Конспект урока: Вынужденные электромагнитные колебания

« Вынужденные электромагнитные колебания».

МАОУ «Гимназия №1» г. Сыктывкар Республики Коми

Мишарина Татьяна Валериановна

Цел урока: активизировать познавательную деятельность учащихся, развивать интерес к предмету, развивать умение применять ранее изученное в новой ситуации, ввести понятия и величины, связанные с вынужденными электромагнитными колебаниями и генератором переменного тока.

Оборудование. Гальванометр, катушка индуктивности, дугообразный магнит, штатив, модель генератора, осциллограф, соединительные провода, компьютер, мультимедийный проектор, компьютерные презентации (при актуализации знаний, при объяснении нового материала в виде опорного конспекта, когда необходимая информация появляется на слайде «по щелчку» в нужный момент урока и при решении задачи).

Дидактическое обеспечение.

1. Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б. Физика 11. Москва. «Просвещение». 2006 г.

2. Степанова Г.Н. 4. Сборник задач по физике. Москва. «Просвещение». 2004 г.

Ход урока

1. Этап актуализации знаний ( 3 мин)

Учитель: Здравствуйте ребята. Для того чтобы перейти к изучению темы сегодняшнего урока нам надо вспомнить некоторые величины и законы изученные ранее.

( проводится фронтальный опрос, после каждого ответа ученика на первом слайде 1 появляется нужная формула, рисунок)

Вопросы фронтального опроса:

- что такое угловая скорость? Как зная угловую скорость найти угол поворота?

- закон Ома для полной цепи и как из него выразить ЭДС?

- что такое магнитный поток, как его можно представить наглядно и как можно изменить?

- какое явление возникает в ситуации, изображенной на слайде, если рамку начать вращать?

- в чем состоит явление электромагнитной индукции, и сформулируйте закон электромагнитной индукции.

- почему возникает ток в проводниках движущихся в постоянном магнитном поле и неподвижных, находящихся в переменном магнитном поле?

- какие колебания мы сейчас изучаем?

- чем свободные колебания отличаются от вынужденных?

слайд 1

- среди вынужденных колебаний главную роль играют колебания электромагнитной природы. Оказывается, мы используем эти колебания в своей жизни ежедневно. Как вы думаете, с какими колебаниями мы сегодня познакомимся?

Ученики: мы должны познакомиться с вынужденными электромагнитными колебаниями.

2. Этап изучения нового материала (35 мин)

Учитель: запишите тему урока «Вынужденные электромагнитные колебания» (на втором слайде появляется тема), еще раз дайте определение вынужденных колебаний. (ученики дают определение). Чем можно воздействовать на заряженные частицы, чтобы вызвать их вынужденные колебания?

Ученики: на заряженную частицу можно подействовать электрическим или магнитным полями.

Учитель: (показывает опыт: постоянный магнит вращает над катушкой с присоединенным к ней гальванометром)

- К каком виду колебаний относятся колебания электронов в катушке; почему они возникают в опыте; какой ток возникает в катушке?

Ученики: в катушке возникают вынужденные колебания электронов, так как катушка оказалась в переменном магнитном поле, которое породило вихревое электрическое, подействовавшее на электроны. Так как стрелка гальванометра колеблется, ток в катушке возникает переменный.

Учитель: что из себя представляют, вынужденные электромагнитные колебания?

Ученики: вынужденные электромагнитные колебания - это переменный электрический ток.

(определение появляется на 2 слайде)

Учитель: моделью какого устройства может служить установка этого опыта? Где возникает переменный электрический ток?

Ученики: этим устройством является генератор электростанций.

(информация появляется на 2 слайде)

Учитель: откройте страницу 83 в учебнике. Что вы видите на рисунке 72? Из каких частей обязательно должен состоять генератор?

Ученики: на рисунке изображена модель генератора, который состоит из катушки, находящейся между магнитными полюсами. (На слайде появляются части генератора).

Учитель: (показывает опыт) - эти же части генератора вы видите на данной модели. Что мне необходимо сделать в этой установке, чтобы пошел ток, и лампочка загорелась?

Ученики: чтобы появился ток рамку необходимо вращать в постоянном магнитном поле так, чтобы магнитный поток ее пронизывающий изменялся. (Показывается на слайде)

Учитель: запишите формулу магнитного потока и замените угол через угловую скорость и время. (Ученики комментируют свои записи и на слайде они так же появляются)

Учитель: по какой причине изменяется магнитный поток в наших опытах? Какое явление лежит в основе работы генератора? Каким законом оно описывается?

Ученики: магнитный поток изменяется, так как меняется угол между вектором магнитной индукции и нормалью к плоскости рамки. Если рамка вращается так, что число силовых линий ее пронизывающих меняется, то в ней возникает индукционный ток - это явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции возникающая в замкнутом проводящем контуре равна скорости изменения магнитного потока (первой производной) с обратным знаком. (Закон появляется на слайде)

Учитель: возьмите производную магнитного потока

Ученики (комментируют, как берут производную, и соответствующие формулы появляются на слайде.)

Учитель: как называется величина, стоящая перед знаком синуса и косинуса и от чего она зависит?

Ученики: величина, стоящая перед знаком синуса и косинуса называется амплитудой ЭДС и зависит от величины магнитной индукции, площади рамки и частоты вращения.

Учитель: Какой должна быть цепь, чтобы по ней шел ток. Много ли генераторов мы используем? А потребителей? Как связаны их сопротивления? Запишите закон Ома для этой цепи.

Ученики: цепь должна быть замкнутой. Для нее выполняется закон Ома для полной цепи. (Комментируют запись закона, и он появляется на слайде) Внешнее сопротивление потребителей намного больше внутреннего сопротивления генератора.

Учитель: чему тогда равна ЭДС, и по какому закону будет меняться ток в цепи?

Ученики: ЭДС равна внешнему напряжению, а так как напряжение - причина тока, то он меняется по такому же закону. (Формулы появляются на слайде 2)

слайд 2

Учитель: то, что ток в генераторе меняется по гармоническому закону легко проверить при помощи осциллографа, присоединенного к розетке осветительной сети через трансформатор. Переменное напряжение в гнездах розетки осветительной сети создается генератором на электростанции. (Показ опыта)

Учитель: рассмотрим устройство и работу промышленного генератора. Преобладающую роль в наше время играют электромеханические индукционные генераторы переменного тока. Почему они так называется? Найдите ответ на странице 115 в учебнике.

Ученики: (дают ответы на поставленные вопросы)

Учитель: сравните модели генераторов, которые вы увидели сегодня на уроке. Какая из них больше похожа на промышленный генератор и почему? Найдите ответы на вопросы на той же странице в учебнике.

Ученики: (дают ответы на поставленные вопросы с помощью учебника)

Учитель: как называются основные части генератора, и какова их роль? Чем можно заменить постоянные магниты? Чему равна стандартная частота переменного тока, и что это означает? Подумайте, почему роторы многополюсные? Найдите ответы на страницах 92 и 116 учебника и рассмотрите рисунок 97.

Ученики: (с помощью учебника отвечают на вопросы)

(постепенно эта информация появляется и на 3 слайде)

( если ученики затрудняются с ответом на какой либо вопрос, учитель задает дополнительные наводящие вопросы )

слайд 3

3. Этап закрепления знаний через решение задачи (5 мин)

Учитель: а теперь решим задачу на переменный ток. Это №1282:

Напряжение в цепи переменного тока меняется со временем по закону: u=308cos314t. Найдите: а) амплитуду напряжения; б) циклическую частоту, период и частоту переменного напряжения; в) значение напряжения в моменты времени 0,005с и 0,001с; г) постройте график изменения напряжения со временем.

Задачу решаем по цепочке с комментарием.

(учитель указывает начало цепочки, каждый ученик имеет право объяснить только одно действие задачи, если он его выполнить не может, то цепочка продолжается дальше)

Ученики: (решают задачу по цепочке, комментируя свои действия, а на экране, на слайде 4 появляются постепенно эти действия)

слайд 4

4. Заключительный этап (2 мин)

(Учитель подводит итоги урока и задает домашнее задание § №31 и 37; 11.Упр. 4. № 5)

6