Вихревые токи и их использование в технике. Решение задач - ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ - ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

Задачи урока: ввести понятие о токах Фуко, представление о демпфировании; совершенствовать знания о магнитной записи информации; продолжить формирование умения решать задачи на закон электромагнитной индукции; раскрыть роль теории для развития техники; продолжить развитие творческих способностей при организации индивидуальной работы.

План урока

Этапы урока	Время, мин	Приёмы и методы
I. Организационный момент II. Изложение нового материала III. Решение задач IV. Подведение итогов. Домашнее задание	1 15—20 20—25 1—2	Информация учителя Рассказ. Демонстрация опытов. Беседа. Работа с рисунками и таблицей Записи в тетрадях и на доске. Эксперимент Сообщение учителя

I. Учитель рассказывает план работы на уроке.

II. Формы изучения нового материала желательно разнообразить. Можно предложить школьникам подготовить два кратких выступления с постановкой эксперимента. Изложим последовательность изучения токов Фуко. Индукционные токи велики в массивных проводниках из-за малости их сопротивления. Большие токи дают большой нагрев проводников. Индукционные печи (опыт учителя); применение токов Фуко в технике, медицине и др. (табл. 6). Способы уменьшения вихревых токов; опыт с маятником Вальтенгофена; вывод о единстве положительных и отрицательных сторон явления возникновения индукционных токов. Опыт по демонстрации принципа действия магнитного успокоителя (демпфера); общие выводы.

После краткого введения, когда учитель рассказывает о токах Фуко, проводится опыт (рис. 30).

Вопросы для обсуждения: на основе чего мы делаем вывод о прохождении тока по алюминиевому кольцу? Какова может быть единственная причина нагревания кольца? Какое из колец — алюминиевое или стальное — нагревается сильнее и почему?

Далее ставят опыт по демонстрации принципа действия индукционной печи. Используют стандартное оборудование из набора универсального трансформатора.

Учащимся предлагают экспериментальное задание: поясните, почему при вращении постоянного магнита (рис. 31) начинает вращаться диск. Где возможно использование этого явления? Оборудование: прибор для демонстрации действия вихревых токов и принципа действия спидометра.

Таблица 6

Применение вихревых токов

Индукционные печи Модель печи Индукционные нагреватели 1 — полые металлические трубы; 2 — провод в изоляции; 3 — рама для крепления Асинхронные двигатели Схема, поясняющая принцип работы двигателя: вращающийся магнит создаёт переменный магнитный поток, в замкнутом витке об возникает индукционный ток; взаимодействие магнитного поля и индукционного тока приводит к возникновению пары сил

Демпфирование электроизмерительных приборов Модель демпфера: 1 — металлическая пластина; 2 — постоянный магнит Электросчётчик 1, 2 — обмотки; 3 — алюминиевый диск, в котором индуцируются вихревые токи; 4 — магнит для демпфирования Спидометр. Тахометр Модель спидометра

Как бороться с вихревыми токами — следующая учебная проблема.

Вопросы: почему не нагревается сердечник трансформатора, а нагреваются кольцо 1 и металлический стержень 2 (рис. 32)? Почему колебания сплошного маятника (рис. 33) быстро затухают? Какую роль выполняет алюминиевая рамка, на которую намотана катушка, в работе прибора магнитоэлектрической системы? Разработайте и проведите опыты по выявлению демпфирующей (успокоительной) роли этой рамки. Оборудование: демонстрационный вольтметр, выпрямитель В-24М, магнит (лучше от списанного гальванометра).

Продолжается формирование представлений о магнитной записи информации, начатое в предыдущей теме. Последовательность изложения вопроса о применении ферритов такова: повторение основного свойства ферритов, демонстрация опыта (рис. 34) с движением алюминиевого 1 и ферритового 2 колец в магнитном поле (ферритовое кольцо не нагревается), рассказ о применении ферритов.

III. Организуется групповое, коллективное или индивидуальное решение качественных задач.

1. Как и почему изменятся качания магнитной стрелки (керамического магнита), подвешенной на нити, если снизу к ней поднести массивную медную пластинку?

2. Почему колебания стрелки прибора магнитоэлектрической системы затухают быстрее, если его клеммы замкнуты?

3. Одинаковая ли работа совершается при внесении магнита в замкнутую или разомкнутую катушку?

4. Упр. на с. 45 (5).

IV. Домашнее задание: § 8, 9*, 10*; упр. на с. 46 (ЕГЭ); индивидуально — П., № 613.