрические заряды.
Б…магнитная стрелка поворачивается вблизи проводника с током.
В…магнитная стрелка поворачивается вблизи заряженного проводника. - “Поворот магнитной стрелки вблизи проводника с током объясняется тем,
что на нее действует…” Выберите правильное утверждение.
А… магнитное поле, созданное движущимися в проводнике зарядами.
Б…электрическое поле, созданное зарядами проводника.
В…электрическое поле, созданное движущимися зарядами проводника. - Выберите наиболее правильное продолжение фразы: “Движущийся
электрический заряд создает…”
А…только электрическое поле.
Б…как электрическое, так и магнитное.
В…только магнитное поле.
V. (Приложение 1. Слайд 7). Проверка теста.
VI. Домашнее задание 56, 57. Вопросы.
«Магнитное поле. Электромагнитная индукция» 11 класс Вариант 3
А1. Магнитные поля создаются:
как неподвижными, так и движущимися электрическими зарядами;
неподвижными электрическими зарядами;
движущимися электрическими зарядами.
А2. Магнитное поле оказывает воздействие:
только на покоящиеся электрические заряды;
только на движущиеся электрические заряды;
как на движущиеся, так и на покоящиеся электрические заряды.
А3. На каком из рисунков правильно показано направление индукции магнитного поля, созданного прямым проводником с током. 1)А; 2) Б; 3) В. |
А4. Какая сила действует со стороны однородного магнитного поля с индукцией 30 мТл на находящийся в поле прямолинейный проводник длиной 50 см, по которому идет ток 12 А? Провод образует прямой угол с направлением вектора магнитной индукции поля.
18 Н; 2) 1,8 Н; 3) 0,18 Н; 4) 0,018 Н.
А5. |
В
магнитном поле находится проводник
с током. Каково направление силы
Ампера, действующей на проводник?А6. Что показывают четыре вытянутых пальца левой руки при определении
силы Ампера
направление силы индукции поля;
направление тока;
направление силы Ампера.
А7. Магнитное поле индукцией 10 мТл действует на проводник, в котором сила тока равна 50 А, с силой 50 мН. Найдите длину проводника, если линии индукции поля и ток взаимно перпендикулярны.
1 м; 2) 0,1 м; 3) 0,01 м; 4) 0,001 м.
В1. Установите соответствие между физическими величинами и единицами их измерения
ВЕЛИЧИНЫ | ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ | |||
А) | сила тока | 1) | вебер (Вб) | |
Б) | магнитный поток | 2) | ампер (А) | |
В) | ЭДС индукции | 3) | тесла (Тл) | |
4) | вольт (В) | |||
В2.
Частица
массой m,
несущая заряд q,
движется в однородном магнитном поле
с индукцией B по окружности радиуса R со
скоростью v. Что произойдет с радиусом орбиты,
периодом обращения и кинетической
энергией частицы при увеличении индукции
магнитного поля?
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ | ИХ ИЗМЕНЕНИЯ | |||
А) | радиус орбиты | 1) | увеличится | |
Б) | период обращения | 2) | уменьшится | |
В) | кинетическая энергия | 3) | не изменится | |
С1.
А1. Что наблюдается в опыте Эрстеда?
проводник с током действует на электрические заряды;
магнитная стрелка поворачивается вблизи проводника с током;
магнитная стрелка поворачивается заряженного проводника
А2. Движущийся электрический заряд создает:
только электрическое поле;
как электрическое поле, так и магнитное поле;
только магнитное поле.
А3. На каком из рисунков правильно показано направление индукции магнитного поля, созданного прямым проводником с током.
|
А4.
В
однородном магнитном поле с индукцией
0,82 Тл перпендикулярно линиям магнитной
индукции расположен проводник длиной
1,28 м. Определителе силу, действующую на
проводник, если сила тока в нем равна
18 А.
1)18,89 Н; 2) 188,9 Н; 3) 1,899Н; 4) 0,1889 Н.
А5. В магнитном поле находится проводник с током. Каково направление силы Ампера, действующей на проводник? 1)вправо; 2)влево; 3)вверх; 4) вниз. |
А6. Индукционный ток возникает в любом замкнутом проводящем контуре, если:
Контур находится в однородном магнитном поле;
Контур движется поступательно в однородном магнитном поле;
Изменяется магнитный поток, пронизывающий контур.
А7.На
прямой проводник длиной 0,5 м, расположенный
перпендикулярно силовым линиям поля с
индукцией 0,02 Тл, действует сила 0,15 Н.
Найдите силу тока, протекающего по
проводнику.
1)0,15 А; 2)1,5 А; 3) 15 А; 4) 150 А.
В1. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются
ВЕЛИЧИНЫ | ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ | |||
А) | ЭДС индукции в движущихся проводниках | 1) | ||
Б) | сила, действующая на электрический заряд, движущийся в магнитном поле | 2) | ||
В) | магнитный поток | 3) | ||
4) | ||||
В2.
Частица
массой m,
несущая заряд q,
движется в однородном магнитном поле
с индукцией B по окружности радиуса R со
скоростью v U. Что произойдет с радиусом орбиты,
периодом обращения и кинетической
энергией частицы при уменьшении массы
частицы?
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ | ИХ ИЗМЕНЕНИЯ | |||
А) | радиус орбиты | 1) | увеличится | |
Б) | период обращения | 2) | уменьшится | |
В) | кинетическая энергия | 3) | не изменится | |
С1.
Катушка
диаметром 4 см находится в переменном
магнитном поле, силовые линии которого параллельны оси
катушки. При изменении индукции поля
на 1 Тл в течении 6,28 с в катушке возникла
ЭДС 2 В. Сколько витков имеет катушка.
электромагнетизм — Почему магнитная сила действует только на движущиеся заряды?
$\begingroup$Я не понимаю, почему магнитная сила действует только на движущиеся заряды. Когда у меня есть постоянный магнит и я помещаю другой магнит в его поле, они явно действуют как силы друг на друга, при этом оба они неподвижны. Кроме того, я явно что-то недопонимаю.
- электромагнетизм
- магнитные поля
- заряд
- скорость
Это просто вопрос определения. Магнитная сила не является чем-то независимым или законченным сама по себе. Вместо этого в основе концепции лежит электромагнитная сила. Электромагнитную силу можно разделить на часть, действующую на неподвижные заряды, и часть, действующую на движущиеся заряды.
Первую часть мы называем электрической силой, а вторую часть — магнитной силой. Но они не независимы. Они существуют вместе, и разделение всей электромагнитной силы на электрическую и магнитную — это по существу произвольное разделение.
Что касается постоянного магнита: постоянный магнит обычно не заряжен, поэтому постоянный магнит нельзя рассматривать как электрический заряд. Обычно лучше рассматривать постоянный магнит как незаряженный магнитный диполь. Неоднородные магнитные поля могут воздействовать на стационарные магнитные диполи. Формулы для магнитных диполей совсем не те, что для электрических зарядов.
$\endgroup$ 5 $\begingroup$ На эффективном классическом уровне атомы в постоянных магнитах с по содержат движущиеся электрические заряды на микроскопическом уровне: вращающиеся по орбите электроны. Эти движущиеся заряды соответствуют микроскопическим электрическим токам, и магнитные поля действуют на эти микроскопические токи.
Эта картинка, безусловно, является упрощением основных квантовых эффектов, но я думаю, что она достаточно точна, чтобы прояснить ваше замешательство.
$\endgroup$ 1 $\begingroup$Точнее, магнитная сила действует на токи. Движущаяся частица подразумевает течение, хотя не все течения соответствуют классическому видимому движению. Так обстоит дело с микроскопическими токами в постоянных магнитах.
$\endgroup$ 3 $\begingroup$Как упоминалось в комментарии к вопросу: с точки зрения релятивистской физики есть способ ответить на ваш вопрос.
С точки зрения дорелятивистской физики это нечто, что должно быть предоставлено для того, чтобы сформулировать теорию электромагнетизма. Другими словами: с точки зрения физики до введения релятивистской физики тот факт, что магнетизм пропорционален скорости, должен быть принят как .
0034 .
Имеется набор заметок Даниэля В. Шредера под названием:
Магнетизм, излучение и теория относительности
Предварительное замечание:
Электрическое поле чрезвычайно сильное. Оно намного сильнее, чем мы склонны ожидать, поскольку в повседневной жизни мы никогда не сталкиваемся с этим. Эффекты статического электрического заряда, которые мы можем ощущать в повседневной жизни, ничтожны, потому что никогда не бывает больше, чем мельчайшая разница зарядов.
В этом наборе заметок Даниэля Шредера указано следующее: ток, протекающий по проводу, представляет собой совокупность электронов, движущихся относительно провода.
С точки зрения дорелятивистской теории электричества и магнетизма: провод везде нейтрален, потому что плотность положительных и отрицательных зарядов везде одинакова.
Теперь с точки зрения релятивистской физики:
Мы принимаем проволоку в целом в качестве стационарной точки отсчета. Тогда популяция свободно перемещающихся электронов в проводе имеет (в среднем) скорость относительно этой стационарной точки отсчета.
Для этой скорости существует соответствующее сокращение длины. Так что в этом смысле проволока и популяция электронов не имеют одного и того же заряда плотность .
Шредер показывает, что магнитные эффекты можно объяснить этой разницей в плотности заряда.
Это, конечно, нелогично на нескольких уровнях. Во-первых, всегда утверждается, что релятивистские эффекты требуют релятивистских скоростей, чтобы их вообще можно было измерить.
(Средняя) скорость электронов очень мала. Дело в том, что кулоновская сила настолько ошеломляюще сильна, что магнетизм действительно может быть объяснен таким образом.
(Одна вещь, которая меня беспокоит, это то, что в этих заметках Шредера относительность одновременности не обсуждается. Я подозреваю, что заметки Шредера представляют собой чрезмерное упрощение. Цифры проверяются, так что Шредер делает что-то правильно, но мы не можем быть уверены в том, что именно сделано правильно.)
$\endgroup$ $\begingroup$ Магнитное поле влияет на стационарный электрический заряд.
«когда у меня есть постоянный магнит и я помещаю другой магнит в его поле, они явно действуют друг на друга, при этом оба остаются неподвижными»
— это именно тот случай, который справедлив и для электрона.
Электрон является одновременно электрическим зарядом и магнитным диполем. Любое описание внутренних токов в электроне, создающих магнитный диполь, излишне. Вполне достаточно считать магнитное поле электрона столь же фундаментальным, как и его электрическое поле.
Подробное описание того, почему электрон, движущийся через магнитное поле, отклоняется вбок (сила Лоренца, эффект(ы) Холла), смотрите здесь.
$\endgroup$ 2 $\begingroup$Прочитав некоторые другие ответы, я думаю, что есть более простое и фундаментальное объяснение.
Согласно теории поля, вместо того, чтобы рассматривать взаимодействия между частицами и полем, мы можем рассматривать взаимодействия между полями, связанными с частицами.
92}$ — это взаимодействие между двумя заряженными частицами, каждая со своим электрическим полем.
Магнитные взаимодействия немного сложнее, но мы также можем понимать магнетизм как взаимодействие между объектами, каждый из которых имеет свое собственное магнитное поле.
Теперь к вашему вопросу.
Статический электрический заряд создает электрическое поле, но не магнитное поле, согласно соответствующему уравнению Максвелла. $\vec\nabla\cdot \vec E = \frac{\rho}{\epsilon_0}$.
Движущийся заряд имеет магнитное поле, определяемое как $\vec\nabla\times \vec B = \mu_0 ( \vec J + \epsilon_0 \frac{\partial \vec E}{\partial t})$. в котором плотность тока $J = q\cdot \vec v$
Следовательно, магнитное поле взаимодействует с движущимся зарядом, потому что у движущегося заряда тоже есть магнитное поле, но не со статическим зарядом, потому что у статического заряда нет магнитного поля.
$\endgroup$ $\begingroup$ В качестве простого (почти) частного случая принципа, изложенного @Cleonis, представьте два изначально стационарных заряда, начинающихся на небольшом расстоянии друг от друга.
Под действием кулоновской (электростатической) силы они будут ускоряться друг от друга (если они похожи на заряды) или вместе (если они имеют противоположные заряды).
Теперь подумайте об этой же паре зарядов с точки зрения наблюдателя, который движется перпендикулярно смещению между двумя зарядами, так что для этого наблюдателя заряды сначала кажутся движущимися параллельно друг другу и перпендикулярно расстоянию между ними.
Поскольку смещение между двумя зарядами перпендикулярно движению системы отсчета, оно не будет выглядеть как сокращение Фицджеральда. Однако будет замедление времени, так что этому наблюдателю покажется, что двум зарядам требуется больше времени, чтобы достичь любого заданного расстояния друг от друга, чем это было для неподвижного наблюдателя; т. е. ускорение зарядов покажется движущемуся наблюдателю меньшим, чем неподвижному наблюдателю; т. е. (опять же) сила между зарядами будет казаться движущемуся наблюдателю меньше, чем неподвижному наблюдателю.
То есть наблюдатель, который сталкивается с движущимися (в том же направлении, перпендикулярно расстоянию между ними) зарядами, будет думать, что между ними существует дополнительная сила, действующая в направлении, противоположном кулоновской силе, по сравнению с наблюдателем, который сталкивается с неподвижными зарядами. Эта дополнительная сила и есть то, что мы называем магнитной силой.
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google Зарегистрироваться через Facebook Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и парольОпубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания и подтверждаете, что прочитали и поняли нашу политику конфиденциальности и кодекс поведения.
электромагнетизм — Будет ли движущееся магнитное поле оказывать силу на неподвижный заряд?
спросил
Изменено 2 года, 10 месяцев назад
Просмотрено 1к раз
$\begingroup$Электрический заряд испытывает силу в магнитном поле только тогда, когда заряд имеет некоторую скорость и движется. Но скорость всегда относится к данной системе отсчета. Он никогда не существует сам по себе. Если источник магнитного поля движется, тем самым перемещая магнитное поле, а заряд неподвижен относительно земной поверхности, то заряд движется в системе отсчета сопутствующей источнику магнитного поля. Будет ли в этом случае электрический заряд испытывать силу поля?
- электромагнетизм
- магнитные поля
Если источник магнитного поля движется, тем самым перемещая магнитное поле, а заряд неподвижен относительно земной поверхности, то заряд движется в системе отсчета сопутствующей источнику магнитного поля.
Будет ли в этом случае электрический заряд испытывать силу поля?Это очень проницательный вопрос. Для ясности предположим, что заряд механически закреплен на месте относительно земли и что мы можем измерить механическую силу, действующую на заряд, т.е. с тензодатчиком на механической опоре.
В корпусе источника есть магнитное поле, а электрического поля нет. Поскольку заряд движется в рамке, на заряд действует магнитная сила. Под действием магнитной силы заряд будет давить на опору и создавать ненулевую деформацию в тензодатчике.
Теперь в системе Земли источник движется, а заряд неподвижен. Поскольку заряд неподвижен, на него не действует никакая магнитная сила. Но, как упоминалось в предыдущем абзаце, он давит на опору и создает ненулевую деформацию в тензодатчике. Поскольку заряд неподвижен, эта сила не может быть магнитной силой, поэтому единственная возможность состоит в том, что сила представляет собой электрическую силу, которая может действовать на неподвижный заряд.
Сначала это удивительно, но имеет смысл. То, что является чисто магнитным полем в системе отсчета источника, является комбинацией электрического поля и магнитного поля в системе отсчета Земли. Закон Фарадея гласит, что изменяющееся поле B индуцирует скручивание поля E. В этом случае поле В не меняется в системе источника, но изменяется в системе Земли. Это создает поле E, которое воздействует на заряд.
Таким образом, сила, действующая на заряд, обусловлена полем B в одном кадре и полем E в другом кадре. Поле E и поле B не являются отдельными объектами. Обе они являются частями одного общего электромагнитного поля. Различные системы отсчета будут разлагать это общее электромагнитное поле на различные компоненты электрического поля и магнитного поля.
$\endgroup$ 4 $\begingroup$ Да. Изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле. Это известно как закон индукции Фарадея. Индукция — это процесс, используемый в генераторах для преобразования механической энергии в электрическую.
Когда индукция была впервые открыта, это было неожиданностью. Однако с современной точки зрения это вполне логично. Это потому, что, как вы указали, законы электромагнетизма должны быть одинаковыми во всех системах отсчета, а это не может произойти без индукции.
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google Зарегистрироваться через Facebook Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и парольОпубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания и подтверждаете, что прочитали и поняли нашу политику конфиденциальности и кодекс поведения.