УСІ УРОКИ ФІЗИКИ 11 клас
АКАДЕМІЧНИЙ РІВЕНЬ

1-й семестр

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

3. Електромагнітне поле

Тематичне планування

УРОК 1/28

Тема. Магнітне поле струму

Мета уроку: сформувати уявлення учнів про магнітне поле як виді матерії.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

ПЛАН УРОКУ

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Магнітне поле

На початку XIX сторіччя після відкриттів Ерстеда, Ампера, Фарадея й Максвелла стало зрозуміло, що взаємодія між магнітами й провідниками зі струмом має однакову фізичну природу. Ця взаємодія, так само як і електрична, відбувається через поле. Відповідне поле назвали магнітним.

Ø  Магнітне поле — складова електромагнітного поля, що проявляє себе через дію на заряджені рухомі частинки (або тіла) і створена намагніченими тілами, змінним електричним полем і зарядженими рухомими частинками (тілами).

2. Силова характеристика магнітного поля

З дослідів Ампера й визначення магнітного поля випливає, що магнітне поле чинить певну силову дію. Якщо прямий провідник, виготовлений з немагнітного матеріалу, підвісити на проводах між полюсами постійного магніту й пропустити струм, то провідник відхилиться від початкового положення. Причиною такого відхилення є сила, що діє на провідник зі струмом з боку магнітного поля, — сила Ампера.

Збільшуючи або зменшуючи силу струму I в провіднику або довжину l активної частини провідника, можна переконатися, що сила Ампера прямо пропорційна й силі струму, і довжині провідника:

Fa ~ Il.

Змінюючи кут між провідником і лініями магнітного поля, можна довести, що сила Ампера буде максимальною (FAmax), якщо провідник розташований перпендикулярно до ліній магнітного поля.

Оскільки FAmax ~ Il, то для даної ділянки магнітного поля відношення FAmax/Il залежить тільки від властивостей самого поля. Тому це відношення обрали за силову характеристику магнітного поля — магнітну індукцію.

Магнітна індукція  — це фізична величина, що характеризує силову дію магнітного поля й чисельно дорівнює відношенню максимальної сили, з якою магнітне поле діє на розташований у цьому полі провідник зі струмом, до добутку сили струму на довжину активної частини провідника:

Одиниця магнітної індукції в СІ — тесла (Тл).

1 Тл — це індукція такого однорідного магнітного поля, що діє з максимальною силою 1 Н на провідник довжиною 1 м, через який тече струм 1 А.

3. Напрямок вектора магнітної індукції

За напрямок вектора магнітної індукції в певній точці поля обрано напрямок, на який вказує північний кінець магнітної стрілки, установленої в цій точці.

Напрямок вектора магнітної індукції магнітного поля провідника зі струмом визначають за допомогою правила буравчика або правила правої руки.

Правило буравчика:

Ø  якщо вкручувати буравчик за напрямком струму в провіднику, то напрямок обертання ручки буравчика вкаже напрямок вектора індукції магнітного поля струму.

Правило правої руки:

Ø  якщо направити відігнутий великий палець правої руки у напрямку струму в провіднику, то чотири зігнутих пальці вкажуть напрямок вектора індукції магнітного поля струму.

4. Графічне зображення магнітного поля

Магнітне поле зручно досліджувати за допомогою маленьких магнітів (магнітних стрілок) або ошурок, які в магнітному полі намагнічуються й стають маленькими магнітами. Ці «маленькі магнітики» вишиковуються уздовж певних ліній, утворюючи наочне зображення магнітного поля. Ці лінії називають лініями магнітного поля (або лініями магнітної індукції).

Ø  Лінії магнітної індукції — умовні лінії, у кожній точці яких дотична збігається з лінією, уздовж якої напрямлений вектор магнітної індукції.

Досліди показують, що силові лінії магнітного поля завжди замкнуті. На відміну від силових ліній електричного поля, вони ніде не починаються й не закінчуються. Поле з такими лініями називають вихровим. Отже, магнітне поле є вихровим.

Лінії магнітного поля реально не існують, вони всього лише зручний спосіб його опису. Силовим лініям магнітного поля приписують певний напрямок.

ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Перший рівень

1. За допомогою чого здійснюється магнітна взаємодія?

2. Опишіть досліди, за допомогою яких можна виявити магнітне поле.

3. Магнітне поле діє на стрілку компаса. А чи створює стрілка компаса магнітне поле навколо себе?

Другий рівень

1. Як дослідним шляхом показати, що напрямок силових ліній магнітного поля пов’язаний з напрямком струму?

2. Електричний струм у проводі лінії електропередачі напрямлений з півдня на північ. Який напрямок укаже північний полюс магнітної стрілки, розміщеної:

а) трохи вище проводу;

б) трохи нижче проводу?

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1). Якісні питання

1. Чи відхилиться магнітна стрілка, якщо її розмістити поблизу пучка рухомих частинок:

а) електронів;

б) атомів;

в) позитивних іонів?

2. Як визначити, який торець котушки зі струмом є її північним полюсом?

2). Навчаємося розв'язувати задачі

1. Укажіть напрямок вектора магнітної індукції в кожній точці, позначеній буквою.

2. Визначте полюса джерел струму.

ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ

✵  Магнітне поле — складова електромагнітного поля, що проявляє себе дією на заряджені рухомі частинки (або тіла) і створена намагніченими тілами, змінним електричним полем і зарядженими рухомими частинками (тілами).

✵  Магнітна індукція  — це фізична величина, що характеризує силову дію магнітного поля й чисельно дорівнює відношенню максимальної сили, з якою магнітне поле діє на розташований у цьому полі провідник зі струмом, до добутку сили струму на довжину активної частини провідника:

✵  Правило буравчика: якщо вкручувати буравчик за напрямком струму в провіднику, то напрямок обертання ручки буравчика вкаже напрямок вектора індукції магнітного поля струму.

✵  Правило правої руки: якщо направити відігнутий великий палець правої руки за напрямком струму в провіднику, то чотири зігнутих пальці вкажуть напрямок вектора індукції магнітного поля струму.

✵  Лінії магнітної індукції — умовні лінії, у кожній точці яких дотична збігається з лінією, уздовж якого напрямлений вектор магнітної індукції.

Домашнє завдання

1. Підр-1: § 18; підр-2: § 10 (п. 1).

2. Зб.: № 7.4; 7.7; 7.8; 7.9.