Цель урока:
- анализировать принцип действия электромагнитных приборов (электромагнитное реле, генератор, трансформатор);
Критерий оценивание
Учащиеся понимают явление электромагнитной индукции, могут привести примеры;
Понимают различие между физическим смыслом вектора магнитной индукции и потоком магнитного поля
Объясняют принцип работы трансформатора, электромагнитного реле и генератора.
Закончить предложения:
1. Магнитное поле – это особая ………………………………
2. Источником магнитного поля является…………..
3. Обнаружить магнитное поле можно по действию ……………
4. В опыте Эрстеда магнитная стрелка изменила направление, когда……….
5. Магнитные линии – это линии, вдоль которых……………………………
6. Магнитное поле отличается от электрического тем, что оно существует вокруг……..
7. Магнитное поле прямого тока представляет собой .. ……….
2.Сила Ампера имеет направление в пространстве, которое определяется по правилу левой руки:
если левую руку расположить так, чтобы вектор
магнитной индукции входил в ладонь, а вытянутые
пальцы были направлены вдоль тока, то отведенный
большой палец укажет направление действия силы.
3.13 Работа, совершаемая при перемещении
тока в магнитном поле
Поместим в однородное магнитное поле не закрепленный проводник с током. На него будет действовать сила Ампера. В результате проводник начнет перемещаться. Значит, магнитная сила совершает над ним работу. Найдем выражение для этой работы.
Пусть в прямоугольном
контуре с током I одна из
сторон (перемычка) длиной l
может свободно передвигаться.
Ток в контуре вызван - ЭДС.
Индукция В и нормаль
n направлены в лист.
На перемычку действует сила Ампера
F = IBl
вызывающая ее перемещение на некоторое расстояние dh. На этом пути сила Ампера совершает работу
dA = Fdh = IBldh = IBdS = IdФ (3.13.1)
Следовательно, работа магнитных сил по перемещению проводника с током равна произведению силы тока на магнитный поток через площадь, пересеченную проводником.
Однако, эта работа совершается не за счет энергии внешнего магнитного поля, а за счет источника, поддерживающего постоянным ток в контуре.
Теперь найдем работу по перемещению произвольного замкнутого контура (ABCD) с постоянным током I в магнитном поле с индукцией B. Пусть контур лежит в плоскости листа и перемещается под действием силы Ампера на малое расстояние. Вектор магнитной индукции, как и раньше, входит в лист.
Разобьем контур (ABCD) на два проводника (АВС) и (СДА), соединенных своими концами.
Работа силы Ампера по перемещению контура (ABCD) равна сумме работ по перемещению этих двух проводников
dA = dA1 + dA2
где dA1 - работа силы Ампера по перемещению проводника АВС, dA2 - работа по перемещению проводника СДА.
Силы Ампера, приложенные к участку АВС, образуют с вектором перемещения тупые углы, поэтому работа этих сил отрицательная
dA1 < 0
и ее можно записать как dA1 = -I(dФ0+dФ1), где
dФ0 – поток через заштрихованную поверхность, а dФ1 – поток через контур в его начальном положении ABCD.
На участке СДА силы Ампера образуют с вектором перемещения острые углы, поэтому их работа положительная
dA2 > 0
и ее можно записать как dA2 = I(dФ0+dФ2)
где dФ2 – поток через контур в его конечном положении A´B ´ C ´ D ´.
Полная работа сил Ампера по перемещению контура равна
dA = I(dФ0+dФ2) - I(dФ0+dФ1) =
= I(dФ2-dФ1) (3.13.2)
где (dФ2 - dФ1) – изменение магнитного потока сквозь площадь контура.
Если перемещение конечное, то работа равна интегралу от (3.13.2)
A = IФ (3.13.3)
Таким образом, работа по перемещению замкнутого контура с током в магнитном поле равна произведению силы тока в контуре на изменение магнитного потока Ф, сцепленного с контуром.
3.15 Вращение рамки с током
Явление электромагнитной индукции используется в генераторах для преобразования механической энергии в электрическую.
Рассмотрим принцип действия генератора на примере плоской рамки, вращающейся в однородном магнитном поле В,
созданном постоянным
магнитом.
Магнитный поток, пронизывающий рамку равен
Пусть рамка вращается (за счет энергии пара, воды и т.д.) с постоянной угловой скоростью . Тогда угол между нормалью к поверхности рамки n и вектором магнитной индукции В будет зависеть от времени
= t
Магнитный поток меняется со временем по гармоническому закону
Материалы на данной страницы взяты из открытых источников либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.