Temat

Wzbudzanie przepływu prądu elektrycznego

Etap edukacyjny

Trzeci

Podstawa programowa

VIII. Magnetyzm. Uczeń:

3) opisuje zjawisko indukcji elektromagnetycznej i jej związek ze względnym ruchem magnesu i zwojnicy lub zmianą natężenia prądu w elektromagnesie; opisuje przemiany energii podczas działania prądnicy.

Czas

45 minut

Ogólny cel kształcenia

Opisuje zjawisko indukcji elektromagnetycznej.

Kształtowane kompetencje kluczowe

1. Ilustruje zjawisko indukcji elektromagnetycznej za pomocą prostego eksperymentu.

2. Wyjaśnia rolę pola magnetycznego w zjawisku indukcji elektromagnetycznej.

Cele (szczegółowe) operacyjne

Uczeń:

- wyjaśnia czym jest indukcja elektromagnetyczna,

- przeprowadza eksperyment ilustrujący zjawisko indukcji elektromagnetycznej.

Metody kształcenia

1. Dyskusja.

2. Doświadczenie.

Formy pracy

1. Praca indywidualna.

2. Praca grupowa.

Etapy lekcji

Wprowadzenie do lekcji

Uczniowie przypominają własności elektromagnesów.

Jak działa elektromagnes?

Realizacja lekcji

Uporządkowany przepływ naładowanych cząstek w przewodniku z prądem tworzy pole magnetyczne wokół niego. Teraz sprawdzimy, czy zmiany w polu magnetycznym mogą spowodować uporządkowany przepływ naładowanych cząstek w przewodniku.

Uczniowie przygotowują eksperyment wprowadzający do lekcji.

Eksperyment

Indukcja elektromagnetyczna.

Problem: 
Jak pole magnetyczne wpływa na przewodnik?

Hipoteza: 
Pole magnetyczne może indukować przepływ prądu w przewodniku.

Materiały: 
- izolowany drut miedziany, 
- kompas, 
- pudełko zapałek lub inne małe pudełko, 
- magnes, 
- taśma samoprzylepna.

Procedura:

1. Nawiń 50 zwojów izolowanego drutu miedzianego wokół pudełka zapałek. Zdejmij cewkę z pudełka. Druty możesz spiąć razem za pomocą taśmy klejącej. Zrób dwie takie cewki.

2. Połącz końce obu cewek ze sobą. Przymocuj mały kompas do jednej cewki w taki sposób, aby igła kompasu znajdowała się wzdłuż dłuższego boku cewki.

3. Wsuwaj magnes sztabkowy do drugiej cewki. Obserwuj, co dzieje się z igłą kompasu.

4. Wysuwaj magnes z cewki. Co dzieje się z igłą kompasu?

Wniosek: 
Kiedy magnes wsuwa się do wewnątrz cewki, igła kompasu odchyla się w jedną stronę. Gdy magnes wysuwa się z cewki, igła odchyla się w przeciwną stronę.

[Ilustracja 1]

[Ilustracja 2]

Indukcja elektromagnetyczna:

Definicja:

Indukcja elektromagnetyczna to zjawisko, w którym w przewodniku umieszczonym w zmieniającym się polu magnetycznym przepływa prąd elektryczny.

Prawo Faradaya mówi, że kiedy pole magnetyczne zmienia się, przez zamknięty przewód kołowy, znajdujący się w obszarze pola, przepływa prąd, a jego wielkość zależy od szybkości zmiany pola magnetycznego.

Innym prawem związanym z prądem indukowanym w cewce w wyniku zmiany pola magnetycznego jest prawo Lenza. Stwierdza on, że kierunek indukowanego prądu jest taki, że wytwarza on własne pole magnetyczne, które przeciwstawia się zachodzącym zmianom.

[Grafika interaktywna]

Prąd jest indukowany w cewce, gdy magnes sztabkowy wchodzi i wychodzi z cewki. Ten sam prąd jest indukowany, jeśli magnes jest nieruchomy, a cewka porusza się. Im większa prędkość ruchu, tym większe natężenie prądu. Kiedy nie ma ruchu, natężenie prądu jest równe zeru.

To samo zjawisko obserwuje się, gdy magnes zastąpimy inną cewką podłączoną do źródła energii elektrycznej. Tutaj prąd w pierwszej cewce wytwarza pole magnetyczne. To pole magnetyczne indukuje prąd w drugiej cewce, ale tylko w tym momencie, gdy zmienia się pole magnetyczne (cewka się porusza).

[Ilustracja 3]

Podsumowanie lekcji

Indukcja elektromagnetyczna jest zjawiskiem, w którym w przewodniku umieszczonym w zmieniającym się polu magnetycznym przepływa prąd elektryczny. Natężenie tego prądu zależy od szybkości zmiany pola magnetycznego.