Урок физики в 11 классе "Закон ЭМИ"

Задачи на «3»

1. Магнитный поток через катушку, состоящую из 75 витков, равен 4,8 · 10^-3 Вб. Рассчитайте время, за которое должен исчезнуть этот поток, чтобы в катушке возникла ЭДС индукции, равная 0,74 В.

2. В катушке, индуктивность которой равна 0,4 Гн, возникла ЭДС, равная 20 В. Рассчитайте изменение силы тока и энергию магнитного поля катушки, если это произошло за 0,2 с.

3. Определите скорость самолета при горизонтальном полете, если ЭДС индукции, возникающая на его крыльях длиной 15 м равна 0,12 В, а вертикальная составляющая магнитной индукции магнитного поля Земли равна 0,5 · 10^-4 Тл.

Задачи на «4»

1. Проволочное кольцо радиусом 5 см расположено в однородном магнитном поле, индукция которого равна 1 Тл так, что вектор индукции перпендикулярен плоскости кольца. Определите ЭДС индукции, возникающую в кольце, если его повернуть на угол 90° за время, равное 0,1 с.

2. Проводник длиной 60 см и сопротивлением 0,02 Ом движется по медным проводам и источнику тока, ЭДС которого равна 0,96 В, внутреннее сопротивление равно 0,01 Ом. Найдите силу тока в проводнике, если он движется равномерно со скоростью 0,5 м/с перпендикулярно к магнитному полю, у которого индукция равна 2,6 Тл.

3. В результате изменения силы тока с 4 А до 20 А поток магнитной индукции через площадь поперечного сечения катушки, имеющей 1000 витков изменился на 0,002 Вб. Найдите индуктивность катушки.

Задачи на «5»

1. Два металлических стержня расположены вертикально и замкнуты вверху проводником. По ним без трения и нарушения контакта скользит перемычка длиной 2 см массой 1 г. Вся система находится в однородном магнитном поле, у которого индукция равна 0,01 Тл и перпендикулярна плоскости рамки. Установившаяся скорость равна 0,8 м/с. Найдите сопротивление перемычки.

2. Катушка индуктивности диаметром 4 см, имеющая 400 витков медной проволоки, у которой площадь поперечного сечения равна 1 мм², расположена в однородном магнитном иоле. Магнитная индукция этого поля направлена вдоль оси катушки и равномерно изменяется за 1 с на 0,1 Тл. Концы катушки замкнуты накоротко. Определите количество теплоты, выделяющейся в катушке за 1 с. Удельное сопротивление меди равно 8,7 · 10^-8 Ом·м.

3. Проволочная катушка диаметром 5 см помещена в однородное магнитное поле параллельно ее оси. Индукция поля равномерно изменяется за 1 с на 0,01 Тл. Катушка содержит 1000 витков медного провода сечением 0,2 мм². Удельное сопротивление меди равно 1,7 · 10^-8Ом·м. К концам катушки подключен конденсатор емкостью 10 мкФ. Определите заряд на конденсаторе.

Тема урока: «Закон электромагнитной индукции. Решение задач»

Тип урока: закрепление нового материала.

Учебный предмет: физика

Цель урока: закрепление умения решения различных типов задач с использованием закона электромагнитной индукции; развитие умения анализировать, делать выводы; формирование ценностного отношения к физическим знаниям одиннадцатиклассников, через овладение практическими навыками применения закона электромагнитной индукции.

1. Организационный момент.

2.Актуализация знаний. Повторение. Обобщение пройденного материала.

Цель нашего урока – закрепить умение решения различных типов задач с использованием закона электромагнитной индукции.

Поэтому прежде чем прейти к решению задач, давайте вспомним:

• Условие существования электрического тока. (наличие свободных электрических зарядов и электрического поля)

• Что порождает индукционный ток в замкнутом контуре. (вихревое электрическое поле, которое возникает при изменении магнитного потока, проходящего через замкнутый контур некоторый интервал времени)

• Кто открыл явление электромагнитной индукции? (Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем в 1821 году. Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в проводнике при изменении магнитного потока, проходящего через него).

• Кто сформулировал правило для определения направления индукционного тока? (Правило сформулировано в 1833 году Э. Х. Ленцем. Индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей этот ток)

• Закон электромагнитной индукции.( ЭДС индукции ɛ_i в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром)

Формулы, который понадобятся для решения задач.

Задача 1. Сила индукционного тока зависит от:

1. скорости изменения магнитного потока

2. скорости изменения силы тока

3. скорости движения проводника

4. все ответы 1-3 верные

5. нет верного ответа

Выберите верный ответ

Ответ: 4

Задача 2 Северный полюс магнита вводят в алюминиевое кольцо. Как изменяется поток магнитной индукции внешнего магнитного поля, пронизывающее кольцо, при введении магнита в кольцо и выведении магнита из кольца? Как изменяется величина индукционного тока в кольце при увеличении скорости введения магнита?

К каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент из второго.

Ответ: 121

Задача 3. При проведении опытов по изучению электромагнитной индук-ции измеряют изменение магнитного потока пронизывающего замкнутый проволочный контур, и заряд протекший в результате этого по контуру. Ниже приведена таблица, полученная в результате этих опытов. Чему равно сопротивление контура? (Ответ дать в омах.)

Решение.

Согласно закону электромагнитной индукции, величина ЭДС индукции пропорциональна скорости изменения магнитного потока через контур:

C другой стороны, по закону Ома, ЭДС индукции приводит к появлению в контуре тока:

Таким образом, сопротивление контура можно найти следующим образом

Ответ: 2

З адача 4. Медная перемычка в момент времени t₀ = 0 с начинает двигаться со скоростью 2 м/с по параллельным горизонтальным проводящим рельсам, к концам которых подсоединён резистор сопротивлением 10 Ом (см. рисунок).

Вся система находится в вертикальном однородном магнитном поле. Сопротивление перемычки и рельсов пренебрежимо мало, перемычка всё время расположена перпендикулярно рельсам. Поток Ф вектора магнитной индукции через контур, образованный перемычкой, рельсами и резистором, изменяется с течением времени

t так, как показано на графике.

Используя график, выберите два верных утверждения и укажите в ответе их номера.

1) К моменту времени t = 5 с изменение магнитного потока через контур равно 1,6 Вб.

2) Модуль ЭДС индукции, возникающей в контуре, равен 0,32 В.

3) Индукционный ток в перемычке течёт в направлении от точки C к точке D.

4) Сила индукционного тока, текущего в перемычке, равна 64 мА.

5) Для поддержания движения перемычки к ней прикладывают силу, проекция которой на направление рельсов равна 0,2 мН.

Задача 5. Проволока сопротивлением 5 Ом намотана на катушку. Если соединить концы проволоки друг с другом и включить постоянное однородное магнитное поле так, что линии его индукции будут параллельны оси катушки, то через катушку протечёт заряд 0,1 Кл. Найдите амплитуду ЭДС индукции, которая возникнет в катушке, если при включённом магнитном поле начать вращать в нём катушку с угловой скоростью 4 рад/с. Ось вращения перпендикулярна оси катушки. Ответ приведите в В.

Задача 6. Катушка, обладающая индуктивностью L, соединена с источником питания с ЭДС и двумя одинаковыми резисторами R. Электрическая схема соединения показана на рис. 1. В начальный момент ключ в цепи замкнут. В момент времени t = 0 ключ размыкают, что приводит к изменениям силы тока, регистрируемым амперметром, как показано на рис. 2.

Основываясь на известных физических законах, объясните почему при размыкании ключа сила тока в цепи плавно уменьшается, приближаясь к новому значению I₁. Определите величину I₁. Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.

Самостоятельная работа.

1. Индукционный ток возникает в следующих опытах:

1. медную проволоку подсоединили к лампе на подставке;

2. в катушку, замкнутую на гальванометр, вдвигают другую катушку, замкнутую на источник питания;

3. источник питания соединили с резистором;

4. в катушку, замкнутую на гальванометр, вставлена другая катушка, замкнутая на источник постоянного тока и реостат, который может менять силу тока в цепи второй катушки;

5. в катушку, замкнутую на гальванометр, вдвигают постоянный магнит;

6. катушку соединили с низковольтной лампой на подставке и ключом.

Выберите три правильных ответа

Ответ: _______

2. Установите взаимосвязь между физическим явлением и фамилией физика, в честь которого назван закон, описывающей это явление.

Ответ: _______

3. На рисунке приведён график зависимости силы тока от времени в электрической цепи, индуктивность которой 1 мГн. Определите модуль ЭДС самоиндукции в интервале времени от 15 до 20 с. Ответ выразите в мкВ.

Ответ: _______

Проверьте верность ответов

• Задание 1 – 245

• Задание 2 – 24

• Задание 3 – 4

4. Рефлексия.

• Чем занимались на уроке?

• Какие сложности возникли?

• Как оцениваете свою работу?

5. Домашнее задание (дифференцированное)

Задачи на «3»

1. Магнитный поток через катушку, состоящую из 75 витков, равен 4,8 · 10^-3 Вб. Рассчитайте время, за которое должен исчезнуть этот поток, чтобы в катушке возникла ЭДС индукции, равная 0,74 В. (Ответ: 0,5 с.)

2. В катушке, индуктивность которой равна 0,4 Гн, возникла ЭДС, равная 20 В. Рассчитайте изменение силы тока и энергию магнитного поля катушки, если это произошло за 0,2 с. (Ответ: 10 Л; 20 Дж.)

3. Определите скорость самолета при горизонтальном полете, если ЭДС индукции, возникающая на его крыльях длиной 15 м равна 0,12 В, а вертикальная составляющая магнитной индукции магнитного поля Земли равна 0,5 · 10^-4 Тл. (Ответ: 160 м/с.)

Задачи на «4»

1. Проволочное кольцо радиусом 5 см расположено в однородном магнитном поле, индукция которого равна 1 Тл так, что вектор индукции перпендикулярен плоскости кольца. Определите ЭДС индукции, возникающую в кольце, если его повернуть на угол 90° за время, равное 0,1 с. (Ответ: 0,08 В.)

2. Проводник длиной 60 см и сопротивлением 0,02 Ом движется по медным проводам и источнику тока, ЭДС которого равна 0,96 В, внутреннее сопротивление равно 0,01 Ом. Найдите силу тока в проводнике, если он движется равномерно со скоростью 0,5 м/с перпендикулярно к магнитному полю, у которого индукция равна 2,6 Тл. (Ответ: 16 А.)

3. В результате изменения силы тока с 4 А до 20 А поток магнитной индукции через площадь поперечного сечения катушки, имеющей 1000 витков изменился на 0,002 Вб. Найдите индуктивность катушки. (Ответ: 0,125 Гн.)

Задачи на «5»

1. Два металлических стержня расположены вертикально и замкнуты вверху проводником. По ним без трения и нарушения контакта скользит перемычка длиной 2 см массой 1 г. Вся система находится в однородном магнитном поле, у которого индукция равна 0,01 Тл и перпендикулярна плоскости рамки. Установившаяся скорость равна 0,8 м/с. Найдите сопротивление перемычки. (Ответ: 3,3 · 10^-6 Ом.)

2. Катушка индуктивности диаметром 4 см, имеющая 400 витков медной проволоки, у которой площадь поперечного сечения равна 1 мм², расположена в однородном магнитном иоле. Магнитная индукция этого поля направлена вдоль оси катушки и равномерно изменяется за 1 с на 0,1 Тл. Концы катушки замкнуты накоротко. Определите количество теплоты, выделяющейся в катушке за 1 с. Удельное сопротивление меди равно 8,7 · 10^-8 Ом·м. (Ответ: 2,95 · 10^-3 Дж.)

3. Проволочная катушка диаметром 5 см помещена в однородное магнитное поле параллельно ее оси. Индукция поля равномерно изменяется за 1 с на 0,01 Тл. Катушка содержит 1000 витков медного провода сечением 0,2 мм². Удельное сопротивление меди равно 1,7 · 10^-8Ом·м. К концам катушки подключен конденсатор емкостью 10 мкФ. Определите заряд на конденсаторе. (Ответ: 1,95 · 10^-7 Кл.)

_______________________________________

1. Индукционный ток возникает в следующих опытах:

1. медную проволоку подсоединили к лампе на подставке;

2. в катушку, замкнутую на гальванометр, вдвигают другую катушку, замкнутую на источник питания;

3. источник питания соединили с резистором;

4. в катушку, замкнутую на гальванометр, вставлена другая катушка, замкнутая на источник постоянного тока и реостат, который может менять силу тока в цепи второй катушки;

5. в катушку, замкнутую на гальванометр, вдвигают постоянный магнит;

6. катушку соединили с низковольтной лампой на подставке и ключом.

Выберите три правильных ответа.

Ответ: _______

2. Установите взаимосвязь между физическим явлением и фамилией физика, в честь которого назван закон, описывающей это явление.

Ответ: _______

3. На рисунке приведён график зависимости силы тока от времени в электрической цепи, индуктивность которой 1 мГн. Определите модуль ЭДС самоиндукции в интервале времени от 15 до 20 с. Ответ выразите в мкВ.

Ответ: _______

«Закон электромагнитной индукции. Решение задач» 11 класс 

Литвинова И.А., учитель первой квалификационной категории

Цель урока

Закрепить умение решения различных типов задач с использованием закона электромагнитной индукции

• Условие существования электрического тока.
• Что порождает индукционный ток в замкнутом контуре.
• Кто открыл явление электромагнитной индукции?
• Кто сформулировал правило для определения направления индукционного тока?
• Закон электромагнитной индукции.

Сила индукционного тока зависит от

• скорости изменения магнитного потока
• скорости изменения силы тока
• скорости движения проводника
• все ответы 1-3 верные
• нет верного ответа

Выберите верный ответ

Задание 17 Северный полюс магнита вводят в алюминиевое кольцо. Как изменяется поток магнитной индукции внешнего магнитного поля, пронизывающее кольцо, при введении магнита в кольцо и выведении магнита из кольца? Как изменяется величина индукционного тока в кольце при увеличении скорости введения магнита?

К каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент из второго

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

ИЗМЕНЕНИЕ

ВЕЛИЧИНЫ

1) Увеличивается

2) Уменьшается

3) Не изменится

А) Поток магнитной индукции при введении магнита в кольцо

Б) Поток магнитной индукции при выведении магнита из кольца

В) Индукционный ток в кольце

Задание 15 При проведении опытов по изучению электромагнитной индукции измеряют изменение магнитного потока пронизывающего замкнутый проволочный контур, и заряд протекший в результате этого по контуру. Ниже приведена таблица, полученная в результате этих опытов. Чему равно сопротивление контура? (Ответ дать в омах.)

Задание 16 Медная перемычка в момент времени t 0 = 0 с

начинает двигаться со скоростью 2 м/с по параллельным

горизонтальным проводящим рельсам, к концам которых

подсоединён резистор сопротивлением 10 Ом (см. рисунок).

Вся система находится в вертикальном однородном магнитном

поле. Сопротивление перемычки и рельсов пренебрежимо мало,

перемычка всё время расположена перпендикулярно рельсам.

Поток Ф вектора магнитной индукции через контур, образованный

перемычкой, рельсами и резистором, изменяется с течением времени

t так, как показано на графике.

Используя график, выберите два верных утверждения и укажите в ответе их номера.

1) К моменту времени t = 5 с изменение магнитного потока через контур равно 1,6 Вб.

2) Модуль ЭДС индукции, возникающей в контуре, равен 0,32 В.

3) Индукционный ток в перемычке течёт в направлении от точки C к точке D.

4) Сила индукционного тока, текущего в перемычке, равна 64 мА.

5) Для поддержания движения перемычки к ней прикладывают силу, проекция которой на направление рельсов равна 0,2 мН.

Задание 27 Проволока сопротивлением 5 Ом намотана на катушку. Если соединить концы проволоки друг с другом и включить постоянное однородное магнитное поле так, что линии его индукции будут параллельны оси катушки, то через катушку протечёт заряд 0,1 Кл. Найдите амплитуду ЭДС индукции, которая возникнет в катушке, если при включённом магнитном поле начать вращать в нём катушку с угловой скоростью 4 рад/с. Ось вращения перпендикулярна оси катушки. Ответ приведите в В.

Задание 28 Катушка, обладающая индуктивностью L, соединена с источником питания с ЭДС и двумя одинаковыми резисторами R. Электрическая схема соединения показана на рис. 1. В начальный момент ключ в цепи замкнут. В момент времени t = 0 ключ размыкают, что приводит к изменениям силы тока, регистрируемым амперметром, как показано на рис. 2.

Основываясь на известных физических законах, объясните почему при размыкании ключа сила тока в цепи плавно уменьшается, приближаясь к новому значению I 1 . Определите величину I 1 . Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.

Ответы

• Задание 1 – 245
• Задание 2 – 24
• Задание 3 – 4

Рефлексия

• Чем занимались на уроке?
• Какие сложности возникли?
• Как оцениваете свою работу?

Спасибо за внимание

Удачи в новом году и на экзаменах