5) describes the structure and operation of the electromagnet; describes the interaction of electromagnets and magnets; lists examples of the use of electromagnets.
The teacher introduces the concept of electromagnets.
Electromagnet - a device that generates a magnetic field as a result of electric current passing through it. The magnetic field around the electromagnet exists as long as the current flows. Electromagnets usually consist of an iron core and wire wound in the form of coils around this core.
A simple electromagnet can be formed by means of a wire coil wound around an iron core, e.g. a large nail.
[Interactive graphics]
Experiment Properties of an electromagnet.
Problem: What properties a simple electromagnet has?
Hypothesis: Electromagnet strength depends on its magnetic field.
Materials: - battery 4,5 V, - thin insulated copper wirewirewire, - nail, - compass, - iron filings, - paper clips.
Procedure:
1. Wind 50 turns of insulated wire around an iron nail. Leave enough wire free at both ends to make connections to the battery.
2. Connect the ends of the wire to the battery.
3. To find out if the nail became a magnet, test it with iron filings. What happens if you disconnect the battery?
4. Place the compass needle near the electromagnetelectromagnetelectromagnet. Determine its poles.
5. Find out how many paper clips your electromagnet can attract.
6. Wind now 100 turns of insulated wirewirewire around an iron nail. Find out how many paper clips your electromagnet can attract now.
Conclusion: If the battery is disconnected, there is no more magnetic fieldmagnetic fieldmagnetic field around the nail. The more wire loops are wound on the nail, the stronger is the magnetic field.
How electromagnets work:
To get an electromagnet working the voltage must be applied to the coilcoilcoil. The electric currentcurrentcurrent begins to flow and forms the magnetic field around the wirewirewire. One end of the coil is a north pole and the other end is a south pole. The iron coreiron coreiron core reinforces this field.
The shape of the magnetic field lines around the electromagnet is the same as the field lines around the bar magnet. The location of the poles and hence the direction of the magnetic field can be reversed by swapping the battery terminals.
An electromagnetelectromagnetelectromagnet is not a permanent magnet. If the voltage supply is off there is no magnetic fieldmagnetic fieldmagnetic field anymore.
Properties of electromagnet:
An electromagnet can be stronger if:
- an ironiron coreiron core is put inside the coilcoilcoil, - more turns are added to the coil, - the currentcurrentcurrent flowing through the coil is increased.
A type of magnet in which the magnetic fieldmagnetic fieldmagnetic field is produced by an electric currentcurrentcurrent is called electromagnetelectromagnetelectromagnet. The magnetic field around the electromagnet depends on the current flowing through the coilcoilcoil, on the number of turns and on whether it has an iron coreiron coreiron core. The magnetic field around an electromagnet disappears when the currentcurrentcurrent is turned off.
Selected words and expressions used in the lesson plan
Obecnie istnieje wiele różnych zastosowań elektromagnesów. Są stosowane w niezliczonej liczbie urządzeń elektrycznych, w tym w silnikach, generatorach, przekaźnikach itp. Są one szeroko stosowane w przemyśle, np. na złomowiskach do podnoszenia ciężkich samochodów, w medycynie np. urządzenia MRI, w nauce, np. akceleratory oraz w urządzeniach, z których korzystamy w codziennym życiu, np. dyski twarde, dzwonki do drzwi, głośniki, kuchnia indukcyjna, odtwarzacze CD.
Zarówno elektromagnesy, jak i magnesy stałe mają ze sobą wiele wspólnego. Są to obiekty generujące pola magnetyczne. Oba są dipolami, oznacza to, że mają biegun północny i południowy, ale tylko elektromagnesom można zamieniać bieguny, odwracając przyłożone napięcie. Siła elektromagnesu może się zmieniać, podczas gdy w przypadku magnesu trwałego pozostaje taka sama.
m8e24c48e86580c21_1528449000663_0
Elektromagnesy i ich zastosowanie
m8e24c48e86580c21_1528449084556_0
Drugi
m8e24c48e86580c21_1528449076687_0
VII. Magnetyzm. Uczeń:
5) opisuje budowę i działanie elektromagnesu; opisuje wzajemne oddziaływanie elektromagnesów i magnesów; wymienia przykłady zastosowania elektromagnesów.
m8e24c48e86580c21_1528449068082_0
45 minut
m8e24c48e86580c21_1528449523725_0
Opisuje i prezentuje działanie elektromagnesu.
m8e24c48e86580c21_1528449552113_0
1. Buduje prosty elektromagnes.
2. Identyfikuje własności elektromagnesu.
m8e24c48e86580c21_1528450430307_0
Uczeń:
- wyjaśnia i prezentuje działanie elektromagnesu,
- bada wzajemne oddziaływanie elektromagnesów i magnesów,
- wymienia zastosowania elektromagnesów
m8e24c48e86580c21_1528449534267_0
1. Dyskusja.
2. Doświadczenie.
m8e24c48e86580c21_1528449514617_0
1. Praca indywidualna.
2. Praca grupowa.
m8e24c48e86580c21_1528450127855_0
Odpowiedz na pytania wprowadzające do lekcji:
1. Czy przewodnik z prądem jest źródłem pola magnetycznego?
2. Jak można sprawdzić czy przewodnik z prądem jest źródłem pola magnetycznego?
Pod lub nad przewodnikiem ustawiono igłę magnetyczną równolegle do przewodnika. Co się stanie z igłą magnetyczną w momencie włączenia prądu?
m8e24c48e86580c21_1528446435040_0
Nauczyciel wprowadza pojęcie elektromagnesu.
Elektromagnes – urządzenie wytwarzające pole magnetyczne w wyniku przepływu przez nie prądu elektrycznego. Pole magnetyczne wokół elektromagnesu istnieje tak długo, jak długo płynie prąd. Elektromagnesy składają się zwykle z żelaznego rdzenia i drutu nawiniętego w postaci zwojów wokół tego rdzenia.
Prosty elektromagnes może być utworzony za pomocą cewki z drutu nawiniętego wokół żelaznego rdzenia, np. dużego gwoździa.
[Grafika interaktywna]
Eksperyment Własności elektromagnesu.
Problem: Jakie własności ma prosty elektromagnes?
Hipoteza: Siła elektromagnesu zależy od jego pola magnetycznego.
1. Nawiń 50 zwojów izolowanego drutu wokół żelaznego gwoździa. Pozostaw wystarczającą długość przewodów na obu końcach, aby móc połączyć je z baterią.
2. Podłącz końce przewodów do baterii.
3. Aby sprawdzić, czy gwóźdź stał się magnesem, przetestuj go za pomocą żelaznych opiłków. Co się stanie, jeśli odłączysz baterię?
4. Umieść igłę kompasu blisko elektromagnesu. Określ jego bieguny.
5. Sprawdź, ile spinaczy przyciąga twój elektromagnes.
6. Nawiń teraz 100 zwojów izolowanego drutu wokół żelaznego gwoździa. Sprawdź, ile spinaczy może teraz przyciągnąć elektromagnes.
Wniosek: Jeśli bateria jest odłączona, wokół gwoździa nie ma już pola magnetycznego. Im więcej drutów jest nawiniętych na gwóźdź, tym silniejsze jest pole magnetyczne.
Jak działają elektromagnesy:
Aby elektromagnes działał, należy przyłożyć napięcie do cewki. Prąd elektryczny zaczyna płynąć i tworzy pole magnetyczne wokół drutu. Jeden koniec cewki to biegun północny, a drugi koniec to biegun południowy. Żelazny rdzeń wzmacnia pole magnetyczne.
Kształt linii pola magnetycznego wokół elektromagnesu jest taki sam jak linii pola wokół magnesu sztabkowego. Położenie biegunów, a tym samym kierunek pola magnetycznego, można odwrócić, podłączając odwrotnie bieguny baterii.
Elektromagnes nie jest magnesem trwałym. Jeśli napięcie zasilania jest wyłączone, nie ma już pola magnetycznego.
Właściwości elektromagnesu:
Elektromagnes może być silniejszy, jeśli:
- do cewki włożymy żelazny rdzeń, - dodamy więcej zwojów do cewki, - zwiększymy natężenie prądu płynącego przez cewkę.
[Ilustracja 1]
Elektromagnesy a magnesy trwałe:
Zarówno elektromagnesy, jak i magnesy stałe mają ze sobą wiele wspólnego. Są to obiekty generujące pola magnetyczne. Oba są dipolami, oznacza to, że mają biegun północny i południowy, ale tylko elektromagnesom można zamieniać bieguny, odwracając przyłożone napięcie. Siła elektromagnesu może się zmieniać, podczas gdy w przypadku magnesu trwałego pozostaje taka sama.
Zastosowanie elektromagnesów:
Obecnie istnieje wiele różnych zastosowań elektromagnesów. Są stosowane w niezliczonej liczbie urządzeń elektrycznych, w tym w silnikach, generatorach, przekaźnikach itp. Są one szeroko stosowane w przemyśle, np. na złomowiskach do podnoszenia ciężkich samochodów, w medycynie np. urządzenia MRI, w nauce, np. akceleratory oraz w urządzeniach, z których korzystamy w codziennym życiu, np. dyski twarde, dzwonki do drzwi, głośniki, kuchnia indukcyjna, odtwarzacze CD.
m8e24c48e86580c21_1528450119332_0
Pole magnetyczne wokół elektromagnesu zależy od natężenia prądu płynącego przez cewkę, od ilości zwojów a także od tego czy posiada żelazny rdzeń. Pole magnetyczne wokół elektromagnesu zanika, gdy prąd jest wyłączony.