Действие магнитного поля на проводник с током. Правило левой руки.

МБОУ «Сиренькинская  СОШ» Альметьевский район Республика Татарстан Интегрированный урок физики, информатики и искусства в  9 ­ м классе  по теме: «Действие магнитного поля на проводник с током.  Правило левой руки» из раздела «ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ» с элементами экологического воспитания. Урок № 43. Автор:  Калугина Любовь Ильинична учитель физики, информатики и искусства 2016­2017 учебный год Структура технологической карты в соответствии с требованиями ФГООС  по теме «Действие магнитного поля на проводник с током. Правило левой руки» из раздела «ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ». Составитель: Калугина Любовь Ильинична­учитель физики, информатики и искусства  МБОУ «Сиренькинская СОШ» Альметьевский район  .  ru  i  @   yandex klove  2112       1 Цель: формировать представление о роли и месте магнитных явлений в современной   научной     картине   мира;   понимание   физической   сущности наблюдаемых в природе магнитных явлений; формировать  умения применять полученные знания для объяснения условий протекания магнитных явлений в природе   и   для   принятия   практических   решений   в   повседневной   жизни; формировать умения исследовать и анализировать магнитные явления; умение самостоятельно   определять   цели   деятельности   и   составлять   планы   контролировать   и деятельности,   самостоятельно   осуществлять, корректировать   деятельность,   выбирать   успешные   стратегии   в   различных ситуациях;   умение   ориентироваться   в   различных   источниках   информации, критически   оценивать   информацию,   полученную   из   различных   источников; умение   ясно,   логично   и   точно   излагать   свою     точку   зрения,   формировать умений прогнозировать, анализировать, и оценивать последствия бытовой и производственной   деятельности   человека,   связанные   с   физическими   с   позиций   экологической   безопасности, (магнитными)   процессами, способствовать   к   осознанному   выбору   будущей   профессии   и   готовность   к правильной   самооценке.   В   целях   формирования   научного   мировоззрения показать   роль   физического   эксперимента   и   наблюдений   в   раскрытии причинно­следственных связей между понятиями: силы Ампера, силы тока, магнитной индукции. Задачи:  Обучающие:  продолжить   формирование   понятия   магнитного   поля, понимать структуру магнитного поля, уметь объяснять на примерах графиков и   рисунков,   изучить   и   понять   действие   магнитного   поля   на   проводник   с током; обеспечить усвоение учащимися зависимости силы, действующей на проводник с током от силы тока в проводнике, длины проводника и от угла, образованного вектором магнитной индукции с проводником; самостоятельно написать   и   получить   математическую   формулу   (закон   Ампера)   через 2 физические величины; уметь определять направление силы, действующей на проводник   с   током   со   стороны   магнитного   поля   постоянного   магнита; находить   модуль   вектора   магнитной   индукции,   определить   единицы измерения   магнитной   индукции,   определить   направление   силы   магнитного поля, действующий на проводник с током   или движущийся заряд, пользуясь правилом левой руки Развивающие: познавательную, регулятивную,     развить   коммуникативную деятельность; научить рассчитывать силу магнитного поля на   проводник   с   током;   систематизировать   знания   и   умения   применять физические   формулы   для   нахождения     магнитной   индукции   при   решении задач на магнитные явления и грамотное оформления задач для сдачи ОГЭ;   способствовать   умения   слушать   и   понимать умение   читать   графики;   сказанное,   умение   сделать   связанный   рассказ   и   выделить   существенное, развивать умение наблюдать, сравнивать и сопоставлять изучаемые явления, развивать   коммуникативные   качества   личности,   умение   работать   с   развивать   навыки   исследовательской   и   проектной информацией,   деятельности, умение аккуратно и красиво выполнять рисунки   и записи в тетрадях, развить пространственное воображение через наглядные схемы и картин,  развитие способности к исследовательскому труду Воспитывающие: воспитывать личностные качества ­ сотрудничество, товарищество,   терпеливость   и   взаимоуважение,     стремление   преодоления трудностей в процессе интеллектуальной деятельности; воспитывать интерес к   научным   знаниям;   продолжить   формирование   навыков   работы   в   группе, вырабатывать бережное отношение к оборудованию; патриотические чувства за достижения в области физики. Тип   урока:  урок   изучения   нового   материала   с   использованием проблемно­поисковой, исследовательской, проектной  и ИКТ технологии. 3 Планируемые   результаты:  формирование   универсальных   учебных действий,   ИКТ   ­   компетентности   учащихся,   основы     исследовательской   и проектной деятельности. Предметные:    понимание   и   умение   объяснять   магнитные   явления, обнаружение   магнитного   поля     по   его   действию   на   электрический   ток   и правило левой руки. Применение в науке и технике, действие магнитного поля на   ток.   (На   этих   принципах   основано   устройство   электродвигателей, магнитоэлектрических   приборов   для   измерения   напряжения   и   силы   тока, магнетронов,   катодно­лучевых   трубок   и   т.   д.   Действие   магнитного   поля применяется для измерения массы и заряда электрона и даже при изучении строения вещества) Метапредметные:  Формирование   умений   воспринимать, перерабатывать   и   предъявлять   информацию   в   словесной,   образной, символической   формах,   анализировать   и   перерабатывать   полученную информацию в  соответствии с поставленными задачами, приобретение опыта самостоятельного   поиска,   анализа   и   отбора   с   использованием   различных источников   и   новых   информационных   технологий   для   решения познавательных   задач,   умение   использовать   средства   ИКТ   ­   технологии, владение языковыми средствами. Личностные:    Формирование   разумного   использования   достижений науки   для   дальнейшего   развития   человечества.   Формирование   ценностных отношений друг к другу, уважения к творцам науки, результатам обучения. Самостоятельность   в   приобретении   новых   знаний   и   практических   умений. Понимания влияния развития техники на состояние природы, приобретение опыта эколого­направленной деятельности. Межпредметные связи: информатика, экология, история, искусство. Методы   обучения: проблемно­исследовательский,  объяснительно   ­ иллюстративный, частично­поисковый, рефлексия. Формы   организации   учебной   деятельности: индивидуальная, групповая, фронтальная. 4 Приёмы: интонационное   выделение   логически   важных   моментов изложения,   ответы   на   поставленные   вопросы,   проведение   демонстраций, задания на осмысление полученных знаний. Демонстрации:  Существование   магнитного   поля   вокруг   проводника   с   током (опыт Эрстеда);  Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток;  п/п 1 Правило правой и левой руки.  Оборудование к уроку: Название Автоматизированное   рабочее   место   мультимедийный проектор, интерактивная доска) (компьютер, Количес тво, шт. 1 2 Мультимедийная презентация (Приложение) 3 4 5 6 7 8 9 1 1 Физический диктант. 1 Физкультминутка Сигнальные карточки красного, желтого, зеленого цветов 28 1 Полосовой магнит Дугообразный магнит 1 1 Буравчик Видео. Электронный учебник. Дрофа 9 кл. 1 демонстрации  Оборудование Опыт   №1.     к   «Существование   магнитного   поля   вокруг   проводника   с   током   (опыт Эрстеда)»  (Штатив   с   муфтой   и   лапкой,   проводник,   магнитная   стрелка   на подставке, выпрямитель).  Опыт   №2.   Оборудование   к   демонстрации «Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток» (Штатив с муфтой и лапкой, ключ, соединительные провода, батарея гальванических   элементов,   дугообразный   магнит,   реостат,   проволочная трехсторонняя рама). Подготовка к уроку: 5 Включен   компьютер,  настроен   мультимедийный   проектор. Подготовлено   оборудование   для   демонстраций   опытов.   На   партах   лежат сигнальные карточки для учащихся, оборудование и задание к коллективному исследованию по изучению магнитного поля прямого тока, витка с током, действие магнитного поля магнита  на ток и листы бумаги.  План урока: Этап урока Стадия урока Время, мин Создание проблемной ситуации Постановка цели урока Актуализация знаний Вызов Вызов Активизация мыслительной Изучение нового материала Здоровьесберегающая пауза Решение   задач   на   применение деятельности Восприятие Расслабление Осмысление знаний Контроль знаний Подведение итогов. Рефлексия Задание на дом Осмысление Рефлексия Заключение 2 2 9 15 2 5 10 1 1  п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ход урока 1 этап урока: Создание проблемной ситуации (стадия вызова). Взаимное   приветствие   учителя   и   учащихся.   Здравствуйте,     дети. Пожалуйста, поставьте себе оценки на полях, какую вы хотели бы сегодня получить. Учитель задаёт вопросы учащимся:  Слайд №1 Планета у нас одна!          У меня в руках измерительные приборы (Слайд №2 Амперметр, вольтметр).   Что   измеряют   с   помощью   этих   приборов?   Из   курса   8   класса вспомните устройство  и принцип действия этих приборов. Учащиеся выдвигают гипотезы. Учитель:   Действие   магнитного   поля   на   ток  нашло   широкое применение   в   науке   и   технике.  На   этих   принципах   основано   устройство электродвигателей,   магнитоэлектрических   приборов   для   измерения 6 напряжения и силы тока, катодно­лучевых трубок и т. д. Действие магнитного поля   применяется   для   измерения   массы   и   заряда   электрона   и   даже   при изучении строения вещества. 2 этап урока: Постановка цели урока (стадия вызова). Учитель: Тема   сегодняшнего   урока   «______».   Попытайтесь самостоятельно сформулировать цель урока, чем мы займёмся на уроке? 1.Проблемный   вопрос:   На   полу   под   слоем   линолеума   проложен прямой изолированный провод. Как определить местонахождение провода, не вскрывая линолеума? Возможный ответ.    Берем магнитную стрелку и перемещаем параллельно плоскости пола. Определяем   такое   положение   стрелки,   при   котором   её   колебания прекращаются. Это возможно, если векторы магнитной индукции провода и стрелки   имеют   одно   направление   или   противоположны,   т.   е.   стрелка находится   над   проводом.   (Отклонение   стрелки   от   перпендикулярного расположения   относительно   провода, магнитного поля Земли)   обусловлено   существованием 2.Проблемный   вопрос:   На   полу   под   слоем   линолеума   находится прямой изолированный провод,  по которому проходит постоянный ток. Как при помощи магнитной стрелки определить направление тока в этом проводе? Возможный ответ.  Максимальный угол отклонения стрелки соответствует случаю, когда направления вектора магнитной индукции провода и стрелки совпадают. Если ближайший к нам конец стрелки S, то ток течёт слева направо. Учитель: Откроем тетрадь и запишем число и тему урока. Учащиеся записывают в тетрадях тему урока: Действие магнитного поля на проводник с током. Правило левой руки. 3 этап урока: Актуализация знаний (стадия активизации мыслительной деятельности). Учитель: эпиграфом урока послужат слова Конфуция:  Слайд №3 7 «Три пути ведут к знанию:  путь размышления – это путь самый благородный, путь подражания – это путь самый легкий, и путь опыта – это путь самый верный». В ходе урока мы воспользуемся тремя путями, которые ведут к знанию, по мнению философа. Но какой путь для вас самый приемлемый решать вам. Всё, что нас окружает во Вселенной, это материальный мир. Материя бывает   двух   видов   – вещество   и   поле.   Вещество   мы   ощущаем   нашими органами чувств, а поле не чувствуем. А какие поля вам известны? Итак,  давайте мы вспомним, отвечая на вопросы. Слайд №4 Тест по теме: « Магнитное поле» 1.Движущиеся заряды создают вокруг себя… А) электрическое поле; Б) магнитное поле; В) электрическое и магнитное поля. 2. Магнитная стрелка представляет собой… А) продолговатый магнит с одним южным полюсом; Б) продолговатый магнит с одним северным полюсом; В)   продолговатый   магнит   с   двумя   полюсами   на   концах   ­   южным  S и северным N. 3.  За   направление   вектора   магнитной   индукции   принимают направление… А) от северного N полюса к южному S полюсу; Б) от южного S полюса к северному N полюсу; В) от южного N полюса к северному S полюсу. 4. Характеристику магнитного поля называют… А) напряженностью; Б) вектором магнитной индукции; В) напряжением. 5. Линии магнитной индукции … А) не имеют начала; Б) не имеют конца; В) не имеют ни начала,  ни конца. 6. Магнитное поле… А) это вихревое поле; Б) не замкнутое поле; 8 В) начинаются на положительных и заканчиваются на отрицательных. 7. Для усиления магнитного поля используют… А) один виток; Б) несколько витков, соединенных последовательно и расположенных параллельно друг другу; В)   несколько   витков,   соединенных   параллельно   и   расположенных перпендикулярно друг другу. 8. Северным магнитным полюсом называется полюс… А) из которого выходят линии магнитной индукции; Б) в который входят линии магнитной индукции; В) полюс S. 9. Магнитное поле действует только… А) на покоящиеся электрические заряды; Б) на движущиеся электрические заряды; В) на любые электрические заряды Учитель: Как   вы   думаете,   искусственные   магниты,   например, полосовые или дугообразные всё время сохраняют свои магнитные свойства? Почему? Учащиеся: С   течением   времени   магнитное   действие   магнитов ослабевает, так как они размагничиваются. Учитель: Как снова можно усилить их магнитное действие? Учащиеся: Поместить их в магнитное поле. Учитель: Французский   учёный   Андре   Мари   Ампер   в   1820   году выдвинул   гипотезу   о   причине   намагничивания   веществ.   Из   каких   частиц состоят вещества? Учащиеся: Из молекул. Учитель: Из каких частиц состоит молекула? Учащиеся: Из атомов. Учитель: Каково строение атома? Учащиеся: В центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого обращаются отрицательные электроны. Электроны, двигаясь вокруг   ядра,   создают   микротоки.   Вокруг   каждого   микротока   возникает магнитное поле. То есть атом является маленьким магнитиком. В обычном состоянии,   магнитики   ориентированы   беспорядочно,   их   магнитные   поля компенсируют   друг   друга   и   поэтому,   железо   в   обычном   состоянии   не 9 проявляет магнитных свойств. Но при внесении железа в магнитное поле, оно ориентирует магнитики так, что они ориентируются одинаково и усиливают друг друга, поэтому железо намагничивается. Слайд №5 Демонстрация опыта Эрстеда (существования магнитного поля вокруг проводника с током). Учащиеся делают выводы: При отсутствии тока в проводнике, магнитная стрелка, расположенная под   ним   неподвижна.   При   протекании   тока   в   проводнике   в   одном направлении, магнитная стрелка отклоняется в одну сторону. При протекании тока   в   проводнике   в   противоположном   направлении,   магнитная   стрелка отклоняется   в   противоположную   сторону.   Магнитная   стрелка   может отклоняться только в магнитном поле, следовательно, вокруг проводника с током   возникает   магнитное   поле.   При   изменении   направления   тока   в проводнике, изменяется направление магнитного поля. При увеличении силы тока в проводнике угол отклонения магнитной стрелки   увеличивается,   при   уменьшении   силы   тока   в   проводнике,   угол отклонения магнитной стрелки уменьшается. Этот опыт впервые провёл датский физик Эрстед в 1820 году и всему миру показал, что вокруг проводника с током возникает магнитное поле. Учитель: Сформулируйте  правило буравчика. Что можно определить, используя правило буравчика? Слайд №6 Учитель: Сформулируйте правило правой руки, что можно определить с помощью правила правой руки? Слайд №7 Показывает   на   экране   схематическое   изображение   магнитных   линий прямого тока, витка с током и соленоида. 4 этап урока: Изучение нового материала (стадия восприятия). Учитель: Давайте   внимательно   пронаблюдаем   демонстрацию. Взаимодействия двух параллельных проводников с током  по слайду (Видео)    Закон взаимодействия токов. Проведя ряд экспериментов, Андре­Мари Ампер выяснил: два прямых параллельных проводника с током притягиваются друг к другу, если по ним 10 протекают однонаправленные токи, то есть токи одного направления (см. рис. 4). Рис. 4. Однонаправленные токи     Рис.5.Разнонаправленные токи          Эти проводники отталкиваются, если по ним протекают токи противо­ положных направлений (см. рис. 5). Анализ проведенных экспериментов позволил Амперу вывести свой зна­ менитый   закон   взаимодействия   токов: сила   взаимодействия   двух   парал­ лельных проводников с током пропорциональна произведению величин токов в этих проводниках на длину проводников и обратно пропорцио­ нальна расстоянию между проводниками. Кроме того, мы выяснили, что  проводники с током оказывают маг­ нитное действие, а проводник, скрученный в катушку (соленоид), ведет себя подобно постоянному плоскому магниту (см. рис. 6). Рис. 6. Соленоид Определить полярность такого магнита также можно по правилу правой руки (см. рис. 7). Рис. 7. Определение полярности магнита 11 Теперь ответим на следующий вопрос: «Почему именно так взаимодей­ ствуют параллельные проводники с током? И откуда берется момент сил, за­ ставляющий виток с током разворачиваться между полюсами магнита?» Учитель: Предлагаю   создать   группы   по   4­5   человек   (повернуться   к учащимся за соседнюю парту).  На изучение и оформление 15 минут. Защита групп 10­15 минут 1 группа, изучает тему по учебнику. (Теоретики) 2 группа, ставит опыт и делает вывод. (Экспериментаторы) 3 группа,  делает рисунки (Художники) 4 группа,  решает задачи (Математики) Сборник задач Степанова. 5 группа,  готовит презентацию (Программисты) Учитель   даёт   задание   провести   коллективное   исследование. Координирует деятельность групп. Опрашивает все группы и демонстрирует полученные   результаты   на   интерактивной   доске,   демонстрируя   результат коллективного исследования.   Более тщательно рассматривают направление силы Ампера и правило левой руки. Учащиеся: Выполняют задание. Делают записи в тетради. После   проведения   исследования   ученики   обобщают   результаты исследования,   озвучивают   различные   возможные   способы   решения проблемы и выбирают из них наиболее оптимальный.  5 этап урока: Физкультминутка. Учитель: Предлагает   выполнить   электронную   физкультминутку   для глаз. Учащиеся: Выполняют комплекс упражнений гимнастики для глаз.                  6 этап урока: Решение задач   на применение знаний (стадия осмысления). Рымкевич стр 110 №839, 841, 842 Учитель предлагает   определить   направление   магнитных   линий магнитного   поля   прямого   тока,   пользуясь   правилом   буравчика,   а   также магнитных   линий   магнитного   поля   соленоида.  Пользуясь   правилом   правой руки. Направление силы Ампера по рисунку. Правило левой руки. Рис. 91 стр. 110 Рымкевич А.П. Желающие учащиеся выполняют задания у доски. 7 этап урока: Контроль знаний (стадия осмысления) 12 Вопрос  учителя   к   классу.   А   в   чем   экологическая   цена электродвигателей, где применяется действие магнитного поля на ток? Экологическое мышление мотивирует многих, а экология сама по себе является темой повседневной жизни. Любое ограничение потребления энергии означает   огромную   экономию.   Электродвигатели   с   высоким   КПД   могут помочь   в реализации   этой   задачи,   тем   более   все   более   жесткие   нормы   во многих странах просто требуют этого.  Преимущества размеры   малые   экологически   по   чистые;   сравнению     можно   электродвигателей: двигателями; размеров;   любых   тепловыми   с   сделать высокий  КПД  (98%). А   вы,   будущее   нашей   планеты.   Именно   от   вас   зависит   устойчивое развитие   нашей   планеты,  от   ваших   новых   открытий   в  области   науки.  И   я надеюсь,   что   и   среди   вас   тоже   выйдут   первые   создатели   новых   моделей электродвигателей, которые не будут загрязнять окружающую среду. Учитель демонстрирует   задания   со   слайдов. Проверка   знаний осуществляется в форме проверки выполнения заданий в виде физического диктанта и взаимопроверки 1.Определите направление силы, действующей на проводник с током со стороны   магнитного   поля. 2 .В какую сторону отклонится электрон под действием  магнитного поля? 13 3. Укажите   направление   силы,   с   которой   магнитное   поле   действует   на частицу. 4.Укажите   направление   магнитных   линий   магнитного   поля. 5. Укажите   направление   тока   в   проводнике. Учитель.  1. Дайте определение силы Ампера. 2. Сформулируйте правило левой руки. Для чего оно предназначено? Предлагает осуществить взаимопроверку в парах, озвучивает критерии оценивания. Просит осуществить обратную связь через сигнальные карточки красного (“5”), желтого (“4”) или зеленого (“3”) цвета. Обращает внимание на вопросы, вызвавшие затруднения у учащихся. Учащиеся выполняют   задания   физического   диктанта.   В   парах осуществляют   взаимопроверку.   Выставляют   оценки.   По   просьбе   учителя поднимают сигнальную карточку. 8 этап урока: Подведение итогов. Рефлексия (стадия рефлексии). Вопросы учителя к учащимся: 14 1) Что вы узнали нового на уроке? 2) Что вы поняли? 3) Чему вы научились? 4) Что особенно запомнилось на уроке? Почему? 5) С какими трудностями вы столкнулись на уроке? Почему? Учитель предлагает   учащимся   провести   самооценку   своей деятельности на уроке с помощью сигнальных карточек. Учащиеся поднимают сигнальную карточку красного (работал на “5”), желтого (работал на “4”), зеленого (работал на “3”) цвета. Учитель объявляет оценки за работу учащихся на уроке, выставляет оценки в журнал. 9 этап урока: Задание на дом (заключительная стадия). Учитель: читать п. 45. стр150­156 упр. 36 письменно.  Приложение. Ожидаемые ответы от групп учащихся. Карточка №1. Почему проводник движется в магнитном поле? Гипотеза.   Проводник   с   током   в   магнитном   поле   приходит   в движение.   Поместим между полюсами постоянного магнита проводник, по которому идет электрический ток. Мы сразу заметим, что проводник будет выталкиваться полем магнита из междуполюсного пространства. Рисунок 1. Действие магнитного поля на ток.      Объяснить   это   можно   так.  Вокруг   проводника   с   током   (Рисунок   1.) образуется   магнитное   поле,   силовые   линии   которого   по   одну   сторону проводника направлены так же, как и силовые линии магнита, а по другую сторону   проводника   —   в   противоположную   сторону.   Вследствие   этого   с одной стороны проводника (на рисунке 1 сверху) магнитное поле оказывается сгущенным,   а   с   другой   его   стороны   (на   рисунке   1   снизу)   ­   разреженным. Поэтому   проводник   испытывает   силу,   давящую   на   него   вниз.    И   если проводник не закреплен, то он будет двигаться. 15 Как определить направление силы? Правило левой руки   Для быстрого определения направления движения проводника с током помещенного   в   постоянное   магнитном   поле   существует   так   называемое правило левой руки. Рисунок 2. Правило левой руки. Правило   левой   руки   звучит   так:   если   поместить   левую   руку   между полюсами магнита так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а четыре пальца руки совпадали с направлением движения тока в проводнике, то большой отогнутый палец укажет на направление движения проводника. Другими   словами,   можно   сказать,   что   на   проводник   с   током,   действует некоторая   сила,   стремящаяся   вытолкнуть   его   перпендикулярно   магнитным силовым линиям.  Ответ группы.  Опытным путем можно узнать и  величину силы. Оказывается, что сила, с   которой   магнитное   поле   воздействует   на   проводник   с   током,   прямо пропорциональна силе тока и длине той части проводника, которая помешена в   магнитном   поле.   Это   правило   подходит   для   частного   случая,   если проводник находится под прямым углом к магнитным силовым линиям. Если же   проводник   с   током   расположен   не   под   прямым   углом   к   магнитным силовым линиям, то сила, действующая на него, будет пропорциональна силе тока   в   проводнике   и   длине   проекции   части   проводника,   находящейся   в магнитном   поле,   на   плоскость,   перпендикулярную   магнитным   силовым линиям.   Отсюда   сразу   напрашивается   вывод:   если   проводник   параллелен магнитным силовым линиям, то сила, действующая на него, равна нулю. И наоборот   если   проводник   перпендикулярен   магнитных   силовых   линий,   то 16 сила,   воздействующая   на   него,   достигнет   максимального   значения.  Сила,   оказывающая   воздействие   на   проводник   с   током,   зависит   и   от магнитной   индукции.   Чем   плотнее   силовые   линии,   тем   больше   сила, действующая на проводник с током. Поэтому, мы можем действие магнитного поля   на   проводник   с   током   выразить   следующим   определением:   Сила, действующая   на   проводник   с   током,   прямо   пропорциональна   магнитной индукции, силе тока и длине проекции, находящейся в магнитном поле, на плоскость, перпендикулярную магнитному потоку. Необходимо добавить, что действие магнитного поля на ток не зависит ни от материала проводника, ни от   сечения.   Действие   магнитного   поля   проявляется   даже   при   отсутствии проводника, пропуская, между полюсами постоянного магнита поток быстро идущих электронов.    Карточка №2.   Нарисовать  наглядно магнитное поле.        Ответ. Вокруг проводника с током существует магнитное поле, линии которого замкнуты сами на себя (см. рис. 1). Рис. 1. Линии магнитного поля проводника с током Опытным   путем   мы   установили,   что   направление   линий   магнитного поля вокруг проводника напрямую связано с направлением электрического тока в проводнике, и для определения этого направления можно использовать или правило правой руки, или «правило буравчика». Проведя эксперименты, мы увидели, что небольшой виток из проводни­ ка, по которому пропущен электрический ток, то есть виток с током, ведет себя в магнитном поле подобно магнитной стрелке (см. рис. 2). 17 Рис. 2. Поведение витка с током Рис. 3. Действие линий магнитного    поля на виток На виток действует вращающий момент сил, который заставляет разво­ рачиваться виток таким образом, чтобы линии магнитного поля пронизывали плоскость витка под прямым углом (см. рис. 3). При этом мы выяснили, что такой виток с током можно использовать для анализа силовых свойств магнитного поля, и ввели физическую величину, которая определяет силовые свойства магнитного поля – это индукция. Еди­ ница ее измерения тесла:   «Почему   именно   так   взаимодействуют   параллельные   проводники   с током? И откуда берется момент сил, заставляющий виток с током разворачи­ ваться между полюсами магнита?»    Опыт 1 Чтобы   исследовать   влияние   магнитного   тока   на   проводник   с   током, необходимо проделать ряд опытов. Для этого мы собрали установку: провод­ ник с током, который помещен между полюсами дугообразного магнита, при­ чем магнит расположен таким образом, чтобы линии магнитного поля, созда­ ваемые им, были направлены снизу вверх, то есть от северного полюса магни­ та к южному (см. рис. 8). 18 Рис. 8. Расположение проводника с током между полюсами магнита Проводник при помощи системы проводов мы подключим к источнику тока так, чтобы при замыкании источника ток в проводнике протекал в на­ правлении данной стрелки (см. рис. 9).   Рис. 9. Направление тока Установка готова (см. рис. 10). Рис. 10. Готовая установка Посмотрим, что будет, если просто замкнуть цепь (см. рис. 11). Рис.11. Проводник отклонился от своего начального положения Видим, что проводник при пропускании по нему электрического тока отклонился от своего начального положения, как бы втягиваясь внутрь дуго­ образного магнита. Теперь посмотрим, как будет вести себя проводник, если поменять направление тока в нем (клеммы «+» и «­» на источнике меняем ме­ стами), и замыкаем цепь (см. рис. 12). 19 Рис. 12. Движение проводника при смене направления тока Мы видим, что проводник снова отклоняется от своего начального по­ ложения, но при этом он как бы выталкивается из пространства между полю­ сами магнита. Итак, мы можем сделать вывод, что магнитное поле на помещенный в него проводник с током действует с некоторой силой. Направление этой силы зависит от направления тока в проводнике. Но возникает вопрос: только ли от направления тока в проводнике она зависит?    Опыт 2 Чтобы ответить на этот вопрос, сделаем следующий шаг: оставим на­ правление тока таким же, каким оно было в последнем опыте, но изменим на­ правление линий магнитного поля. Кроме того, расположим магнит таким об­ разом, чтобы линии магнитного поля были направлены сверху вниз (от север­ ного полюса к южному) (см. рис. 13). Рис. 13. Линии магнитного поля направлены сверху вниз Посмотрим, как себя будет вести проводник с током. При замыкании цепи видно, что проводник при том же самом направлении тока в нем теперь втягивается внутрь пространства между полюсами магнита (см. рис. 14). 20 Рис. 14. Проводник втягивается внутрь пространства между полюсами магнита Для завершения опыта снова изменим направление тока в проводнике и замкнем цепь. Видим, что проводник выталкивается из пространства между полюсами магнита (см. рис. 15). Рис. 15. Проводник  выталкивается  из  пространства  между  полюсами магнита Мы видим, что поведение проводника с током, помещенного в магнит­ ное поле, определяется направлением тока в проводнике и расположением по­ люсов магнита. Следовательно, со стороны магнитного поля на помещенный в это поле проводник с током действует сила, направление которой зависит как от   направления   электрического   тока   в   проводнике,   так   и   от   направления линий магнитного поля. То есть все названные направления тесно взаимосвя­ заны.    Правило левой руки Еще раз запустим ток по проводнику и попробуем связать между собой указанные три направления (см. рис. 16). Рис. 16. Проводник снова выталкивается из пространства между полю­ сами магнита Видим, что проводник с током снова как бы выталкивается из простран­ ства между полюсами магнита, то есть сила направлена влево, линии магнит­ ного поля направлены сверху вниз, ток направлен по стрелочке (от учителя), 21 таким образом, можно сделать вывод о взаимосвязи трех вышеуказанных на­ правлений: все три направления взаимно перпендикулярны. Такая взаимосвязь направлений характерна для левой руки или, как го­ ворят физики, для левой симметрии. Если левую руку расположить таким образом, что четыре пальца ее показывают направление течения тока в проводнике (от плюса к минусу), при этом кисть развернуть так, чтобы  палец линии   магнитного   поля   входили   в   ладонь,   то   отогнутый   на  левой руки покажет нам направление действия силы (см. рис. 17). Сфор­ мулированное нами правило называется правилом левой руки. Рис. 17. Правило левой руки Итак, мы выяснили взаимосвязь между тремя направлениями: направле­ нием тока в проводнике, направлением линий магнитного поля, или вектором магнитной индукции, и направлением силы, действующей со стороны магнит­ ного   поля   на   проводник   с  током.  Эти   три   направления   связаны   правилом левой руки. Но сила, как векторная величина, кроме направления характери­ зуется и численным значением    Сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током Гипотеза: Зависимость  величины силы, действующей со стороны маг­ нитного поля на проводник с током от силы тока,  длины проводника. Вывод. Проведя серию экспериментов установили, что величина силы, которая действует со стороны магнитного поля на проводник с током, прямо пропорциональна величине тока, протекающего внутри проводника: 22 Кроме того, эта же величина силы прямо пропорциональна длине той части проводника, которая находится в магнитном поле: То есть, чем длиннее брать проводник при таком же самом значении тока, тем большая сила со стороны магнитного поля на него действует. Вос­ пользуемся одним математическим правилом: если одна величина пропорцио­ нальна двум другим, то она будет пропорциональна их произведению: То есть величина силы прямо пропорциональна произведению тока на длину части проводника в магнитном поле. Теперь обратим внимание, что раз­ мерность   силы  –  ньютон,  размерность  тока  –  ампер,  размерность  длины – метр. Для того чтобы поставить знак равенства между величинами, нам нужно добавить   размерность   магнитной   индукции  ,   следовательно,   нужно правую часть умножить на модуль магнитной индукции: Последнее, что осталось, – это учесть зависимость направления дей­ ствия силы от  взаимного направления тока и вектора магнитной индук­ ции. Если расположить проводник с током в магнитном поле так, чтобы на­ правление  тока  совпало  с  направлением  вектора  индукции  магнитного поля (см. рис. 18), то при пропускании тока через проводник последний прак­ тически не реагирует. Рис. 18. Направление тока совпадает с направлением вектора индукции магнитного поля Если же расположить проводник так, чтобы  направление тока было перпендикулярно направлению вектора магнитной индукции, то провод­ 23 ник  максимально сильно втягивается в пространство между полюсами маг­ нита (см. рис. 19). Рис. 19. Направление тока перпендикулярно направлению вектора маг­ нитной индукции Итак,  когда   угол   между   двумя   направлениями  (между   направлением вектора магнитной индукции и направлением тока) равен 0 (см. рис. 20), то сила действия магнитного поля на проводник с током равна 0. Рис. 20. Угол между направлениями равен  Когда этот угол равен   (см. рис. 21), то и сила действия магнитного поля на проводник с током максимальна. Рис. 21. Сила действия магнитного поля на проводник максимальна Тригонометрическая функция, удовлетворяющая вышеназванным усло­ виям, – это синус угла:  – угол между направлением тока и направлением вектора магнитной индукции. Тогда   можно   сформулировать   следующее   утверждение:  величина силы, действующей со стороны магнитного поля на проводник с током, численно равна произведению модуля магнитной индукции на длину эле­ мента проводника, помещенного в магнитное поле, и на величину тока в проводнике, а также пропорциональна синусу угла между направлением 24 тока и направлением вектора магнитной индукции. Направление же силы определяется же по правилу левой руки. Ампер провел много опытов по определению характера действия силы со стороны магнитного поля на проводник с током. Поэтому введенная им в рассмотрение,  сила   действия  со   стороны   магнитного   поля   на  проводник   с током по праву носит название силы Ампера. Открытие силы Ампера, позво­ лит нам ответить на вышеизложенные вопросы.  Список литературы 1. А.В.   Перышкин,   Е.М.   Гутник   «Физика»   9   класс.     14   –издание. Дрофа» 2010 г. 2. Соколович Ю.А., Богданова Г.С Физика: Справочник с примерами решения   задач.   –   2­е   издание   передел.   –   X.:   Веста:   Издательство «Ранок», 2005. – 464 с. 3. Касьянов В.А. Физика 11 кл. учебник для общеобразоват. учрежде­ ний. – 4­е изд. – М.: Дрофа, 2004. 4. Белкин И.К. Электрическое и магнитное поля // Квант. — 1984. — № 3. — С. 28­31. 5. Кикоин А.К. Откуда берется магнетизм? // Квант. — 1992. — № 3. — С. 37­39,42  6. Леенсон И. Загадки магнитной стрелки // Квант. — 2009. — № 3. — С. 39­40.  7. Элементарный учебник физики. Под ред. Г.С. Ландсберга. Т. 2. – М., 1974 8. Рымкевич А.П. Задачник по физике. А.П. стр. 110­111 Дрофа 2001 г. Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет 1. http://class-fizika.narod.ru/9 2. http://www.texnic.ru/books/electrotex/el014-1.htm 25 3. http://eleczon.ru/ucheba/osnovi/pravilo-levoy-ruki.html 4. http ://kaf-fiz-1586. narod. ru 26