Урок "Электромагниты и их применение"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Курская средняя школа»

Белогорского района Республики Крым

План – конспект урока по физике в 8 классе

на тему:

«Электромагниты и их применение»

Учитель физики

Тейфекова Зарема Курбаналиевна

урок 31

тема: Электромагниты и их применение

Цель урока: узнать, что такое электромагнит, из чего он состоит, каков принцип его действия, исследовать свойства электромагнита, где он применяется

Планируемые результаты:

Предметные: изучить способы усиления и ослабления магнитного поля катушки с током; научить определять магнитные полюса катушки с током; рассмотреть принцип действия электромаг­нита и области его применения; научить собирать электромагнит из готовых деталей и опытным путём проверять, от чего зависит его магнитное действие;

Метапредметные: развивать умение обобщать знания, применять
знания в конкретных ситуациях; развивать навыки работы с прибора­
ми; развивать познавательный интерес к учебному предмету;

Личностные: развитие самостоятельности в приобретении новых знаний и практических умений, воспитание усидчивости, трудолюбия, аккуратности при выполнении практической работы; развитие теоретического мышления на основе формирования умений устанавливать факты, различать причины и следствия, строить модели и выдвигать гипотезы, отыскивать и формулировать доказательства этих гипотез, выводить из экспериментальных фактов и теоретических моделей физические законы

Тип урока: комбинированный

Оборудование урока: компьютер, проектор, экран, презентация «Электромагниты»

Оборудование для лабораторной работы: электромагнит разборный с деталями (предназначен для проведения фронтальных лабораторных работ по электричеству и магнетизму), источник то­ка, реостат, ключ, соединительные провода, компас.

Демонстрации:

1) действие проводника, по которому протекает постоянный

ток, на магнитную стрелку;

2) действие соленоида (катушка без сердечника), по которо­му протекает постоянный ток, на магнитную стрелку;

1. действие соленоида (катушка с сердечником), по которому
   протекает постоянный ток, на магнитную стрелку;

2. притяжение железных опилок гвоздем, на который на­
   мотан провод, подключенный к источнику постоянного
   тока.

Ход урока

1. Организационный момент. (2 мин)

Учитель приветствует, проверяет готовность к уроку.

Для эмоционального настроя используется музыка.

Итак, давайте сегодня на уроке будем активными, внимательными, энергичными

II. Актуализация опорных знаний (6 мин). (работа в парах)

«Реши тест»

1. Если электрический заряд неподвижен, то вокруг него существует...

а) магнитное поле,

б) электрическое поле,

в) электрическое и магнитное поле.

2. Если электрический заряд неподвижен, то вокруг него существует...

а) магнитное поле,

б) электрическое поле,

в) электрическое и магнитное поле.

3. Какое явление наблюдается в опыте Эрстеда?

а) взаимодействие проводников с током;

б) взаимодействие двух магнитных стрелок;

в) поворот магнитной стрелки вблизи проводника с током.

4. Почему магнитная стрелка поворачивается вблизи проводника с током?

а) на нее действует магнитное поле;

б) на нее действует электрическое поле;

в) на нее действует сила притяжения;

5. Как располагаются железные опилки в магнитном поле прямого тока?

а) располагаются вдоль проводника с током;

б) образуют замкнутые кривые вокруг проводника с током;

в) располагаются беспорядочно.

6. Магнитные линии – это…

а) линии, по которым движутся железные опилки

б) линии, которые показывают действие магнитного поля на магнитные стрелочки

в) линии, вдоль которых устанавливаются в магнитном поле оси магнитных стрелочек

7. Какой из вариантов соответствует схеме расположения магнитных линий вокруг катушки с током?

                      а).                                      б).                                       в).

Учащиеся обмениваются тетрадями, проверяют и оценивают друг друга

Ответы:

1б 2в 3в 4а 5б 6в 7б

За 3-4 правильных ответа оценка «3», 

за 5-6 правильных ответа оценка «4», 

за 7 правильных ответов оценка «5».

Вы можете повысить свою оценку, если будете активно работать в течение урока.

1. Изучение нового материала (25 мин).

Каждый из вас сотни тысяч раз слышал школьный звонок, но задумывался ли хоть один из вас, каков принцип его действия?

У меня есть модель звонка (демонстрирую). Кто сможет объяснить принцип его действия?

Затрудняетесь?! Итак, ваших знаний оказалось недостаточно для того, чтобы объяснить принцип действия электрозвонка. Основной частью электрического звонка является электромагнит. С ним сегодня мы и познакомимся.

Откройте тетради и запишите тему урока: «Электромагниты и их применение».

Подумайте! Какова, по-вашему, цель урока? (Узнать, что такое электромагнит, из чего он состоит, каков принцип его действия, исследовать свойства электромагнита, где он применяется)

Мы уже с вами сказали, что основной частью электрического звонка является электромагнит. Я предлагаю вам посмотреть видеофрагмент youtube.com›watch?v=9ykxgVufhIo и более конкретно рассмотреть, что же представляет собой электромагнит.

Электромагнит (слайд 3)

Андре Мари Ампер, проводя опыты с катушкой (соленоидом), показал эквивалентность ее магнитного поля полю постоянного магнита Соленоид (от греч. solen - трубка и eidos - вид) - прово­лочная спираль, по которой пропускают электрический ток для соз­дания магнитного поля.

Исследования магнитного поля кругового тока привели Ам­пера к мысли, что постоянный магнетизм объясняется существова­нием элементарных круговых токов, обтекающих частицы, из кото­рых состоят магниты.

Магнетизм - одно из проявлений электричества. Как создать магнитное поле внутри катушки? Можно ли изменять это поле?

Катушка состоит из большого числа витков про­вода, намотанного на деревянный каркас. Когда в катушке есть ток, железные опилки притягиваются к ее концам, при отключении тока они отпадают.(слайд 4)

Включим в цепь, содержащую катушку, реостат и при помо­щи него будем изменять силу тока в катушке. При увеличении силы тока действие магнитного поля катушки с током усиливается, при уменьшении - ослабевает.(слайд 5)

Магнитное действие катушки с током можно значительно усилить, не меняя число ее витков и силу тока в ней. Для этого надо ввести внутрь катушки железный стержень (сердечник). Железо, |веденное внутрь катушки, усиливает ее магнитное действие.(слайд 6)

Катушка с железным сердечником внутри называется электромагнитом. Электромагнит - одна из основных деталей многих технических приборов.

Демонстрации, выполняемые учителем:

1. действие проводника, по которому протекает постоянный
   ток, на магнитную стрелку;

2. действие соленоида (катушка без сердечника), по которо­му протекает постоянный ток, на магнитную стрелку;

3. действие соленоида (катушка с сердечником), по которому
   протекает постоянный ток, на магнитную стрелку;

4. притяжение железных опилок гвоздем, на который намо­тан провод, подключенный к источнику постоянного тока.

По окончании опытов учениками делаются выводы:

• если по катушке проходит электрический ток, то катушка
  становится магнитом;

• магнитное действие катушки можно усилить или ослабить:
  изменяя число витков катушки;

• изменяя силу тока, проходящую по катушке;

• вводя внутрь катушки железный или стальной сердечник.

Обмотки электромагнитов изготавливают из изолированного алюминиевого или медного провода, хотя есть и сверхпроводящие электромагниты. Магнитопровода изготавливают из магнитно-мягких материалов - обычно из электротехнической или качественной конструкционной стали, литой стали и чугуна, железоникелевых и железокобальтовых сплавов.

Электромагнит - устройство, магнитное поле которого созда­ётся только при протекании электрического тока.(слайд 7)

Подумай и ответь (слайд 8)

1. Можно ли намотанную на гвоздь проволоку назвать элек­тромагнитом? (Да.)

2. От чего зависят магнитные свойства электромагнита? (От
   силы тока, от количества витков, от магнитных свойств сердечника, от формы и размеров катушки.)

3. По электромагниту пустили ток, а затем уменьшили его в
   два раза. Как изменились магнитные свойства электромаг­нита? (Уменьшились в 2 раза.)

А теперь попробуем еще раз объяснить устройство электрического звонка (слайд 20). Для начала посмотрим видеофрагмент Электромагнит, реле и звонок

Послушаем подготовленные сообщения учащихся…

Демонстрация: Электромагнитное реле, электрический звонок, электродвигатель, трансформатор.

Физкультминутка

1. Практическая часть (10 мин).

Выполнение учениками самостоятельно практической работы по группам (инструкции выдаются на парту вместе с приборами). (слайд 21)

1. Закрепление (2 мин).

1. Что называют электромагнитом? (Катушку с железным сердечником)

2. Какими способами можно усилить магнитное действие ка­тушки с

током? (магнитное действие катушки можно усилить:
изменяя число витков катушки, изменяя силу тока, проходящую по катушке, вводя внутрь катушки железный или стальной сердечник.)

1. В каком направлении устанавливается катушка с током,
   подвешенная на длинных тонких проводниках? Какое сходство
   имеется у нее с магнитной стрелкой?

2. Для каких целей используют на заводах электромагниты?

Рефлексия

Ответьте на предложенные вопросы:

1. Сегодня на уроке я узнал (а) ...

2. Сегодня на уроке я открыл (а) для себя...

3. Сегодня на уроке я научился (лась)...

4. Сегодня на уроке меня удивило...

5. Сегодня на уроке я понял (а), что ... пригодится мне в дальнейшей жизни.

Подведение итогов и выставление оценок с комментариями.

VI. Домашнее задание.

1. Учебник «Физика-8», автор О.Ф.Кабардин, §18

2. Подготовить сообщения на темы: «Электромагнитное реле», «Электромагнитный телеграф»

Приложение.

Сообщение 1: Уильям Стёрджен (1783-1850) - английский инженер-электрик, создал первый подковообразный электромагнит, способный удерживать груз больше собственного веса (200-граммовый электромагнит был способен удерживать 4 кг железа).

Электромагнит, продемонстрированный Стёрженом 23 мая 1825 г., выглядел как согнутый в подкову, лакированный, железный стержень длиной 30 и диаметром 1,3 см, покрытый сверху одним слоем изолированной медной проволоки. Электромагнит удерживал на весу 3600 г и значительно превосходил по силе природные маг­ниты такой же массы.

Джоуль, экспериментируя с самым первым магнитом Стёрджена, сумел довести его подъемную силу до 20 кг. Это было в том же 1825 г.

Джозеф Генри (1797-1878) - американский физик, усовершен­ствовал электромагнит.

В 1827 г. Дж. Генри стал изолировать уже не сердечник, а са­му проволоку. Только тогда появилась возможность наматывать витки в несколько слоев. Дж. Генри исследовал различные методы намотки провода для получения электромагнита. Создал магнит в 29 кг, удерживающий гигантский по тем временам вес - 936 кг. (слайд 9, 10, 11)

Сообщение 2: На заводах применяются электромагнитные подъемные краны, которые могут переносить огромные грузы без креплений. Как они это делают?

Дугообразный электромагнит удерживает якорь (железную пластинку) с подвешенным грузом. Прямоугольные электромагни­ты предназначены для захвата и удержания при транспортировании листов, рельсов и других длинномерных грузов.

Пока в обмотке электромагнита есть ток, ни одна «железяка» не упадет. Но если ток в обмотке почему-либо прервется, авария неизбежна. И такие случаи бывали.

На одном американском заводе электромагнит поднимал же­лезные болванки.

Внезапно на электростанции Ниагарского водопада, подаю­щей ток, что-то случилось, ток в обмотке электромагнита пропал; масса металла сорвалась с электромагнита и всей своей тяжестью обрушилась на голову рабочего.

Чтобы избежать повторения подобных несчастных случаев, а также с целью сэкономить потребление электрической энергии, при электромагнитах стали устраивать особые приспособления: после того как переносимые предметы подняты магнитом, сбоку опускаются и плотно закрываются прочные стальные подхватки, которые затем сами поддерживают груз, ток же во время транспортировки прерывается.

Электромагнитные траверсы используются для перемещения длинномерных грузов.

В морских портах для перегрузки металлолома используются, наверное, самые мощные круглые грузоподъемные электромагниты. Их масса достигает 10 тонн, грузоподъемность - до 64 тонн, а от­рывное усилие - до 128 тонн. (слайд 12-18)

Сообщение 3: Брайан Твейтс, генеральный директор компа­нии Walker Magnetics, с гордостью представляет самый большой в мире подвесной электромагнит. Его вес (88 т) примерно на 22 т превышает вес действующего победителя «Книги рекордов Гиннеса» из США. Его грузоподъемность составляет приблизительно 270 тонн.

Крупнейший в мире электромагнит используется в Швейца­рии. Электромагнит 8-угольной формы состоит из сердечника, из­готовленного из 6400 т низкоуглеродистой стали, и алюминиевой катушки весом 1100 т. Катушка состоит из 168 витков, закреплён­ных электросваркой на раме. Ток силой 30 тыс. А, проходящий по катушке, создает магнитное поле мощностью 5 килоВатт. Разме­ры электромагнита, превосходящие высоту 4-этажного здания, со­ставляют 12x12x12 м, а общий вес равен 7810 т. На его изготовле­ние ушло больше металла, чем на постройку Эйфелевой башни.

Самый тяжёлый в мире магнит имеет диаметр 60 м и весит 36 тыс. т. Он был сделан для синхрофазотрона мощностью 10 ТэВ, установленного в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне, Московская область. (слайд 19)

Практическая работа

«Сборка электромагнита и испытание его действия»

Цель работы: собрать электромагнит из готовых деталей и на опыте проверить, от чего зависит его магнитное действие.

Приборы и материалы: батарея элементов, реостат, ключ, соединительные провода, компас, детали для сборки электромагнита.

Указания к работе

1. Составьте электрическую цепь из батареи, катушки, реостата и ключа, соединив все последовательно. Замкните цепь и с помощью компаса определите магнитные полюсы у катушки.

1. Отодвиньте компас вдоль оси катушки на такое расстояние, на котором действие магнитного поля катушки на стрелку компаса не­значительно. Вставьте железный сердечник в катушку и пронаблю­дайте действие электромагнита на стрелку. Сделайте вывод.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Изменяйте с помощью реостата силу тока в цепи и наблюдайте действие электромагнита на стрелку. Сделайте вывод.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

(8 класс)

.

Это интересно

Магниты, прикрепляющиеся на холодильник, стали настолько популярны, что являются объектом коллекционирования. Так на текущий момент рекорд по числу собранных магнитов принадлежит Луизе Гринфарб (США). В настоящий момент в Книге рекордов Гиннеса за ней зарегистрирован рекорд в 35 000 магнитов.

Магнитная азбука на холодильнике

ЭЛЕКТРОМАГНИТ

Андре Мари Ампер, проводя опыты с катушкой (соленоидом), показал эквивалентность ее магнитного поля полю постоянного магнита.

Исследования магнитного поля кругового тока привели Ампера к мысли, что постоянный магнетизм объясняется существованием элементарных круговых токов, обтекающих частицы, из которых состоят магниты. Магнетизм – одно из проявлений электричества.

Соленоид (от греч. solen - трубка и eidos - вид) – проволочная спираль, по которой пропускают электрический ток для создания магнитного поля .

ЭЛЕКТРОМАГНИТ

Это катушка, состоящая из большого числа витков провода, намотанного на деревянный каркас. Когда в катушке есть ток, железные опилки притягиваются к ее концам, при отключении тока они падают.

ЭЛЕКТРОМАГНИТ

Включим в цепь, содержащую катушку, реостат и при помощи него будем изменять силу тока в катушке.

При увеличении силы тока действие магнитного поля катушки с током усиливается, при уменьшении — ослабляется.

ЭЛЕКТРОМАГНИТ

Магнитное действие катушки с током можно значительно усилить, не меняя число ее витков и силу тока в ней.

Для этого надо ввести внутрь катушки железный стержень (сердечник). Железо, введенное внутрь катушки, усиливает магнитное действие катушки.

Катушка с железным сердечником внутри называется электромагнитом.

Электромагнит — одна из основных деталей многих технических приборов .

Электромагнит

Обмотки электромагнитов изготовляют из изолированного алюминиевого или медного провода, хотя есть и сверхпроводящие электромагниты.

Магнитопровода изготовляют из магнитно-мягких материалов – обычно из электротехнической или качественной конструкционной стали, литой стали и чугуна, железоникелевых и железокобальтовых сплавов.

Электромагнит — устройство, магнитное поле которого создаётся только при протекании электрического тока.

ЭЛЕКТРОМАГНИТ

Подумай и ответь

• Можно ли намотанную на гвоздь

проволоку назвать электромагнитом?

2. От чего зависят магнитные свойства электромагнита?

3. По электромагниту пустили ток, а затем уменьшили его в два раза. Как изменились магнитные свойства электромагнита?

Это интересно…

Первые электромагниты В.Стержена

Вильям Стержен (1783-1850), английский инженер-электрик,

Это интересно…

Первый электромагнит, продемонстрированный Стердженом 23 мая 1825 г., выглядел как согнутый в подкову лакированный железный стержень длиной 30 см и диаметром 1,3 см, покрытый сверху одним слоем изолированной медной проволоки.

Это интересно…

Джозеф Генри (1797-1878) – американский физик. Усовершенствовал электромагнит.

В 1827 г. Дж. Генри стал изолировать уже не сердечник, а саму проволоку.

ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ

Дугообразный электромагнит, удерживающий якорь (железную пластинку) с подвешенным грузом.

Электромагнит разборный демонстрационный ЭМРД.

Прямоугольные электромагниты

Прямоугольные электромагниты предназначены для захвата и удержания при транспортировании листов, рельсов и других длинномерных грузов.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ТРАВЕРСЫ

Электромагнитные траверсы используются для перемещения длинномерных грузов.

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ

Электромагниты однофазные переменного тока предназначены для дистанционного управления исполнительными механизмами различного промышленного и бытового назначения .

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ

Электромагниты, обладающие большой подъемной силой, используют на заводах для переноски изделий из стали или чугуна, а также стальных и чугунных стружек, слитков.

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ

Применяются электромагниты в телеграфном, телефонном аппарате, в электрическом звонке, электродвигателе, трансформаторе, электромагнитном реле и во многих других устройствах.

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ

Тормозные электромагниты

Это интересно…

Генеральный директор компании Walker Magnetics, г-н Брайан Твейтс с гордостью представляет самый большой в мире подвесной электромагнит

Электрический звонок

При нажатии кнопки цепь звонка замыкается, якорь притягивается к электромагниту и молоточек ударяет по звонковой чаше. При этом контакт с винтом В нарушается, ток в электромагните прекращается и пружина П возвращает якорь в прежнее положение.

Физминутка

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Сборка электромагнита и испытание его действия

Электромагнит разборный с деталями. Предназначен для проведения фронтальных лабораторных работ по электричеству и магнетизму.

Желаю успехов в ваших

изысканиях и экспериментах!

Домашнее задание

1. § 18, учебник «Физика-8» О.Ф.Кабардин

2. Сообщения по темам: «Электромагнитное реле», «Электромагнитный телеграф»

Спасибо

за работу и внимание!