Сила Ампера
11 клас Мета онлайн уроку: поглибити знання під час очного або дистанційного навчання про магнітне поле; формувати знання про дію магнітного поля на провідник зі струмом, про будову та принцип дії таких приладів, як електродвигун, гучномовець та електровимірювальні прилади
А. Ампер
Актуалізація опорних знань. Перевірка знань
Перед початком заняття пригадайте попередній урок «Магнітне поле» та пройдіть відповідний тест для перевірки засвоєного матеріалу, адже сьогодні ми продовжуємо поглиблювати знання про магнітні явища.
Тест "Магнітне поле"
Вивчення нового матеріалу «Магнітне поле»
Опрацьовуємо очно або дистанційно параграф «Сила Ампера» §11 за підручником «Фізика 11 клас, В. Г. Бар’яхтар, С. О. Довгий». Пишемо конспект.
Для візуалізації фізичних явищ можна скористатися анімаціями/симуляціями за вказаними посиланнями: правило лівої руки.
При дистанційному навчання розпочати варто з узагальнюючого відео по даній темі.
Сила Ампера
Сила Ампера — це сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом.
де B — магнітна індукція магнітного поля; I — сила струму в провіднику; l — довжина активної частини провідника; α — кут між напрямком вектора магнітної індукції і напрямком струму в провіднику.
Напрямок сили Ампера визначають за правилом лівої руки:
Якщо ліву руку розташувати так, щоб лінії магнітної індукції входили в долоню, а чотири витягнуті пальці вказували напрямок струму в провіднику, то відігнутий на 90° великий палець укаже напрямок сили Ампера.
Момент сили Ампера
На плоский замкнений контур зі струмом I і площею S, розташований в однорідному магнітному полі індукцією B, сили Ампера створюють обертальний момент.
Момент сил Ампера, які діють на плоский замкнений контур, розташований в однорідному магнітному полі, дорівнює добутку модуля магнітної індукції поля, сили струму в контурі, площі контуру і синуса кута α між вектором магнітної індукції та нормаллю до площини контуру:
, де α — кут між вектором магнітної індукції і нормаллю до площини контуру.
Якщо рамка містить N витків дроту, обертальний момент розраховують за формулою:
Застосування сили Ампера
Електричні двигуни
Унаслідок дії сил Ампера рамка зі струмом може обертатися в магнітному полі. Це явище використовують у роботі електродвигунів. Щоб забезпечити обертання рамки в одному напрямку, застосовують колектор.
Електричний двигун — це пристрій, у якому електрична енергія перетворюється на механічну.
Пристрій, який автоматично змінює напрямок струму в рамці, називають колектором.
Модель електродвигуна постійного струму
1 — ротор (рухома частина); 2 — статор (нерухома частина); 3 — обмотка статора; 4 — колектор.
А ось шасі електрокара Tesla з електродвигунами.
ККД електричний двигунів досить високий — сягає 98%.
Електровимірювальні прилади
Гальванометри, амперметри і вольтметри — це вимірювальні прилади магнітоелектричної системи. Їхня дія ґрунтується на повертанні рамки зі струмом у магнітному полі постійного магніту.
1 — постійний нерухомий магніт; 2 — спіральні пружини; 3 — півосі; 4 — рамка, жорстко закріплена на півосях; 5 — нерухоме осердя; 6 — стрілка; 7 — шкала.
Гучномовець
Ще одним прикладом застосування сил Ампера є електродинамічний гучномовець, дія якого ґрунтується на втягуванні котушки зі струмом у магнітне поле кільцевого магніту.
Електродинамічний гучномовець (динамік) — це пристрій, який перетворює електричний сигнал на чутний звук.
1 — звукова котушка; 2 — дифузор; 3 — постійний кільцевий магніт; 4 — керн; 5 — фланці.
Закріплення набутих знань
Пройдемо інтерактивний тест онлайн уроку «Сила Ампера», побудований на основі контрольних запитань параграфа та додаткових завдань, для остаточного закріплення поданого матеріалу.
Тест "Сила Ампера"
Розв’язування задач
Розглянемо задачу з п. 4 «Учимося розв’язувати задачі» з підручника на сторінці 65 та проаналізуємо розв’язок.
Задача
Щоб визначити магнітну індукцію магнітного поля, створеного підковоподібним магнітом, учні за допомогою проводів підвісили між полюсами магніту алюмінієвий провідник завдовжки 8 cм і масою 6 г. Коли в провіднику йшов струм силою 3 А, провідник відхилявся на кут 45° від вертикалі. Який результат отримали учні? Магнітне поле на ділянці, де розташований провідник, вважайте однорідним і вертикальним.
Домашнє завдання
Вправи до онлайн уроку «Сила Ампера», які вкаже ваш учитель фізики.
Наприклад, Вправа 11, завдання 1, 2, 3 за підручником «Фізика 11 клас, В. Г. Бар’яхтар, С. О. Довгий». Також законспектуйте задачу з п. 4 §11.