Батыс Қазақстан облысы
Орал қаласы
Орал газ, мұнай және салалық технологиялық колледжі
жоғары санатты физика- информатика пәнінің оқытушысы
Қайырлиева Кенжегул Тлегеновна
Сабақтың тақырыбы: «Электромагниттік идукция заңы. Ленц ережесі»
Сабақтың мақсаты:
Білімділік: Оқушыларға электромагниттік индукция құбылысы және индукциялық токтың бағыты туралы Ленц ережесін түсіндіру.
Дамытушылық: Оқу материалын талдай білу дағдысын дамыту, бақылау, салыстыру, оқылған құбылыстар мен фактілерді салыстыра білу, қорытынды жасай білуге баулу. Жаңа білімді қолдану дағдысын дамыту, ақылға салу дағыдысын қалыптастыру.
Тәрбиелік: Жауапкершілікті сезіне отырып жұмыс жасауға, ұқыптылыққа, өз жолдасының пікірін тыңдауға тәрбиелеу.
Сабақтың құрылымы:
1.Ұйымдастыру кезеңі
ІІ.Үй тапсырмасын сұрау кезеңі:
ІІІ. Жаңа білімді игеру:
IV.Жаңа тақырыпты бекіту
V.Үйге тапсырма беру
VI.Қорытынды
Барысы:
Ұйымдастыру кезеңі.
Оқушылар электронды, автоматты құрылғы-аспаптардың жұмыс принципі бүгінгі біз танысатын «электромагнитті идукция құбылысына» негізделген. Осы уақытқа дейін «Магнит өрісі» тарауы бойынша көп нәрсені оқып үйрендік. Негізінен магнит өрісі және оның қасиеттері, магнит индукция векторының, магнит өрісі тарапынан әсер ететін Ампер, Лоренц күштерінің модулдері мен бағыттарын анықтау, заттың магниттік қасиеттері туралы ұғымдарды түсініп, біліп техникада, өмірде күнделікті қажеттілікке қолдана білуіміз қажет. Сондықтан қазір сендердің өткен тақырыптар бойынша білімдеріңді тексереміз.
ІІІ. Жаңа тақырыптың қысқаша мазмұны:
а) Магнит өрісінің электр тогын тудыруы туралы болжамдар
ә) Фарадей тәжірибелері
б) Электромагниттік индукция заңы
в) Ленц ережесі
г) Магнит өрісінің энергиясы
Х.Эрстед
тәжiрибесi электр тогы өзiнiң маңындағы кеңiстiкте магнит өрiсiн туғызатындығын
дәлелдейдi. Бұл дерек, өз кезегiнде электр және магнит өрiстерiнiң арасында
қандай да бiр байланыс бар екенiне нұсқағандай. Осымен байланысты мынадай заңды
сауал туындайды: «керiсiнше, магнит өрiсi электр тогын туғыза ала ма?». Бұл
сауалдың жауабын 1831 жылы ағылшын ғалымы М.Фарадей бердi. Фарадей
тәжiрибесi өткiзгiштiң тұйық контурын тесiп өтетiн магнит ағыны өзгерген кезде
ол өткiзгiште электр тогы пайда болатынын көрсеттi. Физика мен техниканың одан
арғы дамуында үлкен роль атқарған бұл құбылыс электромагниттiк индукция
құбылысы деп, ал сәйкес контурда пайда болған ток индукциялық ток деп
аталды. Электромагниттiк индукция құбылысы кезiнде тұйық
контурда индукциялық токтың тууы бұл тiзбекте осы токты туғызатын индукция
электр қозғаушы күшiнiң (ЭҚК) пайда болатындығының дәлелi. Электромагниттiк
индукция заңы осы индукция ЭҚК-iнiңмәнiнiң неге
байланыстыболатындығынанықтайды. Бұлзаңғасәйкестұйықконтурдапайдаболатын
индукция ЭҚК-i εi, сол тұйық
контурмен қоршаған беттi тесiп өтетiн магнит ағынының өзгеру жылдамдығының терiс
таңбамен алынған мәнiне тең, яғни
|
|
|
Бұл өрнектен контурды тесiп өтетiн магнит ағыны неғұрылым тез өзгерсе (артса немесе кемiсе) соғұрылым индукция ЭҚК-нiң модулi де үлкен болатындығы көрiнiп тұр.
Ал электромагниттiк индукция құбылысы кезiнде контурда пайдаболатын индукциялық токтың бағыты жөнiнде не айтуға болады ?
Бұл токтың бағытын анықтауға мүмкiндiк беретiн жалпы ереженi 1833 жылы Э.Ленц ашқан. Осы ғалымның құрметiне Ленцер ежесi деп аталған бұл тұжырым мынадай: Кезкелген ток тәрiздi тұйық контурда пайда болатын индукциялық ток та өзiнiң маңында магнит өрiсiнтуғызады. Индукциялық ток, әрқашан да өзi тудырып тұрған магнит өрiсi, сол токты тудырып тұрған магнит ағынының кез келген өзгерiсiне кедергi жасайтындай болып бағытталады. Электромагниттiк индукция заңының өрнегiндегi минус таңбасы осы Ленц ережесiмен байланысты.
Ленц ережесi электромагниттiк құбылыстардағы энергияның сақталу заңының салдарыболып табылады. Мұны тұйық және тұйық емес (үзiгi бар) сақиналар мен жасаған тәжiрибе айқын көрсетедi.
Индукциялықтоктыңэнергиясыөзкезегiндеөткiзгiштердiқыздыруғажұмсалуы, қозғалатынәртүрлiмеханизмдердiңмеханикалықэнергиясынаайналуыжәнеэнергияныңбасқатүрлерiнеауысуымүмкiн. Катушка арқылы өтiп жатқан токтың шамасы өзгерсе, онда о лкатушканың маңындағы магнит өрiсiнiң ағыны да өзгередi. Ал, өз кезегiнде бұл өзгерген магнит ағыны электромагниттiк индукция құбылысына сәйкес катушкада қайтадан индукциялық ЭҚК-iн туғызады. Осылай, тiзбектегi токтың өзгеруiнен осы тiзбектiң өзiнде қайтадан индукциялық ЭҚК-нiң пайда болуы өздiк индукция құбылысы деп аталады.
Өткiзгiш арқылы өтiп жатқан ток туғызып отырған магнит өрiсiнiң ағыны Ф сол өрiстiң магнит индукциясына пропорционал, ал магнит индукциясы өз кезегiнде тiзбектегi ток күшiнен тәуелдi, олай болса, өздiк индукция магнит ағыны сол өткiзгiштiң өзiндегi ток күшiне тура пропорционал, яғни Ф ~ I. Контурдың пiшiнiнен және ортаның магниттiк қасиеттерiнен тәуелдi болатын пропорционалдық коэффициентi L деп белгiлеп, индуктивтiлiк немесе өздiк индукция коэффициентi деп атайды. Онда
|
Ф = L·I |
Мұндағы L – дiң бiрлiгi ретiнде 1А ток өткенде 1 Вб магнит ағынын туғызатын контурдың индуктивтiлiгi алынады. Оны 1 Генри (Гн) деп атайды. Яғни, 1 Гн = 1 Вб/А. Ленц ережесi бойынша индукциялық ЭҚК-i тiзбектегi токтың арту сәтiнде оның өсуiне, ал төмендеу сәтiнде оның кемуiне кедергi жасайды. Осы тұрғыдан алғанда өздiк индукция құбылысы механикадағы заттардың инерттiлiк қасиетiмен, ал индуктивтiлiк сәйкес инерттi масса мен баламалы.
Фарадейдiң электромагниттiк индукция заңы өздiк индукция құбылысы үшiн де орынды. Яғни, өздiк индукция ЭҚК-i өздiк индукция магнит ағынының өзгерiсi түрiнде мына өрнекпен анықталады
|
|
Егер өткiзгiштiң индуктивтiлiгi уақытқа байланысты өзгермейтiн болса, онда өрнекті ескере отырып εis-тi мына түрде анықтауға болады.
|
|
Өздiк индукция құбылысын индуктивтiлiгi үлкен катушкадан, резистордан және қыздыру лампаларынан тұратын тiзбекпен жасалғант әжiрибе айқын көрсетедi
Магниттiкөрiстiңэнергиясы. Магнит өрiсi энергиясының тығыздығы
Электр тiзбегiн ток көзiне қосқан кезде контурдағы токтың мәнi нөлден бастап артып, өзiнiң қандай да бiр I – ге тең тұрақты мәнiне жеткенше, токтың осы өзгерiсiнен пайда болатын өздiк индукция ЭҚК-iн жеңуге қарсы жұмыс жасалынуы тиiс. Энергияның сақталу заңына сәйкес бұл жасалынған жұмыс энергияның басқа түрiне, яғни осы тұйық контурдың магнит өрiсiнiң энергиясына айналады. Бұл үрдiс механикада жұмыс iстей отырып массасы m – ға тең денеге v – ға тең жылдамдық бергенге ұқсас. Бұл жағдайда дене mυ2/2-ге тең кинетикалық энергияға ие болатыны белгiлi. Осы ұқсастықты пайдалана отырып бiздiң жағдайымыздағы энергияның өрнегiнмына түрде жазуға болады
|
|
Бұл өрнекте энергияның мәнi индуктивтiлiк және тiзбектегi
ток арқылы
анықталған.
Бiрақ
бұл
магнит өрiсiнiң
энергиясы болғандықтан
оны тiкелей осы өрiстi сипаттайтын шамалар арқылы да
жазуға
болады.
Ол
үшiн өрiс туғызып тұрған контурды ұзындығы
аса үлкен катушка деп есептесек, өрiстiң бүкiл энергиясы сол катушканың iшiне жинақталады
IV.Жаңа тақырыпты бекіту сұрақтары кітапта
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
Батыс Қазақстан облысы Орал қаласы Орал газ, мұнай және салалық технологиялық колледжі жоғары санатты физика- информатика пәнінің оқытушысы Қайырлиева Кенжегул Тлегеновна Сабақтың тақырыбы: «Электромагниттік идукция заңы. Ленц ережесі» Сабақтың мақсаты: Білімділік: Оқушыларға электромагниттік индукция құбылысы және индукциялық токтың бағыты туралы Ленц ережесін түсіндіру. Дамытушылық: Оқу материалын талдай білу дағдысын дамыту, бақылау, салыстыру, оқылған құбылыстар мен фактілерді салыстыра білу, қорытынды жасай білуге баулу. Жаңа білімді қолдану дағдысын дамыту, ақылға салу дағыдысын қалыптастыру. Тәрбиелік: Жауапкершілікті сезіне отырып жұмыс жасауға, ұқыптылыққа, өз жолдасының пікірін тыңдауға тәрбиелеу. Сабақтың құрылымы: 1.Ұйымдастыру кезеңі ІІ.Үй тапсырмасын сұрау кезеңі: ІІІ. Жаңа білімді игеру: IV.Жаңа тақырыпты бекіту V.Үйге тапсырма беру VI.Қорытынды Барысы: Ұйымдастыру кезеңі. Оқушылар электронды, автоматты құрылғы-аспаптардың жұмыс принципі бүгінгі біз танысатын «электромагнитті идукция құбылысына» негізделген. Осы уақытқа дейін «Магнит өрісі» тарауы бойынша көп нәрсені оқып үйрендік. Негізінен магнит өрісі және оның қасиеттері, магнит индукция векторының, магнит өрісі тарапынан әсер ететін Ампер, Лоренц күштерінің модулдері мен бағыттарын анықтау, заттың магниттік қасиеттері туралы ұғымдарды түсініп, біліп техникада, өмірде күнделікті қажеттілікке қолдана білуіміз қажет. Сондықтан қазір сендердің өткен тақырыптар бойынша білімдеріңді тексереміз. ІІІ. Жаңа тақырыптың қысқаша мазмұны: а) Магнит өрісінің электр тогын тудыруы туралы болжамдар ә) Фарадей тәжірибелері б) Электромагниттік индукция заңы в) Ленц ережесі г) Магнит өрісінің энергиясы Х.Эрстед тәжiрибесi электр тогы өзiнiң маңындағы кеңiстiкте магнит өрiсiн туғызатындығын дәлелдейдi. Бұл дерек, өз кезегiнде электр және магнит өрiстерiнiң арасында қандай да бiр байланыс бар екенiне нұсқағандай. Осымен байланысты мынадай заңды сауал туындайды: «керiсiнше, магнит өрiсi электр тогын туғыза ала ма?». Бұл сауалдың жауабын 1831 жылы ағылшын ғалымы М.Фарадей бердi. Фарадей тәжiрибесi өткiзгiштiң тұйық контурын тесiп өтетiн магнит ағыны өзгерген кезде ол өткiзгiште электр тогы пайда болатынын көрсеттi. Физика мен техниканың одан арғы дамуында үлкен роль атқарған бұл құбылыс электромагниттiк индукция құбылысы деп, ал сәйкес контурда пайда болған ток индукциялық ток деп аталды. Электромагниттiк индукция құбылысы кезiнде тұйық контурда индукциялық токтың тууы бұл тiзбекте осы токты туғызатын индукция электр қозғаушы күшiнiң (ЭҚК) пайда болатындығының дәлелi. Электромагниттiк индукция заңы осы индукция ЭҚК-iнiңмәнiнiң неге байланыстыболатындығынанықтайды. Бұлзаңғасәйкестұйықконтурдапайдаболатын индукция ЭҚК-i εi, сол тұйық контурмен қоршаған беттi тесiп өтетiн магнит ағынының өзгеру жылдамдығының терiс таңбамен алынған мәнiне тең, яғни Бұл өрнектен контурды тесiп өтетiн магнит ағыны неғұрылым тез өзгерсе (артса немесе кемiсе) соғұрылым индукция ЭҚК-нiң модулi де үлкен болатындығы көрiнiп тұр. Ал электромагниттiк индукция құбылысы кезiнде контурда пайдаболатын индукциялық токтың бағыты жөнiнде не айтуға болады ? Бұл токтың бағытын анықтауға мүмкiндiк беретiн жалпы ереженi 1833 жылы Э.Ленц ашқан. Осы ғалымның құрметiне Ленцер ежесi деп аталған бұл тұжырым мынадай: Кезкелген ток тәрiздi тұйық контурда пайда болатын индукциялық ток та өзiнiң маңында магнит өрiсiнтуғызады. Индукциялық ток, әрқашан да өзi тудырып тұрған магнит өрiсi, сол токты тудырып тұрған магнит ағынының кез келген өзгерiсiне кедергi жасайтындай болып бағытталады. Электромагниттiк индукция заңының өрнегiндегi минус таңбасы осы Ленц ережесiмен байланысты. Ленц ережесi электромагниттiк құбылыстардағы энергияның сақталу заңының салдарыболып табылады. Мұны тұйық және тұйық емес (үзiгi бар) сақиналар мен жасаған тәжiрибе айқын көрсетедi. Индукциялықтоктыңэнергиясыөзкезегiндеөткiзгiштердiқыздыруғажұмсалуы, қозғалатынәртүрлiмеханизмдердiңмеханикалықэнергиясынаайналуыжәнеэнергияныңбасқатүрлерiнеауысуымүмкiн. Катушка арқылы өтiп жатқан токтың шамасы өзгерсе, онда о лкатушканың маңындағы магнит өрiсiнiң ағыны да өзгередi. Ал, өз кезегiнде бұл өзгерген магнит ағыны электромагниттiк индукция құбылысына сәйкес катушкада қайтадан индукциялық ЭҚК-iн туғызады. Осылай, тiзбектегi токтың өзгеруiнен осы тiзбектiң өзiнде қайтадан индукциялық ЭҚК-нiң пайда болуы өздiк индукция құбылысы деп аталады. Өткiзгiш арқылы өтiп жатқан ток туғызып отырған магнит өрiсiнiң ағыны Ф сол өрiстiң магнит индукциясына пропорционал, ал магнит индукциясы өз кезегiнде тiзбектегi ток күшiнен тәуелдi, олай болса, өздiк индукция магнит ағыны сол өткiзгiштiң өзiндегi ток күшiне тура пропорционал, яғни Ф ~ I. Контурдың пiшiнiнен және ортаның магниттiк қасиеттерiнен тәуелдi болатын пропорционалдық коэффициентi L деп белгiлеп, индуктивтiлiк немесе өздiк индукция коэффициентi деп атайды. Онда Ф = L•I Мұндағы L – дiң бiрлiгi ретiнде 1А ток өткенде 1 Вб магнит ағынын туғызатын контурдың индуктивтiлiгi алынады. Оны 1 Генри (Гн) деп атайды. Яғни, 1 Гн = 1 Вб/А. Ленц ережесi бойынша индукциялық ЭҚК-i тiзбектегi токтың арту сәтiнде оның өсуiне, ал төмендеу сәтiнде оның кемуiне кедергi жасайды. Осы тұрғыдан алғанда өздiк индукция құбылысы механикадағы заттардың инерттiлiк қасиетiмен, ал индуктивтiлiк сәйкес инерттi масса мен баламалы. Фарадейдiң электромагниттiк индукция заңы өздiк индукция құбылысы үшiн де орынды. Яғни, өздiк индукция ЭҚК-i өздiк индукция магнит ағынының өзгерiсi түрiнде мына өрнекпен анықталады Егер өткiзгiштiң индуктивтiлiгi уақытқа байланысты өзгермейтiн болса, онда өрнекті ескере отырып εis-тi мына түрде анықтауға болады. Өздiк индукция құбылысын индуктивтiлiгi үлкен катушкадан, резистордан және қыздыру лампаларынан тұратын тiзбекпен жасалғант әжiрибе айқын көрсетедi Магниттiкөрiстiңэнергиясы. Магнит өрiсi энергиясының тығыздығы Электр тiзбегiн ток көзiне қосқан кезде контурдағы токтың мәнi нөлден бастап артып, өзiнiң қандай да бiр I – ге тең тұрақты мәнiне жеткенше, токтың осы өзгерiсiнен пайда болатын өздiк индукция ЭҚК-iн жеңуге қарсы жұмыс жасалынуы тиiс. Энергияның сақталу заңына сәйкес бұл жасалынған жұмыс энергияның басқа түрiне, яғни осы тұйық контурдың магнит өрiсiнiң энергиясына айналады. Бұл үрдiс механикада жұмыс iстей отырып массасы m – ға тең денеге v – ға тең жылдамдық бергенге ұқсас. Бұл жағдайда дене mυ2/2-ге тең кинетикалық энергияға ие болатыны белгiлi. Осы ұқсастықты пайдалана отырып бiздiң жағдайымыздағы энергияның өрнегiнмына түрде жазуға болады Бұл өрнекте энергияның мәнi индуктивтiлiк және тiзбектегi ток арқылы анықталған. Бiрақ бұл магнит өрiсiнiң энергиясы болғандықтан оны тiкелей осы өрiстi сипаттайтын шамалар арқылы да жазуға болады. Ол үшiн өрiс туғызып тұрған контурды ұзындығы аса үлкен катушка деп есептесек, өрiстiң бүкiл энергиясы сол катушканың iшiне жинақталады IV.Жаңа тақырыпты бекіту сұрақтары кітапта
6 662 395 материалов в базе
Настоящий материал опубликован пользователем Ермакова Ирина Владимировна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Ваша скидка на курсы
40%
Курс профессиональной переподготовки
300/600 ч.
Курс повышения квалификации
36 ч. — 180 ч.
Курс повышения квалификации
36 ч. — 180 ч.
Мини-курс
6 ч.
Мини-курс
4 ч.
Мини-курс
6 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.