Лекція на тему: Магнітні кола
Дидактична мета: Забезпечити засвоєння знань про магнітне поле та його параметри: провести це розширено порівняно з фізикою; розглянути явища і закони, на основі яких лежить використання магнітної дії електроструму в електричних машинах: закону повного струму, Закону Ома для магнітного поля, взаємодія провідників із струмом . Поглиблено розглянути явища електромагнітної індукції, самоіндукції, взаємоіндукції, виникнення струмів Фуко.
Розвиваюча мета: Розвинути вміння порівнювати електричні і магнітні поля; розуміти основи і закони, які лежать в основі використання електромагнетизму в двигунах і генераторах; виділяти головне і другорядне ; складати конспект; формулювати пізнавальний інтерес на прикладі широкого застосування в електротехнічній практиці магнітних явищ.
Виховна мета: Виховувати ретельність, дисциплінованість, акуратність.
Забезпечення теми: Діафільм "Магнітна дія струму ", „Магнітні кола".
Набір по темі: Соленоїди, дроселі, набір обладнання для демонстрування дослідів по темі.
Демонстрації: установка для демонстрації досліду Ампера; установка для демонстрації виникнення індукованої ЕРС в котушці і установка для демонстрації струмів Фуко; установка для демонстрації вища взаємоіндукції, різноманітні магнітнопроводи.
Логіко-педагогічний план лекції.
Ввідна частина. Формулювання завдання лекції. Коротка характеристика проблем. Показ стану питання. Література. При необхідності - встановлення зв'язку з попереднім - невеликий вступ.
Виклад. Докази. Аналіз, освітлення. Розбір фактів. Демонстрація досліду. Характеристика різних точок зору. Формулювання висновків (проміжних). Показ зв’язку з практикою.
Заключна частина. Формулювання основного висновку. Установа для самостійної роботи. Методичні поради. Відповіді на питання. Література
1.1. Борисов Ю.М. и др. Электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 1985.
_____________________________________________________________с.
1.2. Вартабедян В.А. Загальна електротехніка. – К.: Вища школа, 1985.
_____________________________________________________________с.
1.3. Иванов И.И. и др. Электротехника. – Санкт-Петербург: Лань, 2002, - 192с. _____________________________________________________________с.
1.4. Паначевний Б.І. Електротехніка. – Харків.: Торнадо, 1999, - 288с.
_____________________________________________________________с.
1.5. Паначевний Б.І., Свергун Ю.Ф. Загальна електротехніка: теорія і
практикум. – К.: Каравела, 2003, - 440с. ___________________________с.
2.1. Гаврилюк В.А. и др. Общая электротехника с основами электроники. – М. Высшая школа, 1880, - 480с. __________________________________________с.
2.2. Данилов И.А., Іванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. – М.: Высшая школа, 1989, - 752с.
______________________________________________________________с.
2.3. Попов B.C., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники. – М.: Энергия, - 567с. _______________________________с.
2.4. Рекус Г.Г., Белоусов А.И. Сборник задач по электротехнике и основам
электроники. – М.: Высшая школа, 1991, - 416с.
______________________________________________________________с.
2.5. Токарев Б.Ф. Электрические машины. – М: Энергоатомиздат, 1990, - 624с.
______________________________________________________________с.
2.6. Электротехника. Терминология – М.: Издательство стандартов, 1989, - 343с. _________________________________________________________с.
2.7. Шихин А.Я. Электротехника. – М.: Высшая школа, 1991. - 336с.
______________________________________________________________с.
План
Магніти і їх властивості
Магнітне поле електричного струму
Провідник зі струмом у магнітноному полі. Магнітна
індукція
Напруженість магнітного поля. Закон повного
струму
Магнітна проникність. Магнітний потік
Взаємодія провідників зі струмами
Гістерезис
Електромагнітна індукція
Самоіндукція
Енергія магнітного поля
Взаємоіндукція
1. МАГНІТИ І ЇX ВЛАСТИВОСТІ
Магнетизм — це особливий прояв руху електричних зарядів всередині атомів і молекул, який полягає в тому, що деякі тіла здатні притягувати до себе й утримувати частки заліза, нікелю та інших металів. Ці тіла називаються магнітними.
Стрілка компаса, яка є магнітом, установлюється в магнітному полі Землі так, що один її кінець показує напрям на північ і називається північним полюсом (N), а протилежний кінець — Південним полюсом (S). Залежно від призначення магнітам надають різної форми: прямокутної, ромбічної, круглої тощо. Магніт будь-якої форми має два полюси — північний і південний.
Якщо намагнічений стержень занурити в залізні ошурки і потім вийняти, то найбільше ошурок буде притягнуто до кінців магніту, а в його середній частині, що називається нейтральною, їх не буде. З намагніченого стержня, поділеного на дві частини, утворюються два магніти з двома різнойменними полюсами на кінцях. Якщо стержень і далі дробити на частини, то одержуватимемо окремі магніти з північним і південним полюсами на кінцях. Отже, одержати магніт в яким-небудь одним полюсом (N або S) неможливо.
Якщо недалеко від північного N (або південного S) полюса якого-небудь магніту помістити сталевий брусок, то він набуде властивості притягувати залізні предмети, причому ближчий до магнітного полюса кінець бруска буде південним полюсом S, а протилежний — північним N. Між полюсами двох магнітів, розташованих на певній відстані один від одного, виникає сила взаємодії, спрямована так, що однойменні полюси взаємно відштовхуються, а різнойменні — притягуються.
Навколо будь-якого намагніченого тіла виникає магнітне поле, яке є матеріальним середовищем, де виявляється дія магнітних сил.
М
агнітне
поле зображують у вигляді магнітних
ліній, спрямованих від північного
полюса до південного (рис. 17). Будь-яка
магнітна лінія не має ні початку,
ні кінця і являє собою замкнену криву,
оскільки північний і південний
полюси магніту невіддільні один від
одного.
Будь-яке внесене в магнітне поле тіло пронизується магнітними лініями і певним чином впливає на поле. При цьому різні матеріали по-різному діють на магнітне поле. У намагнічених тілах магнітне поле утворюється від руху електронів, що обертаються навколо ядра атома й навколо власної осі. Орбіти та осі обертання електронів в атомах можуть перебувати в різних положеннях один відносно іншого, отже, й магнітні поля, що породжуються рухомими електронами, теж знаходяться в різних положеннях. Залежно від взаємного розташування магнітні поля можуть додаватися або відніматися. У першому випадку атом матиме магнітне поле або магнітний момент, у другому — не матиме. Матеріали, атоми яких не мають магнітного моменту і намагнітити які неможливо, називаються діамагнітними. До них належить абсолютна більшість речовин, що зустрічаються в природі, та деякі метали (мідь, свинець, цинк, срібло тощо).
Матеріали, атоми яких мають магнітний момент і можуть намагнічуватися, називаються парамагнітними. До них належать алюміній, олово, марганець та ін. Виняток становлять феромагнітні матеріали, атоми яких мають великий магнітний момент і які легко піддаються намагнічуванню. До таких матеріалів належать залізо, сталь, чавун, нікель, кобальт, гадоліній та їхні сплави.