Тема: Действие магнитного поля на проводник с током

Конспект урока по теме:
« Действие магнитного поля на проводник с током.
Электрический двигатель»
Цель урока: Применить модель электромагнитного взаимодействия для решения
практических потребностей человека (в частности, конструирование электродвигателя
постоянного тока).
Основной материал: Действие силы на проводник с током, находящийся в магнитном
поле. Изменение направления этой силы при изменении направления тока. Вращение
рамки с током в магнитном поле. Принцип работы электродвигателя. Преимущества
электродвигателей.
Эпиграф:
«Не нужно делать с большим то,
Что можно делать с меньшим»
У. Оккам.
План урока
1.Актуализация познавательного опыта, лежащего в основе построения нового
способа
действия.
Мотивация
учебной
деятельности.
Вступление: Чудеса науки современной далеко
превосходят чудеса древней мифологии (Р. Эмерсон).
Величие и достоинство современной науки состоит
исключительно в той пользе, которую она приносит
людям, увеличивая производительность их труда и
укрепляя природные силы их умов (Д. И. Писарев).
Нам предстоит в этом не только убедиться, но и
получить некоторый опыт научной и конструкторской
деятельности. За дело, господа будущие ученые и
инженеры!
2.Изучение нового материала.
Опыт №1: Катушку помешают между полюсами
дугообразного
магнита.
При
замыкании
электрической цепи проводник приходит в движение.
Объясните данное явление.
Вывод: При нахождении электрического тока по
катушке, вокруг нее возникает магнитное поле,
которое взаимодействует с магнитным полем
постоянного магнита
Вопрос №1: Что произойдет, если поменять
направление тока в проводниках катушки?
Ответ: Если до этого катушка отталкивалась от
дугообразного магнита, то теперь она начнет
притягиваться и наоборот. При изменении тока в
проводниках
катушки
меняются
полюса
электромагнита.
Вопрос №2: Какие преобразования энергии вы
наблюдали при этом?
1
Ответ: Энергия магнитного тока переходит в кинетическую энергию катушки, а затем
в потенциальную энергию катушки.
Вопрос №3: В предыдущих опытах мы наблюдали поступательное движение катушки.
А каким образом это поступательное движение превратить во вращательное?
Ответ: Катушку электромагнита нужно закрепить на оси перпендикулярной
магнитам.
Опыт №2. Берем рамку и помешаем между полюсами постоянного магнита. Остается
ли катушка в покое, если замкнуть электрическую цепь?
Вывод: При прохождении электрического тока по катушке она превращается в
электромагнит. Под воздействием магнитных полей постоянных магнитов она
повернется противоположными полюсами к постоянным магнитам.
Вопрос №4: Как же заставить виток с током повернуться, еще раз на тот же угол и в
туже сторону?
Ответ: Для этого нужно поменять направление тока в рамке на противоположное.
Вопрос №5: Можно ли придумать устройство, позволяющее автоматически в нужный
момент изменять направление тока в проводнике?
Ответ: Таким устройством является полукольца, к которым присоединены концы
обмотки. Один конец обмотки присоединен к одному полукольцу, другой – к другому.
Каждое полукольцо прижимается к металлической пластинке – щетке. Щетки служат
для подвода тока от источника к рамке. Одна щетка всегда соединена с положительным
полюсом источника, а другая – с отрицательным. При вращении рамки именно они
позволяют постоянно менять направление тока в рамке, через каждое пол-оборота
рамки.
Опыт №3. Демонстрируем модель
электродвигателя.
Вывод: Энергия электрического тока
превращается
в
механическую
энергию вращения рамки с током.
Вопрос №6: Как увеличить мощность
электродвигателя?
Возможные ответы:
А) Увеличением числа витков в
обмотке;
Б) Увеличением числа обмоток;
В) Увеличением силы тока в обмотке;
Г) Приблизить магниты к обмотке;
Д) Наличие сердечника;
Е) Уменьшением силы трения;
Ж) Уменьшением сопротивления
проводов;
З)
Использованием
вместо
постоянных магнитов более мощных
электромагнитов;
И)
Охлаждением
обмоток
электродвигателя.
Опыт №4. Демонстрирует двигатель
постоянного тока.
2
Вывод: Вращающаяся часть электродвигателя называется якорем. Неподвижная часть
электродвигателя называется статором.
3.Апробация физической модели в новой ситуации.
а) Почему у некоторых электродвигателей постоянного тока имеется не две, а четыре
зажима для включения тока?
б) Изменит ли якорь электродвигателя постоянного тока направлением своего
вращения, если: а) в обмотке электромагнита направление тока изменить на
противоположное; б) изменить направление тока одновременно и в обмотке
электромагнита, и в обмотке якоря?
4) Домашнее задание.
§ 61, 3(для дополнительного чтения)
3