Явление электромагнитной индукции

Тема урока:
Явление электромагнитной индукции

Цели урока:
Познакомиться с явлением электромагнитной индукции;
Рассмотреть опыты Фарадея;
Выяснить что такое переменный электрический ток и условие его существования;
Познакомиться с применением переменного тока в быту и технике.

Содержание:
Вопросы для повторения;
Изучение нового материала;
Создание электрического тока с помощью магнитного поля;
Исследовательская работа;
Опыты Фарадея;
Явление электромагнитной индукции;
Применение явления электромагнитной индукции;
Получение переменного электрического тока;
Электромеханический индукционный генератор;
Устройства и принцип действия электромеханического индукционного генератора;
Использование генераторов в промышленности;
Вопросы для закрепления;
Итог урока.
Домашнее задание.

Исследовательская работа.
Задание 1
Что произойдёт, если вынести магнит из катушки? Сделайте вывод.
Задание 2
К чему приведёт изменение полюса вводимого в катушку постоянного магнита на противоположный в показанном ранее опыте? Ваш вывод?
Задание 3
Какой будет результат, если магнит вводить в катушку, замкнутую на гальванометр, быстро? Медленно? Сделайте вывод.
Задание 4
Что будет, если магнит ввести в катушку и, не вынимая, поворачивать вокруг вертикальной оси? Ваш вывод?
Задание 5
К чему приведёт увеличение числа витков, а затем их уменьшение в катушке? Ваш вывод?

Майкл Фарадей
«Превратить магнетизм в электричество»
Английский ученый Майкл Фарадей
проводил свои опыты в течение 10 лет,
прежде чем утвердительно ответил на этот вопрос
и пришел к выводу о существовании явления э/м индукции.
Его опыт обобщил и перевел на язык формул Дж.Максвелл,
т.к. в книге Фарадея не было ни одной формулы!
1831 г. - Фарадей обнаружил, что в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля возникает индукционный ток.

Явление электромагнитной индукции:
При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника,
в этом проводнике возникает индукционный (или наведенный) электрический ток,
существующий в течение всего процесса изменения магнитного потока.

ОПЫТЫ ФАРАДЕЯ
по обнаружению явления электромагнитной индукции: (или наоборот)
движение магнита относительно катушки

Движение катушек относительно друг друга

Изменение силы тока в цепи первой катушки
( с помощью реостата или замыканием и размыканием выключателя)

Вращение контура в магнитном поле

Вращение магнита внутри контура

Применение явления электромагнитной индукции
Открытие электромагнитной индукции принадлежит к числу самых замечательных научных достижений первой половины XIX в. Оно вызвало появление и бурное развитие электротехники и радиотехники. На основании явления электромагнитной индукции были созданы мощные генераторы электрической энергии, в разработке которых принимали участие ученые и техники разных стран. Среди них были и наши отечественные ученые: Эмилий Христианович Ленц, Борис Семенович Якоби, Михаил Иосифович Доливо-Добровольский и другие, внесшие большой вклад в развитие электротехники.

Получение переменного электрического тока
Переменный ток - электрический ток, периодически меняющийся со временем по модулю и направлению.
Для получения переменного тока используют электромеханические индукционные генераторы, в которых механическая энергия преобразуется в электрическую.

Устройство электромеханического индукционного генератора
Основные части генератора:
1.Электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле.
2.Обмотка (вращающаяся рамка).
Неподвижная часть генератора, аналогичная контуру, называется статором, а вращающаяся, т.е. магнит, – ротором.

Устройство статора Устройство ротора

Общий вид генератора переменного тока

Производство энергии на электрических станциях с помощью электромеханических индукционных генераторов
Существует два основных типа электростанций: тепловые и гидроэлектростанции.
На тепловых электростанциях ротор генератора вращается с помощью паровой турбины, на гидроэлектростанциях – с помощью водяной турбины.

Устройство гидрогенератора
1-статор
2-ротор
3-водяная турбина
Гидроэлектростанции дают около 20% всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии.

Тепловая электростанция
На тепловых электростанциях источником энергии служит топливо: уголь, газ , нефть, мазут, горючие сланцы. Роторы электрических генераторов приводятся во вращения паровыми и газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания. Наиболее экономичными являются крупные тепловые паротурбинные электростанции (ТЭС).

Стандартная частота переменного тока, применяемого в промышленности и осветительной сети в России и многих других странах, равна 50 Гц. Это означает, что на протяжении 1 с ток 50 раз течет в одну сторону и 50 раз в другую. В некоторых странах (например США) стандартная частота переменного тока равна 60 Гц.

Вопросы для закрепления
В чем заключается явление электромагнитной индукции?
Опишите эксперименты, в которых обнаруживается явление электромагнитной индукции;
Какие условия необходимы для существования явления электромагнитной индукции?
В чем важность открытия явления электромагнитной индукции?
Какой электрический ток называется переменным?
Где используют переменный электрический ток?
Что называется генератором переменного тока? Какие типы генераторов существуют?
Расскажите об устройстве и принципе действия промышленного генератора;
Какова стандартная частота промышленного тока, применяемого в России и многих других странах?

Итог урока
Явление электромагнитной
индукции.
Опыты Фарадея.
Применение явления
электромагнитной индукции.
Получение переменного
электрического тока.
Использование генератора в
промышленности.