Электромагнитные явления примеры в жизни. Изучение темы: «Электромагнитные явления

Приветствую вас дорогие читатели. Много тайн в себе скрывает природа. Одним тайнам человеку удалось найти объяснения, а другим нет. Магнитные явления в природе происходят на нашей земле и вокруг нас, а мы их порой попросту не замечаем.

Одно из таких явлений можно увидеть, взяв в руки магнит и направив его на металлический гвоздь или булавку. Увидеть, как они притянутся друг к другу.

Многие из нас еще помнят со школьного курса физики опыты с этим предметом, обладающим магнитным полем.

Надеюсь, вы вспомнили, что такое магнитные явления? Конечно — это способность притягивать к себе другие металлические предметы, имея магнитное поле.

Рассмотрим магнитную железную руду, из которой и делают магнит. Такие магниты наверняка есть у каждого из вас, на дверце холодильника.

Вам наверно будет интересно узнать, а какие бывают еще магнитные природные явления? Из школьных уроков по физике мы знаем, что поля бывают магнитные и электромагнитные.

Да будет вам известно, что магнитный железняк в живой природе был известен еще до нашей эры. В это время и был создан компас, который китайский император использовал во время своих многочисленных походов и просто морских прогулок.

Переводится с китайского языка слово магнит как любящий камень. Удивительный перевод, не правда ли?

Христофор Колумб, использующий магнитный компас в своих путешествиях, заметил, что географические координаты влияют на отклонение стрелки в компасе. Впоследствии, этот результат наблюдения привел ученых к выводу, что и на земле имеются магнитные поля.

Влияние магнитного поля в живой и неживой природе

Уникальная способность перелетных птиц с точностью находить места их обитания всегда была интересна ученым. Магнитное поле земли помогает им безошибочно прокладывать . Да и миграции многого ряда животных зависят от этого поля земли.

Так свои «магнитные карты» имеют не только пернатые, но и такие животные как:

• Черепахи
• Морские моллюски
• Лососевые рыбы
• Саламандры
• и многие другие животные.

Ученые выяснили, что в теле живых организмом есть специальные рецепторы, а так же частицы магнетита, которые помогают чувствовать магнитные и электромагнитные поля.

Но как именно любое живое существо, живущее в дикой природе, находит нужный ориентир, однозначно не могут ответить ученые.

Магнитные бури и их влияние на человека

Мы уже знаем о магнитных полях нашей земли. Они защищают нас от воздействия заряженных микрочастиц, которые долетают до нас с Солнца. Магнитная буря это не что иное – это внезапное изменение защищающего нас электромагнитного поля земли.

Не замечали, как у вас иногда внезапная резкая боль стреляет в головной висок и тут же появляется сильнейшая головная боль? Все эти болезненные симптомы, происходящие в организме человека, указывают на наличие этого природного явления.

Это магнитное явление может продолжаться от часа до 12 часов, а может быть и кратковременным. И как подмечено врачами, в большей степени этим страдают уже немолодые люди с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Подмечено, что в продолжительную магнитную бурю увеличивается количество инфарктов. Есть ряд ученых, которые отслеживают появление магнитных бурь.

Так что дорогие мои читатели иногда стоит узнавать об их появлении и стараться предотвратить по возможности их ужасные последствия.

Магнитные аномалии в России

По всей огромной территории нашей земли существуют различного рода магнитные аномалии. Давайте немного узнаем о них.

Известный ученый и астроном П. Б. Иноходцев еще в далеком 1773 году изучал географическое положение всех городов центральной части России. Именно тогда он обнаружил сильную аномалию в районе Курска и Белгорода, где стрелка компаса лихорадочно вращалась. И только в 1923 году была пробурена первая скважина, которая выявила металлической руды.

Ученые и в наши с вами дни не могут дать объяснения огромным скоплениям железной руды в Курской магнитной аномалии.

Из учебников по географии мы с вами знаем, что добыча всей железной руды ведется в горных областях. А как образовались залежи железной руды на равнине — неизвестно.

Бразильская магнитная аномалия

У океанского побережья Бразилии на высоте более 1000 километров основная часть приборов у пролетающих над этим местом летательных аппаратов – самолетов и даже спутников приостанавливает свою работу.

Представьте себе оранжевый апельсин. Его кожура защищает мякоть, так и магнитное поле земли с защитным слоем атмосферы защищает нашу планету от вредного воздействия из космоса. А Бразильская аномалия похожа на вмятину в этой кожуре.

К тому же таинственные наблюдались не однократно в этом необычном месте.

Еще немало загадок и тайн земли нашей предстоит раскрыть ученым, друзья мои. Хочу вам пожелать здоровья и чтобы обошли вас стороной неблагоприятные магнитные явления!

Надеюсь, вам понравился мой краткий обзор магнитных явлений в природе. А может быть, и вы их уже наблюдали или же ощущали их действие на себе. Напишите об этом в ваших комментариях, мне будет интересно об этом прочесть. А на сегодня это все. Разрешите с вами попрощаться и до новых встреч.

Предлагаю Вам подписаться на обновления блога. А также вы можете поставить свою оценку статье по 10 системе, отметив ее определенным количеством звездочек. Приходите ко мне в гости и приводите друзей, ведь этот сайт создан специально для вас. Я уверена, что вы обязательно найдете здесь много полезной и интересной информации.

Сентябрь 2, 2017

Чтобы по-настоящему хорошо делать автозвук с должной степенью профессионализма, отвественности и безопасности (это важно, т.к. автомобиль изначально повышенное средство опасности как на дороге, так и за её пределами) необходимо уверенно знать, понимать и применять на практике базовые теоретические знания. В частности совсем не лишними (я бы даже сказал обязательными) будут теоретические знания из области физики хотя бы в рамках школьной программы. Люди, приходящие в автозвук, они различаются уровнем знаний, в том числе и базовых, а потому важно восполнить любые пробелы знания теории и, в случае проблем с базовой физикой (особенно в разделах электричества или описания звуковых явлений) - повторить их или подучить, заново осознать и приобрести в них уверенность. Это крайне необходимый этап для всех, кто так или иначе приближается к автозвуку своими силами, т.к. от него зависит правильность установки и коммутации всех компонентов, а так же соблюдение фундаментальных электрических законов, зная которые Вы превратите путешествие в мир автозвука в непременно увлекательное и радостное, наполненное новыми открытиями и неповторимой гаммой эмоций.

Без обладания основополагающими физическими знаниями в нужных областях в автозвук лезть нельзя! Это запрещено хотя бы потому, что от своих неумелых действий можно не только вывести из строя свежекупленные и обычно дорогостоящие компоненты аудио или мультимедия (это меньшее из всех зол), но так же возникает реальная опасность устроить короткое замыкание и даже пожар! Тем самым подвергая риску не только себя и свой автомобиль, но и случайных ни в чём не виноватых людей. Мы же этого не хотим, правда ведь? Риск дело благородное, но не тогда, когда поведение человека определяется глупостью по незнанию элементарных законов, которые все проходят ещё в школе. Поэтому, если Вы неуверенно чувствуете себя с базовыми науками и ощущаете пробелы освоения школьной программы, то их непременно нужно восполнить и подтянуть свои знания в нужных областях. Я не собираюсь учить основам теории физики от и до, всю необходимую информацию по этой теме можно найти в школьных учебниках для старших классов. Однако я решил сделать "выжимку" основных тем физики, с которыми непосредственно придётся столкнуться каждому, кто захочет попробовать установку автозвука в машину своими силами. Данные обучающие разделы помогут быстро и без труда освежить в памяти те знания, без которых лучше и не пытаться пробовать свои силы во избежании бОльшей беды.

Начнём повторение теории с повторения школьной программы за 8-й класс физика электромагнитные явления. Всё изложенное здесь я постараюсь написать своими словами, сделав это как можно доступнее и понятнее любому человеку, независимо от имеющейся уже базы знаний.

Электрический заряд

Мы знаем, что различные тела могут обладать электрическим зарядом, а точнее, они могут его накапливать, отдавать или переносить. Электрический заряд представляет собой физическую величину, характеризующую взаимодействие между электрически заряженными телами. В процессе взаимодействия между заряженными телами может происходить процесс электризации , т.е. разделения имеющегося электрического заряда между двумя или более электрически заряженными телами. В процессе электризации обычно какому-либо телу сообщается/передаётся заряд.

Электрические заряды условно подразделяются на положительные ("+") и отрицательные ("-"). Любое физическое тело может быть заряжено положительно или отрицательно, что объясняется строением на молекулярном уровне (если электроны покидают вещество/тело, то оно приобретает положительный заряд; а если электроны наоборот поступают в структуру частицы, тогда она приобретает отрицательный заряд). Частицы с отрицательным зарядом называются анионами , частицы с положительным зарядом называются катионами . Простое и знакомое многим правило взаимодействия зарядов: одинаковые по полярности заряды ("+" и "+") отталкиваются друг от друга, тогда как разные по полярности ("+" и "-") притягиваются друг к другу.

Проводники и диэлектрики

Электрический заряд от некого источника можно передавать другим объектам. Различные существующие материалы, предметы, объекты и т.д. обладают разной степенью проводимости: одни хорошо проводят электрический ток, другие делают это хуже, третьи практически не проводят.

• Вещества, хорошо проводящие электрический ток называются проводниками (различные жидкости, металлы).
• Вещества, которые плохо пропускают электрические заряды, или же совсем не пропускают (степень варьируется, но проводимость всегда возможна), они называются диэлектриками или же изоляторами (различные химические полимеры, газы).
• Вещества же, свойства по пропусканию электрического тока у которых могут меняться в одну или другую сторону (оно находится условно по середине между проводниками и непроводниками) называются полупроводниками (например химические элементы кремний, селен, германий).

В области автозвука практически каждый энтузиаст-любитель непременно сталкивается с проводниками, их роль выполняют соединительные провода, будь то силовые, межблочные или акустические кабели, но с точки зрения физики все они выполняют одну и ту же функцию проводников. В роли диэлектриков выступает внешняя оболочка/изоляция проводов.

Проводимость хорошо объясняется молекулярным строением. Атомы любых веществ/соединений/тел состоят из протонов (положительно заряженных частиц), нейтронов (не имеющих заряда) и электронов (отрицательно заряженных частиц). Электроны, расположенные по окружности ядра атома вокруг протонов, образуют своей совокупностью подобие электронного облака, плотность которого (о ней можно судить исключительно по количеству электронов на орбите) определяет степень проводимости того или иного элемента - чем электронов больше, тем лучше переносится заряд и наоборот.

Электрическое поле

Электрически заряженные объекты (или те, которые пропускают через себя электрический ток и находятся под напряжением) обладают ещё одной интересной характеристикой, называемой электрическим полем . Оно определяется как некая особая форма материи, образующаяся и присутствующая вокруг электрически заряженных тел или частиц. Электрическое поле имеет свойство воздействовать на другие заряженные тела или частицы (именно так поле проявляет себя) с какой-то силой, называемой электрической силой . Все электрические взаимодействия сопровождаются образованием электрического поля. Воздействие электрического поля ослабевает по мере удаления от объекта, содержащего электрический заряд по принципу обратно пропорциональной квадратичной зависимости. Так же, электрические поля разных заряженных объектов могут взаимодействовать друг с другом.

Самая маленькая неделимая частица заряда, как мы уже знаем, - называется электрон , при расчётах заряд обозначается в Кулонах. Заряд не может существовать без наличия частицы или вещества, тогда как сами частицы могут не иметь заряда (быть электрически нейтральными).

В автозвуке мы имеем возможность столкнуться с электрическим полем, которое возникает вокруг проводников тока, всё тех же проводов, а так же присутствует абсолютно во всех электронных устройствах, например в усилителях, магнитолах, LCD экранах и т.п.

Электрический ток

Явление упорядоченного и направленного движения электронов или ионов (положительных или же отрицательных зарядов) внутри проводника называется электрическим током . Движение зарядов внутри структуры тела практически никак на нём не сказывается, однако при повышении силы тока и при некоторых иных условиях возможно изменение химических, физических и механических свойств вещества/тела (особенно это касается диэлектриков).
За направление электрического тока принимается направление движения заряда от "минуса" к "плюсу". Электрический ток может существовать только при определённых условиях :

• наличия свободных зарядов
• электрического поля (которое является основным условием для приведения зарядов в движение). А для создания электрического поля необходим источник тока
• наличие замкнутой электрической цепи, составленной преимущественно из проводников электричества

Чтобы в проводнике возник электрический ток (упорядоченное направленное движение заряженных частиц) необходим источник тока - это элемент, совершающий работу по разделению заряда при помощи сторонних сил неэлектрической природы. К таким сторонним силам относятся: механические силы, химические реакции, тепловые силы или же фотоэффект в результате воздействия света на фотоэлементы.
За счёт работы сторонних сил на контактах источника тока образуется электрический заряд, создающий электрическое поле, которое в свою очередь приводит в движение свободные заряды проводников. В автомобиле классическими источниками тока является генератор в связке с аккумуляторной батареей, внутри которой и происходит описанный процесс химического разделения заряда.

Электрическая цепь

Чтобы питать некие устройства/потребители тока при наличие источника тока, необходимо собрать воедино электрическую цепь, которая в минимальном варианте будет включать в себя следующие компоненты:

• Источник тока
• Соединительные проводники (провода)
• Потребитель тока

Рабочая электрическая цель обязательно должна быть замкнутой. Цепь может состоять из большого числа мелких или крупных элементов, выполняющих определённую роль, но основной принцип сохраняется.

Для удобства понимания и оперирования принято электрические цепи изображать графически в виде схем, используя определённый набор условных обозначений, зная которые можно составлять и читать схемы любой сложности. Вот набор самых необходимых условных обозначений, которые могут пригодиться в работе с электричеством:

Серьёзное увлечение автозвуком предполагает составление подобных схем, учитывающих потребление тока, нагрузку на проводку, включение в цепь предохранительных элементов и т.д. В особо сложных случаях требуются серьёзные и ответственные подсчёты длины/сечения проводов и прочие манипуляции. Ещё физика электромагнитные явления способна рассказать нам о трёх ключевых параметрах, формирующих между собой фундаментальный закон Ома.

Сила тока

Чтобы охарактеризовать электрический ток, вводится сила тока - это физическая величина, определяющая электрический ток и равная количеству заряда проходящему через поперечное сечение проводника за единицу времени. Отсюда же выводится формула для подсчёта силы тока, где обозначения I - сила тока, q - электрический заряд (1 кулон [Кл]), t - время его прохождения по проводнику (1 секунда [с]):

Единицей силы тока считается 1 Ампер [А] .

Из вышеприведённой формулы так же можно получить значения величины заряда и времени, используя математические правила:

И

Для простоты понимания явления силы тока можно сравнить его с напором воды в водопроводном кране: чем больше открыт кран и чем больше воды проходит по трубе за секунду (единицу времени) - тем больше напор воды. По аналогии, чем больше электронов проходит по металлическому проводнику (проводу) за секунду (единицу времени) - тем больше сила тока.

Для определения силы тока в цепи используется прибор под названием амперметр . Принцип действия прибора может быть различным, но в последнее время на практике чаще всего применяются удобные портативные электромагнитные амперметры с электронным табло. В идеале вмешательство амперметра в сеть не должно сильно изменить значение силы тока, однако полностью исключить такое влияние невозможно. Амперметр включается в цепь последовательно с тем проводником, в котором требуется измерить силу тока. Так же запрещается подключать амперметр в цепь без постоянного потребителя тока в ней!

Напряжение

Кроме количественного определения заряда в какой-то точке проводника существует совсем другая характеристика, относящаяся напрямую к электрическому полю, называемой напряжением. Электрическое напряжение - это физическая величина, которая определяет работу электрического поля по перемещению зарядов из одной точки проводника в другую. Отсюда же выводится формула для подсчёта напряжения, где обозначения U - напряжение, A - работа электрического поля по перенесению заряда (1 Джоуль [Дж]), q - электрический заряд (1 кулон [Кл]):

Единицей напряжения считается 1 Вольт [V] .

Из вышеприведённой формулы так же можно получить значения работы электрического поля или величины заряда, используя математические правила:

И

Для определения напряжения тока в цепи используется прибор под названием вольтметр . Принцип действия прибора может быть различным, но в последнее время на практике чаще всего применяются удобные портативные электромагнитные амперметры с электронным табло. В идеале вмешательство вольтметра в сеть не должно сильно изменить значение напряжения и прочие параметры, однако полностью исключить такое влияние невозможно. Вольтметр включается в цепь параллельно с потребителями.

Сопротивление

Рассматривая любую электрическую цепь нельзя не учесть влияние проводника на способность хорошо или плохо проводить через себя ток. Такая способность названа термином электрическое сопротивление - это физическая величина, характеризующая свойство проводника влиять на протекающий по нему электрический ток. Данное влияние обуславливается самым разнообразным набором факторов, начиная от структуры самого проводника тока, заканчивая его размером. В простейшем смысле сопротивление объясняется так: свободные электроны в проводнике, обеспечивающие движение тока, постоянно взаимодействуют с положительно заряженными ионами в структуре кристаллической решётки проводника, тем самым замедляя направленное движение. Как раз это замедление (способность проводника "сопротивляться" протекающему току) и будет в конечном счёте характеристикой сопротивления. Прямо противоположно электрическому сопротивлению ставится как раз характеристика проводимости тока .

Сопротивление тесно связано с понятиями силы тока и напряжения. Поэтому выводится формула для подсчёта сопротивления, где обозначения R - сопротивление, U - напряжение (1 вольт [В]), I - сила тока (1 ампер [А]):

Единицей сопротивления считается 1 Ом [Ом] .

Из вышеприведённой формулы так же можно получить значения напряжения или же силы тока, используя математические правила:

И

Данная формула зависимости напряжения, сопротивления и силы тока представляет собой фундаментальный закон Ома для участка цепи , с помощью которого можно решать большое количество практических задач, в том числе и в сфере автозвука.

Закон Ома для участка цепи

Как гласит физика электромагнитные явления, три представленные выше формулы крайне важны в разделе об электричестве. Ещё раз повторим основную формулу зависимости фундаментальных параметров, относящихся к электрическому току, которая представляет собой закон Ома для участка цепи. Данное уточнение очень важно, оно означает, что мы рассматриваем лишь параметры внутри замкнутой цепи с источником тока, проводником и потребителями, притом параметры замеряются на каком-то отдельном участке, тогда как на других они могут уже отличаться.
С помощью этой формулы производится большое количество достаточно важных расчётов, для получения неизвестных значений напряжения, сопротивления или же силы тока, что крайне важно при составлении схемы аудио или мультимедиа системы в автомобиле. Формула и её вариации:

Зависимость сопротивления от параметров проводника

Сопротивление току в проводнике зависит от трёх ключевых параметров проводника:

1. Длина проводника.

   Со­про­тив­ле­ние прямо про­пор­ци­о­наль­но длине про­вод­ни­ка (l - длина проводника, в системе СИ выражается в метрах).
   Простыми словами это означает, что чем проводник/провод длиннее, тем бОльшим сопротивлением он будет отличаться.

2. Площадь поперечного сечения проводника.

   Сопротивление обратно пропорционально площади сечения проводника, таким образом: сопротивление будет тем меньше, чем площадь сечения больше.
   Площадь традиционно обозначается квадратом меры длины, чаще всего это мм2 или же см2 применимо к проводам. Представить поперечное сечение визуально не так уж трудно: разрежем/откусим провод в изоляции и посмотрим на место среза, площадь которого и будет искомым значением сечения. Площадь сечения обозначается буквой S.

3. Материал проводника и значение удельного сопротивления того или иного материала. Как известно, различные материалы по-разному пропускают через себя электрический ток, что напрямую связано с их структурой. Лучше всего ток пропускают драгоценные металлы, хуже всего различные полимеры и газовые среды, например воздух.
   Данные значения проводимости различных материалов и их сочетаний хорошо изучены и представлены в таблице удельного сопротивления материалов . Обозначается параметр символом ρ ("ро").

Исходя из вышесказанного, существует формула расчёта сопротивления проводника с учётом перечисленных параметров и выглядит она следующим образом:

Где R - сопротивление (Ом); ρ - удельное сопротивление материала; l - длина проводника (м); S2 - площадь сечения проводника (мм2). Зная какие-либо значения по этой формуле мы можем находить остальные, пользуясь математическими правилами.

Регулирование ключевых электрических параметров по закону Ома

Для управления или регулирования ключевых параметров по закону ома существует специальное устройство под названием реостат .
Принцип его работы основан на плавном изменении сопротивления в сторону возрастания или убывания последнего, а именно за счёт "включения" в работу большего или меньшего проводника по длине. За счёт этого автоматически изменяется сила тока и напряжение в сети. На основе реостатов устроены любые схемы управления, например регуляторы громкости в автомагнитолах и т.п.

Последовательное и параллельное подключение

В электрических цепях существуют два основных типа подключения потребителей питания или же резисторов (от англ. resist - сопротивление). На данных принципах держится всё построение электрических цепей самой разной сложности и количества устройств. Конечно же, в автозвуке крайне необходимо правильное понимание данных принципов подсоединения, который мы будем использовать при коммутации усилителей, магнитолы, акустических систем и т.п.

Два типа подключения:

Работа электрического тока

Когда речь заходит об электрическом токе, то нам всегда интереснее и ценнее практический результат, который можно увидеть и получить лишь в процессе некой работы. Такая работа в привычном понимании обычно является результатом превращения одного вида энергии в другой, например, электрической в механическую или тепловую и т.д. Наглядный пример с работой акустической системы/динамика, где происходит преобразование электрической энергии в механическую и тепловую, результируя образованием звуковых волн. В случае с током такую работу выполняет непосредственно электрическое поле.

Работа электрического поля определяется произведением электрического напряжения в проводнике на заряд, протекающий в нём. В виде формулы это выглядит так:

(где A - работа электрического поля [Дж], U - напряжение [В], q - заряд в проводнике [Кл]). На основании этой формулы можно так же найти напряжение или заряд, зная остальные параметры.

Электрическое напряжение:

Электрический заряд:

Вспоминая ранее полученную формулу электрического заряда (q) как произведения силы тока (I) на время (t), можно вывести окончательную формулу для расчёта работы электрического тока:

(где A - общая работа электрического тока [Дж], U - электрическое напряжение в проводнике [В], I - сила тока [А], t - время перемещения зарядов (с)). Из этой формулы так же можно вычислить напряжение, силу тока или время, зная остальные параметры.
Напряжение:

Сила тока:

Время прохождения заряда:

Таким образом, работа электрического тока представляется произведением силы тока на отдельном участке цепи, напряжению на концах отрезка этого участка и времени, за промежуток которого заряд протекает по этому участку проводника.

Мощность электрического тока

Чтобы привести понятие работы электрического тока к понятному нам виду существует термин мощности. Электрическая мощность - это работа электрического тока, совершённая за некий отрезок времени. Соответственно для нахождения мощности есть формула, которая отражает отношение совершённой работы ко времени:

(где P - электрическая мощность [Вт], A - работа электрического тока [Дж], t - время (с)).

Из вышеприведённой формулы так же можно получить значения работы или же времени, используя математические правила:

И

Так же можно вывести формулу мощность из закона Ома для участка цепи, где получится:

Т.е. электрическая мощность равняется произведению силы тока на сопротивление . Так же из закона Ома выводится и другая ценная формула, которая может пригодиться на практике:

Для измерения электрической мощности напрямую существует специальный прибор под названием ваттметр . Параметр мощности по сути характеризует производительность того или иного прибора или потребителя. Если мощность возрастает, то вместе с ней автоматически возрастает и сила тока в проводнике, при этом напряжение остаётся постоянным и не меняется.

Нагрев проводников электрическим током и закон Джоуля-Ленца

В процессе протекания электрического тока по любому проводнику (металлы, жидкости, газы) выделяется тепловая энергия, а проводник или среда нагреваются. В металлах это происходит благодаря направленному движению отрицательно заряженных частиц электронов; в жидких проводниках нагрев обусловлен движением ионов (частиц с избытком или недостатком электронов); в газовых средах (при совпадении определённых условий) нагрев так же объясняется движением ионов и электронов, при этом нагревается сама среда/пространство, где протекает электрический ток. Во всех перечисленных случаях образования тепловой энергии объясняется взаимодействием движущихся частиц в направленном движении с остальными, составляющими структуру проводника, но находящихся в покое.

От работы электрического поля соответственно зависит количество выделяемого тепла в проводнике. Чем больше сила тока, тем больше нагрев. Однако, степень выделения тепла так же зависит и от сопротивления проводника. В результате исследований была открыта формула выделения тепла в проводнике в следствие протекания по нему электрического тока, которая называется формулой Джоуля-Ленца (в честь двух учёных, одновременно открывших эту зависимость):

(где Q - количество теплоты [Дж], I - сила тока [А], R - сопротивление [Ом], t - время протекания заряда в проводнике [с]).

Формула по вычислению количества тепла полностью соответствует формуле по нахождению работы электрического тока:

Следовательно, работа электрического тока и количества выделяемого тепла соответствуют друг другу, с учётом некоторых погрешностей, не учтённых в представленных формулах.

Опасность короткого замыкания и предохранители

Электрические цепи, в частности проводники, чаще всего рассчитаны на определённую силу тока, которую они могут выдержать без последствий. В проводниках определяющим параметром будет площадь сечения. Однако никогда не исключено возникновений ситуаций, когда сила тока многократно возрастает, выходя за допустимые пределы цепи/проводника. В этом случае обычно происходит перегрев проводника и воспламенение его изолирующей проводки, что конечно же является потенциально пожароопасной ситуацией. Такое наиболее вероятно в следствии превышения числа потребителей относительно расчётных параметров цепи, а так же в результате короткого замыкания.

Под коротким замыканием понимается обычно ситуация, когда конец провода цепи под напряжением соприкасается с проводником, сопротивление которого значительно ниже сопротивления в цепи. За счёт того, что сопротивление во всей цепи становится незначительным, это приводит к мгновенному повышению силы тока и накаливанию проводника. Такая ситуация чаще всего происходит при случайном соприкасании оголённых проводов под напряжением.

Для защиты от возникновения любых потенциально опасных ситуаций (в том числе и человеческих ошибок) существуют специальные предохранители. Назначение этих элементов просто - мгновенно обесточить/оборвать линию в случае возникновения короткого замыкания или же перегрузки по току. Предохранители бывают разные по устройству: плавкие, электромеханические, полупроводниковые, на основе электронных компонентов, самовосстанавливающиеся и т.п. Однако принцип и назначение у них одинаковое и основной функцией остаётся защитная.

Различные (чаще всего плавкие) предохранители постоянно используются при построении звуковых систем в автомобиле самого разного уровня сложности. Не стоит пренебрегать этими элементами даже в случае коммутации магнитолы/головного устройства и пары динамиков, т.к. безопасность всегда должна быть в приоретете!

Магнитное поле тока

В завершении, физика электромагнитные явления обозначает связь электрических явлений с магнитными, хотя у них и различная природа. Помимо электрического поля, проводник под действием протекающего в нём тока обладает так же и магнитным полем. Это было подтверждено опытами с магнитной стрелкой вблизи проводника: когда по проводнику не протекает электрический ток - магнитная стрелка остаётся в покое, а когда по проводнику пускают ток - стрелка разворачивается и реагирует на появившееся магнитное поле. Таким образом магнитное поле появляется только в следствии протекания электрического тока, направленного упорядоченного движения электрических зарядов. А значит вокруг электрического поля всегда образуется магнитное. Так же магнитное поле способно воздействовать на другие проводники под напряжением, попадающими в область этого поля, которые начинают иначе себя вести/двигаться. Магнитное поле по форме образует окружность вокруг проводника. Линии магнитного поля исходят из северного полюса магнита и замыкаются на южном полюсе.

Магнитное поле - это некая форма материи (почти как и электрическое поле), которая образуется вокруг проводника с движущимися электрическими зарядами/протекающим электрическим током и воздействует с некоторой силой на другие заряженные частицы, попадающие в это поле. Визуально магнитное поле можно представить ореолом/сферой, окружающей проводник или же постоянный магнит.

Катушка с током и электромагниты

Классичесским и наиболее интересным излучателем сильного магнитного поля является катушка . Её конструкция довольна проста: на какое-то произвольное основание (например пластик) наматываются витки проводника без изоляции, а затем на проводник подаётся электрический ток. Катушка под током ведёт себя на манер магнита: она обращается своими концами к северному и южному полушарию соответственно, если подвесить такую катушку в воздухе.
А так же катушка способна притягивать к себе металлические предметы, в общем её характеристики условно идентичные тем, что наблюдаются у постоянных магнитов. Вокруг всей катушки образуется магнитное поле (как и вокруг обычного проводника) и его сила прямо пропорциональна количеству витков проводника на катушке и силе тока, протекающему по ней.

Магнитное действие катушки также многократно усиливается, если в её центр поместить металлический сердечник. Катушка с расположенным внутри неё металлическим сердечником называется электромагнитом .

Взаимодействие проводников с магнитным полем и электродвигатель

Магнитное поле взаимодействует с электрическим током, протекающим в проводниках. Магнитное взаимодействие между несколькими проводниками с электрическим током характеризуется в основном направленностью: если ток в двух проводниках, расположенных в непосредственной близости друг от друга, протекает в одном направлении - то такие токи притягиваются друг к другу; а если ток протекает в разных направлениях - то наблюдается эффект отталкивания. Это происходит из-за того, что каждое магнитное поле имеет свои полюса, а именно южный и северный. Соответственно, в случае взаимодействия друг с другом разноимённых полюсов происходит притяжение, а в случае взаимодействия одноимённых можно наблюдать отталкивание (происходящая закономерность похожа на взаимодействие зарядов с разными или одинаковыми знаками).

Проводник с электрическим током взаимодействует с магнитным полем другого проводника заряженного проводника, но он может так же беспрепятственно взаимодействовать и с магнитным полем постоянных магнитов. В этом случае взаимодействие аналогично: в зависимости от направления течения тока в проводнике он будет либо притягиваться, либо же отталкиваться от магнита.

В основе этого магнитного взаимодействия лежит принцип функционирования электродвигателя, который в простейшем варианте выглядит так: рамка/каркас с намотанной на неё проволкой помещается в магнитное поле. По проволке пускают электрический ток и он начинает взаимодействовать с окружающим полем, а именно вращаться в какую-либо сторону на 90 градусов (пока заканчивается взаимодействие с тем или иным полюсом). Если после полного поворота на 90 градусов поменять направление течения тока, то рамка совершит ещё один поворот на 90 градусов в том же направлении. Таким образом, постоянно меняя направление тока в рамке получается непрерывное её вращение, на основании которого и функционирует электродвигатель.

Более совершенный электродвигатель состоит из нескольких частей, оптимизированных по размеру и форме. Обычно это неподвижная часть под названием статор , состоящая из магнита с двумя полюсами; и подвижная вращающаяся часть ротор , представляющая собой видоизменённую рамку с намотанным на неё проводом под током. Вращение ротора достигается переменой направления течения тока в роторе, за счёт которого вращательный импульс от магнитного поля статора сохраняется. Конструкции электродвигателей могут слегка отличаться и меняться, но общий принцип сохраняется.

Вот так в общих чертах выглядит физика электромагнитные явления. Данный раздел крайне важен для любого человека, который рискнёт попытать счастья на поприще автозвука. Несмотря на то, что изложенная информация кажется достаточно простой и местами интуитивно-понятной, однако полное понимание написанного убережёт как и от глупых и досадных ошибок, так и поможет сберечь дорогостоящие компоненты и организовать правильную коммутацию будущей системы. В мы подробно разберём механизм колебательного и волнового движения, а так же узнаем, что из себя представляет такое явление как "звук".

Еще со времен Фарадея изучаются электромагнитные явления. Однако взаимодействие электропроводных жидкостей и электромагнитного поля внимание к себе привлекло лишь в последние годы. Основным толчком к изучению данных явлений стала астрофизика. Уже долгие годы предполагается, что основная часть материи во Вселенной находится в состоянии высокоионизированного газа или плазмы. Главные сведенья в области электромагнитной динамики были получены в результате астрофизических исследований.

Роль электромагнитных явлений в физике

В космической физике главная роль принадлежит электромагнитным явлениям, поскольку в космосе существуют магнитные поля, которые прямым образом воздействуют на движение заряженных частиц. Электромагнитные силы при определенных условиях в разы превосходят гравитационные.

Впервые электромагнитные явления были применены для передачи информации. В XIX столетии создается телеграфия. Ее суть была очень проста: любое сообщение, что состояло из цифр и букв, может передаваться при помощи набора знаков, то есть сообщение кодируется.

Все электромагнитные явления подчинены определенным закономерностям, которые характеризуют электромагнитную форму движения материи, что кардинально отличается от механической. В электронных устройствах электромагнитные явления описаны сложными взаимоотношениями и характеризуются величинами, что зависят от пространственных координат и времени. Но такое описание является слишком обширным при исследовании сложных электронных устройств.

Электромагнитные явления не считались автономными. Благодаря усилию многих ученых данные явления были сведены к механическим. Изучение механики и электромагнитных явлений привело к формированию теории относительности: тут четырехмерное пространство и время были представлены единым многообразием, а его разделение на пространство и время – условным.

Главная особенность электромагнитных явлений в системе определена изменением свойств заготовок, при переходе от одной заготовки к другой. Первичные заготовки были полностью ферримагнитными, а остальные либо частично ферримагнитными, либо вовсе немагнитными.

Изучение электромагнитных явлений требовало длительного непрерывного труда и напряжения воображения. Для того чтобы выработать правильное материалистичное понимание процессов, необходимо постоянно руководствоваться советской литературой по физике. В процессе изучения электромагнитных явлений было определено, что вокруг электрического тока всегда существовало магнитное поле. Поле и электрический ток неотделимы друг от друга.

В развитие теории электромагнитных явлений наибольший вклад внесли Максвелл и Фарадей. Только после того как Максвелл создал теорию электромагнитного поля говорилось о создании электромагнитной мировой картины. Ученый разработал теорию электромагнитного поля на основе электромагнитной индукции, что была открыта Фарадеем. Он, в свою очередь, проводил эксперименты с магнитной стрелкой и пришел к выводу, что вращение стрелки обусловлено особым состоянием окружающей среды, а не электрическими зарядами в проводнике. После этого ученый вводит понятие поля, как множества магнитных линий, что пронизывают пространство и способны выявлять и направлять электрический ток.

Теория электромагнитного поля, что была создана Максвеллом, сводилась к тому, что трансформирующееся магнитное поле вызывает появление вихревого электрического поля не только в окружающих телах, но и вакууме. Эта теория стала новым этапом в развитии физической науки. В соответствии с ней, весь мир – это электродинамическая система, которая состоит из заряженных частиц, что взаимодействуют друг с другом при помощи электромагнитного поля.

Электрические заряды движутся относительно друг друга, вследствие чего возникает дополнительная магнитная сила. Электромагнитная сила – это объединение магнитной и электрической силы. Электрические силы соотносятся с движущимися и покоящимися зарядами, а магнитные – только с движущими. Многообразие зарядов и сил описаны в уравнениях Максвелла, что стали в будущем уравнениями классической электродинамики.

Эти уравнения положили начало закону Кулона, который идентичен закону всемирного тяготения Ньютона. Закон Кулона выглядит следующим образом:

$F_k = k\frac{q_1q_2}{r^{2}}$

Закон всемирного тяготения Ньютона выглядит следующим образом:

$F_H = G\frac{m_1m_2}{R^{2}}$

Также закон Ньютона имеет следующие утверждения:

• магнитные силовые линии не имеют начала и конца, а также они абсолютно непрерывны;
• магнитных зарядов в природе не существует;
• электрическое поле формируется при помощи электрических зарядов и переменного магнитного поля;
• магнитное поле может формироваться как при помощи переменного электрического поля, так и с помощью электрического тока.

Электромагнитные явления кардинальным образом изменили представление о материи.

Электромагнитные явления. Основные термины и формулы

Определение 1

Электрический заряд – это величина, которая характеризует свойство тел и частиц вступать в электромагнитное взаимодействие.

Существует два вида электрических зарядов:

• положительные заряды, носителями которых являются протоны;
• отрицательные заряды, носителями которых являются электроны.

Атом состоит из ядра, который, в свою очередь, состоит из нейтронов, электронов и протонов. Атом превращается в ион, если он получает или отдает несколько электронов.

Определение 2

Электризация – это процесс приобретения заряда при помощи макроскопического тела.

На данный момент существует несколько способов электризации:

• при помощи трения;
• при помощи влияния.

Определение 3

Электрическое поле – это форма материи, что существует вокруг заряженных частиц и тел, и действует на другие частицы, что имеют заряд.

Основными законами электростатики являются:

1. Закон Кулона для неподвижных зарядов: $F_k = k\frac{q_1q_2}{r^{2}}$
2. Закон сохранения заряда (для замкнутой системы): $ q_1 + q_2… + q_n = const $

Определение 4

Электрический ток – это направленное движение частиц, которые имеют электрический заряд.

Есть несколько условий, которые обеспечивают существование электрического тока:

• наличие свободных частиц, которые имеют заряд;
• наличие электрического поля.

Действие электрического поля может быть:

• тепловым;
• магнитным;
• химическим;
• световым.

Электрическое поле формируется при помощи источников тока, в которых осуществляется работа по разделению зарядов. Это происходит за счет преобразования нескольких видов энергии в энергию электрического поля.

К характеристикам участка цепи можно отнести:

1. Силу тока: $I = \frac {q}{t}=A (ампер)$ - измерение осуществляется при помощи амперметра.
2. Напряжение: $U = \frac{A}{q}= В (вольт)$ - измеряется при помощи вольтметра.
3. Сопротивление: $R = p\frac{l}{S} = Ом$ - измеряется при помощи омметра.

Закон Ома для участка цепи выглядит следующим образом:

$I = \frac{U}{R}$

Существует два вида соединения проводников: последовательное и параллельное. Последовательное соединение проводников выглядит следующим образом:

1. $I = I_1 = I_2 =…= I_n$
2. $U = U_1 + U_2+…+U_n$
3. $R = R_1 + R_2 +…+ R_n$

Параллельное соединение проводников выглядит следующим образом:

1. $ I = I_1+I_2+…+I_n$
2. $U = U_1 = U_2 =…= U_n$
3. $ \frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} +…+ \frac{1}{R_n}$

Работа тока: $A = Ult$

Мощность тока выглядит так: $P = IU$

Количество теплоты, что выделяется при прохождении сквозь проводник тока можно выразить следующим образом: $Q = I^2 Rt$

Электрический ток может существовать в различных средах:

1. В металлах осуществляется направленное движение свободных электронов.
2. В жидкостях происходит направленное движение свободных ионов, которые образуются в результате электролитической диссоциации. Закон электролиза выглядит следующим образом: $m = qk = klt$
3. В газах происходит направленное движение электронов и ионов, что образуется в результате ионизации.
4. В полупроводниках – направленное движение свободных дырок и электронов.

Определение 5

Магнитное поле – это особая форма материи, существующая вокруг заряженных движущихся частиц и тел, и действует на другие заряженные частицы и тела, что движутся в этом же поле.

Линии магнитного поля – это условные линии, вдоль которых устанавливаются оси магнитных стрелок в магнитном поле.

Интересные факты применения электромагнитных явлений

Сохранились записи, которые подтверждают, что в древние времена императора Нерона, что страдал ревматизмом, лечили электрованнами. Суть такого лечения заключалась в следующем: в деревянную кадку с водой были помещены электрически скаты. Находясь в такой ванной, человек подвергался действию электрических полей и зарядов.

В Швейцарии в прошлом столетии была изобретена электрическая няня. Под детские пеленки подкладывались изолированные металлические сети, что разделялись сухой подкладкой. Эти сети соединялись с низковольтным источником тока и с электрическим звонком. Когда подкладка становилась мокрой, цепь замыкалась, и срабатывал звонок. Это позволяло матерям сразу знать, когда нужно заменить пеленку.

В тех регионах, где встречаются сильные морозы, существовала проблема слива нефтепродуктов, поскольку их вязкость при низких температурах была слишком высокая. Тогда ученые разработали технологию электроиндукционного нагрева цистерн, которая позволяла сократить энергозатраты.

При помощи электромагнитных явлений можно было определить отпечатки пальцев человека, что держал в руках гильзы и патроны. Поместив гильзу в электрическое поле в виде электрода, на него в вакууме напылялась металлическая пленка, на которой проявлялись отпечатки пальцев, что легко поддавались идентификации.

Электромагнитные явления

электромагни́тные явле́ния в аэродинамике — процессы, связанные с ионизацией газа около летательного аппарата, в силовых установках и экспериментальном оборудовании. Учёту различных классов Э. я. посвящены специальные разделы аэрогидродинамики. Изучение движения униполярно заряженных сплошных сред в электрическом поле является предметом электрогазодинамики , а исследование движения электропроводных квазинейтральных сплошных сред в электромагнитных полях — предметом магнитогидродинамики.

Литература:
Бай Ши-и, Магнитная газодинамика и динамика плазмы, пер. с англ., М., 1964;
Рубашов И. Б., Бортников Ю. С., Электрогазодинамика, М., 1971.

В. С. Галкин.

Энциклопедия «Авиация». - М.: Большая Российская Энциклопедия . Свищёв Г. Г. . 1998 .

Смотреть что такое "электромагнитные явления" в других словарях:

В аэродинамике — процессы, связанные с ионизацией газа около летательного аппарата, в силовых установках и экспериментальном оборудовании. Учёту различных классов Э. я. посвящены специальные разделы аэрогидродинамики. Изучение движения… … Энциклопедия «Авиация»

Электромагнитные явления в аэродинамике - процессы, связанные с ионизацией газа около ЛА, в силовых установках и экспериментальном оборудовании. Учёту различных классов Э. я. посвящены специальные разделы аэрогидродинамики. Изучение движения униполярно заряженных сплошных сред в… … Энциклопедия техники

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ РАДИОЧАСТОТ - (ЭМП РЧ). Основными источниками электромагнитной энергии радиочастотного диапазона (РЧ) в производственных помещениях являются неэкранированные ВЧ блоки установок: генераторные шкафы, конденсаторы, ВЧ трансформаторы, магнетроны, клистроны, лампы… … Российская энциклопедия по охране труда

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ - электромагнитные колебания, распространяющиеся в пр ве с конечной скоростью. Существование Э. в. было предсказано англ. физиком М. Фарадеем в 1832. Англ. физик Дж. Максвелл в 1865 теоретически показал, что эл. магн. колебания распространяются в… … Физическая энциклопедия

Электромагнитные волны - Электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью. Существование Э. в. было предсказано М. Фарадеем (См. Фарадей) в 1832. Дж. Максвелл в 1865 теоретически показал, что электромагнитные колебания не… …

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ - электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью. Существование Э. в. было предсказано М. Фа радеем (М. Faraday) в 1832. Дж. Максвелл (J. Maxwell) в 1865 теоретически показал, что эл. магн. колебания… … Физическая энциклопедия

электромагнитные волны - электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды. В вакууме скорость распространения электромагнитной волны с≈300 000 км/с (см. Скорость света). В однородных изотропных средах направления… … Энциклопедический словарь

Электромагнитные волны

Электромагнитные излучения - Классическая электродинамика Магнитное поле соленоида Электричество · Магнетизм Электростатика Закон Кулона … Википедия

Электромагнитные взаимодействия - тип фундаментальных взаимодействий (наряду с гравитационным, слабым и сильным), который характеризуется участием электромагнитного поля (См. Электромагнитное поле) в процессах взаимодействия. Электромагнитное поле (в квантовой физике… … Большая советская энциклопедия

Книги

• , С. Э. Фриш , А. В. Тиморева Категория: Общие работы по физике Серия: Издатель: Лань , Купить за 828 руб
• Курс общей физики. В 3 томах. Том 2. Электрические и электромагнитные явления , С. Э. Фриш , А. В. Тиморева , Трехтомный "Курс общей физики", написанный совместно С. Э. Фришем и А. В. Тиморевой, в течение многих лет был одним из основных курсов физики, выдержал множество переизданий, в том числе на… Категория: Электричество и магнетизм Серия: Учебники для вузов. Специальная литература Издатель:

Организация исследовательской деятельности учащихся при изучении темы: «Электромагнитные явления» по физике в восьмом классе основной школы в свете требований ФГОС к результатам освоения ООП

Быстрое накопление знаний, приобретаемых

при слишком малом самостоятельном участии, не очень плодотворны.

Ученость также может родить лишь листья, не давая плодов.

Лихтенберг

ФГОС основного общего образования утвержден приказом Министерства образования и науки РФ от 17 декабря 2010 г. №1897.

Принципиальное отличие ФГОС второго поколения - ориентация на результат, который предполагает развитие личности на основе освоения универсальных способов деятельности.

Требования к результатам освоения основной образовательной программы (ООП)

(личностные, метапредметные, предметные)

Личностные – воспитание гражданской идентичности, готовности к самообразованию, формирование целостного мировоззрения, коммуникативной компетентности, толерантности, освоение социальных норм, правил безопасного поведения и т.д.

• Метапредметные – определять цели обучения, планировать пути их достижения, оценивать правильность выполнения учебной задачи, владеть основами самоконтроля, смысловое чтение, ИКТ-компетенции и т.д.
• Предметные - цели-результаты по предметным областям и предметам (опыт деятельности специфической для данной предметной области, система основополагающих элементов научного знания )

Хотя обязательное введение ФГОС для основной школы еще не наступило, необходимо уже сегодня перестраивать свою работу таким образом, чтобы создавать условия для формирования у учащихся:

• Универсальных учебных действий
• ИКТ-компетентности
• Основы учебно-исследовательской и проектной деятельности
• Основы смыслового чтения и работы с текстом

Универсальные учебные действия представляют собой систему действий обучающегося, обеспечивающую способность к самостоятельному усвоению новых знаний и умений, включая организацию учебной деятельности.

Компетентностный подход ФГОС делает акцент на деятельностном содержании образования. В этом случае основным содержанием обучения являются действия, операции , соотносящиеся не столько с объектом приложения усилий, сколько с проблемой, которую нужно разрешить. В учебных программах деятельностное содержание образования отражается в акценте на способах деятельности, умениях и навыках , которые необходимо сформировать, на опыте деятельности , который должен быть накоплен и осмыслен учащимися, и на учебных достижениях , которые учащиеся должны продемонстрировать.

Реализация компетентностного подхода невозможна без получения глубоких знаний, так как важнейшим признаком компетентностного подхода является способность обучающегося к самообучению в дальнейшем. Компетентностный подход не отрицает, но изменяет роль знаний. Знания полностью подчиняются умениям. В содержание обучения включаются только те знания, которые необходимы для формирования умений. Все остальные знания рассматриваются как справочные, они хранятся в справочниках, энциклопедиях, Интернете и др., а не в головах учащихся. В то же время, учащийся должен при необходимости уметь быстро и безошибочно воспользоваться всеми этими источниками информации для разрешения тех или иных проблем.

Таким образом, компетентностный стандарт – это стандарт результатов образования.

Компетенция – готовность человека к мобилизации знаний, умений и внешних ресурсов для эффективной деятельности в конкретной жизненной ситуации.

Предлагаю в качестве конкретного примера попытки осуществления компетентностного подхода в обучении, т.е. освоение обучающимися основ учебно-исследовательской деятельности на основе реального предметного эксперимента, организацию учебно-исследовательской деятельности при изучении темы: «Электромагнитные явления» по физике в восьмом классе основной школы. В основе организации данной учебно-исследовательской деятельности учащихся предполагалось учитывать следующие принципы:

• Создание внутренней мотивации к процессу учения на основе возбуждения интереса к изучаемому предмету
• — Деятельностный подход на основе активизации индивидуальной познавательной самостоятельности
• — Проблемное обучение
• Принцип успешности обучения
• Возможность определения объёма содержания и уровня сложности предметного материала самим обучающимся

На изучение данной темы в восьмом классе основной школы отводится семь часов. Предусмотрено проведение демонстрационных и фронтальных экспериментов; выполнение одной лабораторной работы: «Сборка электромагнита и испытание его действия».

Материал темы «Электромагнитные явления», на мой взгляд, дает возможность не просто проводить различные опыты, а организовать исследовательскую деятельность учащихся на основе использования экспериментальных заданий на всех уроках по данной теме.

Организация такой деятельности является достаточно трудоемким процессом, но далеко не напрасным. Ведь известно, что умелое проведение эксперимента является вершиной изучения физических явлений, так как требует глубоких теоретических знаний, навыков правильного обращения с приборами, умения построения графиков и грамотного расчета, умения оценивать погрешность опыта, умения анализировать и делать выводы.

Научиться всему этому можно только тогда, когда принимаешь непосредственное участие в практической деятельности. Поэтому, чем чаще учащиеся будут обращаться к экспериментальным заданиям, тем выше будет качество их знаний, так как приобщение к исследовательской деятельности, возможность что-то сделать своими руками развивает к тому же интерес к предмету и помогает лучше его усвоить. Таким образом, на уроках физики создается реальная возможность формирования универсальных умений и навыков, которые учащиеся могут применить и на других предметах, и во внеучебных, жизненных ситуациях.

Экспериментальные задания, предлагаемые при изучении данной темы в базовом восьмом классе, не являются сложными. Они не основаны на установлении количественных закономерностей и требуют лишь качественного объяснения. Но это ничуть не умаляет их достоинств. Выполнение таких заданий в большей степени требует от учащихся проявлять самостоятельность, развивает умение анализировать свою работу и делать выводы, что пока для восьмиклассников представляет определенную трудность. И, конечно, выполнение таких заданий развивает навык работы с приборами и поддерживает интерес учащихся к изучению электромагнитных явлений. Предлагаемые экспериментальные задания не являются чем-то новым, они общеизвестны. Но при этом некую новизну им придает характер их использования. Так же от учащихся требуется помимо выполнения непосредственного экспериментального задания, самостоятельное теоретическое объяснение его на основе изучения текста учебника. Предлагается рассмотреть и представить по желанию дополнительный материал по данной теме из других источников. На каждом уроке учащиеся имеют возможность афишировать приобретенные знания. Развитию коммуникативных способностей способствует работа учащихся в паре и группе. Конечно, успешное изучение данной темы посредством учебно-исследовательской деятельности, должно предваряться систематическим обращением к выполнению различных классных и домашних экспериментальных заданий.

Поурочное распределение материала темы «Электромагнитные явления»

1. Постоянный магнит и проводник с током.

2. Магнитное поле на бумаге.

3. Сравнение магнитного поля соленоида и постоянного магнита.

4. Вездесущие электромагниты.

5. Проводник с током в магнитном поле.

6. Катушка с током в магнитном поле.

7. Электромагнитный мир.

Экспериментальная и методическая поддержка темы.

1. Лабораторное оборудование: постоянные магниты, компас, мелкие металлические тела, источник тока, реостат, амперметр, соединительные провода, ключ, компас, железные опилки, плотный лист бумаги, проволочный виток, соленоид, металлические сердечник и скрепка, динамометр, модель электродвигателя.

2. Раздаточный материал (ход экспериментальных исследований)

3. Компьютерная поддержка уроков. Используются готовые продукты: «Образовательный комплекс «Подготовка К ЕГЭ 10-11 класс», «Физика в картинках».

УМК учащихся

• А.В. Перышкин. Физика 8. Дрофа. М. 2002
• Г.Н. Степанова, А.П. Степанов. Сборник вопросов и задач по физике. Основная школа. «Валери СПД» СПб. 2001

Содержание уроков

Урок №1

Постоянный магнит и проводник с током.

Цель урока.

Ввести понятие магнитного поля.

Задачи урока:

• убедиться в том, что магнитное поле образуется вокруг постоянного магнита и проводника с током;
• выяснить, можно ли обнаружить магнитное поле с помощью органов чувств;
• имеет ли магнитное поле направление, и можно ли усилить или ослабить его действие.

Ход урока.

Постановка цели урока.

Электрические явления уже достаточно подробно рассмотрены. Приступаем к изучению явлений магнитных и постараемся убедиться в том, что эти явления взаимосвязаны и что новая тема не случайно носит название «Электромагнитные явления». По мере изучения этой темы будем вести исследовательский дневник. Разделим его пополам. В одной половине будут представлены результаты опытов, в другой - их теоретические объяснения. На последнем уроке проведем конкурс дневников.

Вы уже не раз собирали электрические цепи и знакомились с особенностями протекания в них электрического тока, и не раз в своей жизни пользовались постоянными магнитами. Давайте выясним, есть ли что-то общее у постоянного магнита и проводника с током?

Что вы знаете из своего жизненного опыта о свойствах постоянных магнитов? Уточним ваши знания с помощью опыта.

Экспериментальное исследование №1

Постоянный магнит

Цель исследования : определить, какими свойствами обладает постоянный магнит.

Оборудование: постоянный магнит, компас, мелкие металлические тела.

Ход исследования .

1. Поднесите постоянный магнит по очереди к карандашу, резинке и к разным металлическим телам.

Понаблюдайте, что будет происходить.

2. Добейтесь максимально возможного притяжения тел магнитом.

Обратите внимание на то, к каким частям магнита притянулись эти тела.

3. Поднесите магнитную стрелку с разных сторон к магниту.

Понаблюдайте за поведением стрелки компаса.

4. По результатам ваших наблюдений сформулируйте основные свойства постоянного магнита.

Проводник с током

Цель исследования : выяснить, что объединяет постоянный магнит и проводник с током.

Ход исследования .

1. С помощью органов чувств исследуйте пространство вокруг постоянного магнита и вокруг какого-нибудь тела (линейки, карандаша).

2. С помощью компаса исследуйте пространство вокруг постоянного магнита и вокруг какого-нибудь тела (линейки, карандаша).

Сделайте вывод о результатах вашего опыта.

3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источника тока, реостата, амперметра, ключа и соединительных проводов, соединив все элементы последовательно:

• Расположите любой соединительный провод над стрелкой компаса параллельно его стрелке на небольшом расстоянии, не замыкая цепи (компас лежит на столе). Отклоняется ли при этом стрелка компаса?
• Замкните цепь, пронаблюдайте, что произойдет со стрелкой компаса.
• Уберите компас, разомкните цепь. Попробуйте определить с помощью органов чувств, меняется ли что-либо при замыкании цепи.

4.Сделайте вывод по результатам исследования.

(Постоянный магнит и проводник с током взаимодействуют с магнитной стрелкой)

Работа с учебником . (компьютерная модель опыта Эрстеда)

• Кто и когда впервые произвел опыт с проводником с током и магнитной стрелкой?
• Что же действовало в нашем исследовании на магнитную стрелку, отклоняя ее?
• Как теперь можно ответить на вопрос: что объединяет постоянный магнит и проводник с током?

Можно ли обнаружить магнитное поле с помощью органов чувств?

А как его можно обнаружить?

Итог урока.

Обнаружен объект невидимка. Какой? Где? С помощью чего? Что о нем стало известно?

Домашнее задание

Используя материал 56 и 59 параграфов учебника, дайте теоретическое объяснение результатам ваших опытов.

Урок №2

Магнитное поле на бумаге.

Цель урока .

Познакомить с графическим способом изображения магнитных полей.

Задачи урока.

• Выяснить, имеет ли магнитное поле направление и можно ли усилить или ослабить его действие.
• Ввести понятие магнитных линий.
• Выяснить, какую роль играют железные опилки
• Рассмотреть картину магнитных линий постоянного магнита и проводника с током.

Ход урока

Постановка цели урока.

Узнали о существовании магнитного поля. Оказывается, физики давно научились изображать на бумаге объект невидимку, пользуясь определенными правилами. Давайте выясним, что послужило основой для создания этих правил и как можно изображать магнитные поля на бумаге. Для этого опять проведем экспериментальные исследования, но сначала вспомним, что уже знаем о магнитном поле, и определим, что еще предстоит узнать.

Афиширование дневников. Сравнение и уточнение выводов. Внесение дополнений. Обсуждение гипотезы Ампера. Главный вывод: магнитное поле образуется вокруг движущихся электрических зарядов.

Итак, можно ли обнаружить магнитное поле с помощью органов чувств? Какой еще объект нельзя обнаружить с помощью органов чувств? Что является его источником?

Вернемся к полю магнитному. Как же его можно обнаружить? Достаточно ли этих знаний для того, чтобы изображать магнитное поле на бумаге? Что о нем нужно знать еще?

Можно ли ослабить или усилить его действие?

Имеет ли оно направление?

Для ответа на эти вопросы проведем следующее исследование.

Экспериментальное исследование №3

Магнитное поле

Цель исследования : выяснить, имеет ли магнитное поле направление и можно ли усилить или ослабить его действие.

Оборудование: постоянный магнит, источник тока, реостат, амперметр, соединительные провода, ключ, компас.

Ход исследования

1.Поднесите компас с разных сторон к постоянному магниту.

Одинаково ли ведет себя стрелка компаса?

2.Установите стрелку компаса вблизи краев магнита и посередине его. Понаблюдайте за поведением стрелки в каждом случае.

3.Подберите расстояние, на котором постоянный магнит не действует на стрелку. Добавьте к нему еще один магнит. Понаблюдайте, что произойдет.

4.Проделайте несколько раз опыт Эрстеда, меняя направление и силу тока в проводнике. Понаблюдайте за поведением стрелки компаса в каждом случае.

5. Запишите выводы по результатам исследования.

Итак, магнитное поле может действовать сильнее или слабее, и в разных направлениях. Следовательно, оно может быть слабым или сильным и имеет направление. И все это нужно учесть при изображении его на бумаге.

Так как магнитная стрелка в магнитном поле ориентируется определенным образом, то логично было бы связать направление магнитного поля с определенным направлением магнитной стрелки.

Физики так и поступили, и за направление магнитного поля приняли направление, совпадающее с направлением, которое указывает северный полюс магнитной стрелки. Так же они договорились изображать магнитное поле с помощью линий, вдоль которых располагаются оси маленьких магнитных стрелок. Назовем их магнитными линиями. Направление магнитных линий в каждой точке поля совпадает с направлением, которое указывает северный полюс магнитной стрелки. Определить характер расположения магнитных линий помогли обыкновенные железные опилки. Почему? Давайте выясним!

Экспериментальное исследование №4

Железные опилки

Цель исследования: выяснить, какую роль играют железные опилки при изучении магнитного поля.

Оборудование: постоянный магнит, железные опилки, плотный лист бумаги.

Ход исследования

1. Положите лист бумаги на карандаш. Насыпьте на бумагу железные опилки. Аккуратно постучите по листу бумаги. Понаблюдайте, что будет происходить.
2. Повторите свои действия, взяв вместо карандаша постоянный магнит.
3. Аккуратно переверните магнит под листом бумаги, не трогая опилки.
4. Сравните густоту расположения железных опилок.
5. Сделайте вывод о поведении железных опилок в магнитном поле.
   Работа с учебником.
   Что общего в расположении магнитных линий постоянного магнита и проводника с током?
   Как можно изменить направление магнитных линий проводника с током и постоянных магнитов?
   Демонстрация и обсуждение видеосюжета: магнитные линии прямого проводника с током.
   Продолжение исследования №4.
6. Получите картину магнитных линий между одноименными полюсами магнитов.
7. Направьте магниты разноименными полюсами друг к другу.
8. Понаблюдайте, что при этом произойдет.
9. Объясните свои наблюдения.

Итог урока.

С помощью чего изображают графически магнитные поля? Правила, по которым получают картины различных магнитных полей, условны или основаны на опыте (демонстрация компьютерных моделей)?

Домашнее задание

• Используя материал 56 и 57 параграфов учебника, внесите нужные на ваш взгляд дополнения в дневники по содержанию урока.
• Из сборника задач выполните №1849 и № 1880.

Урок №3

Сравнение магнитного поля соленоида и постоянного магнита.

Цель урока:

исследовать и сравнить магнитное поле катушки с током

с магнитным полем постоянного магнита.

Задачи урока:

выяснить, при каких условиях вокруг проволочной катушки образуется магнитное поле;

от чего зависит картина магнитного поля соленоида.

Ход урока.

Магнитные поля можно изображать графически. Как?

Попробуем теперь по известной картине магнитного поля предсказать его свойства. Свои выводы проверим опытным путем. Для этого сравним картину магнитного поля катушки с током (соленоида) с картиной магнитного поля полосового магнита.

Демонстрация компьютерной модели (диск: «Физика в картинках»):

изображение магнитных полей постоянного магнита и соленоида.

Анализ модели.

Сравнивая густоту магнитных линий у обоих тел можно выделить …(полюса)

И у постоянного магнита, и у соленоида есть еще область, где магнитное поле …(однородно)

Итак, в данном случае, картины магнитных полей полосового магнита и катушки с током …(одинаковы). Будут ли их свойства одинаковы?

Всегда ли картины этих полей будут аналогичны?

Проведем экспериментальное исследование.

Экспериментальное исследование №5

Соленоид

Цель исследования:

• проверить, будут ли одинаковыми свойства магнитных полей полосового магнита и соленоида;
• выяснить, как можно изменить свойства магнитного поля соленоида.

Оборудование: источник тока, проволочный виток, соленоид, реостат, амперметр, соединительные провода, ключ, компас, металлический сердечник.

Ход исследования

1.Опыты с проволочным витком:

• С помощью имеющегося оборудования создайте у проволочного витка магнитное поле (используйте все приборы, которые можно включить в электрическую цепь).
• Убедитесь, что оно есть. Определите его направление.
• Определите, есть ли полюса у витка с током.
• Сделайте вывод о характере магнитного поля витка с током.
• Поменяйте направление тока в витке.
• Выясните, изменилось ли его магнитное поле?

2.Опыты с соленоидом:

• Повторите опыты, взяв вместо витка катушку (соленоид).

• Изменился ли характер магнитного поля?
• Используя реостат, усильте магнитное поле соленоида.
• Убедитесь в том, что оно стало сильнее.
• Вставьте металлический сердечник в соленоид.
• Определите, как при этом изменился характер магнитного поля соленоида.

3.Сделайте вывод по результатам исследования в соответствие с его целью.

Итог урока.

Возвращение к компьютерной модели.

Так всегда ли картины магнитных полей постоянного магнита и соленоида будут одинаковы?

Объяснение меняющихся на слайде картин магнитных линий соленоида.

Можем ли мы так же легко менять картину магнитных линий полосового магнита?

Постоянные магниты можно ли также назвать естественными магнитами. А соленоид? (искусственный магнит). Создан такой магнит с помощью электрического тока. Поэтому такие магниты называются еще электромагнитами.

Домашнее задание:

• Узнайте, кто и когда изобрел первый электромагнит, где сегодня применяются электромагниты, найдя информацию в учебнике или других источниках (параграф № 58).
• Так же предложите свои способы использования электромагнитов.
• Из сборника задач выполните № 1895.

Урок №4

Вездесущие электромагниты.

Цель урока : рассмотреть применение электромагнитов.

Задачи урока:

• выяснить, как можно управлять электромагнитами
• разобрать конкретные случаи применения электромагнитов
• определить преимущества электромагнитов перед постоянными магнитами

Ход урока

1.Постановка цели урока.

Выполняя домашнее задание, наверняка убедились, что электромагниты нашли очень широкое применение. Давайте выясним, почему это стало возможным, и на конкретных примерах определим преимущества электромагнитов.

Начнем с разбора домашней задачи. Что предлагалось исследовать в этой задаче? Какие вы можете предложить способы исследования. Давайте теперь проведем аналогичное исследование.

Экспериментальное исследование №6

Электромагниты

Цель исследования : выяснить, как зависит сила взаимодействия электромагнита с металлической скрепкой от силы тока в его обмотке.

Оборудование: источник тока, соленоид, реостат, амперметр, соединительные провода, ключ, металлические сердечник и скрепка, динамометр.

Ход исследования

1.Составьте план исследования.

2.Проведите его.

3.Сделайте вывод по результатам вашего исследования в соответствие с его целью (предполагается анализ графического представления результатов исследования).

Работа в группах.

1. Сообщите о результатах ваших исследований.
2. Приведите известные вам примеры применения электромагнитов.
3. Приведите свои примеры применения электромагнитов.
4. Объясните действия электромагнитов, рассмотренных в задании №9 учебника. (Сопровождаются демонстрацией или видеосюжетом.)
5. Дайте объяснение возможности широкого применения электромагнитов.

Итог урока.

Урок назывался: «Вездесущие электромагниты». Оправдал ли он свое название? Аргументируйте свой ответ. Запишите кратко свои аргументы.

Домашнее задание.

• Убедитесь, что в вашем дневнике все в порядке.
• Выполните упражнение № 28 учебника.
• Из сборника задач выполните № 1905 и № 1907.

Урок №5

Проводник с током в магнитном поле.

Цель урока : рассмотреть действие магнитного поля на проводник с током.

Задачи урока:

• Выяснить, что будет происходить с проводником с током, если его внести в магнитное поле.
• Определить от чего зависит модуль и направление силы Ампера.
• Выяснить, как можно заставить поворачиваться виток с током в магнитном поле.

Ход урока

Разбор и корректировка домашнего задания.

Афиширование дневников и выполненных заданий.

Постановка цели урока.

Использование магнитного поля не ограничивается только работой электромагнитов. Все вы знаете об использовании электрических двигателей. Настала пора разобраться, как они работают. Для этого необходимо выяснить, как ведет себя проводник с током в магнитном поле.

Проведем опыты.

Экспериментальное исследование №7

Проводник с током в магнитном поле

Цель исследования : выяснить, что происходит с проводником с током в магнитном поле.

Оборудование: источник тока, проволочный виток, реостат, амперметр, соединительные провода, ключ, постоянный дугообразный магнит.

Ход исследования

1. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источника тока, реостата, амперметра, проволочного витка, ключа и соединительных проводов, соединив все элементы последовательно.

• Соберите электрическую цепь по этой схеме.
• Наденьте виток на постоянный магнит.
• Замкните цепь. Пронаблюдайте, что при этом будет происходить с витком.
• Повторите опыты, изменив положение магнита.
• Повторите опыты, используя два магнита, сложенные вместе одноименными полюсами.
• Пронаблюдайте, какие изменения произойдут.
• Повторите опыты, меняя по очереди направление и силу тока в витке.
• Сделайте вывод о том, что и как происходит с витком с током в магнитном поле.
• Попробуйте заставить виток с током поворачиваться в магнитном поле.
• Объясните, как вы этого добились.
• Расскажите о своих наблюдениях и выводах (показ демонстраций с прямым проводником с током в магнитном поле).

Итог урока.

• Итак магнитное поле можно обнаружить не только по его действию на магнитную стрелку, но и по действию на ….? Модуль и направление силы, действующая на проводник с током в магнитном поле зависит от…? Действие магнитного поля на помещенный в него проводник с током используется в электрических двигателях. На следующем уроке познакомимся подробнее с их устройством.

Домашнее задание.

• Используя материал 61 параграфа, объясните ход опытов, изображенных на рисунках 113 и 114 учебника;
• приведите примеры применения электрических двигателей;
• узнайте, кто и когда изобрел первый электрический двигатель, пригодный для практического применения.
• Не забывайте о своих дневниках!

Урок №6

Катушка с током в магнитном поле

Цель урока: Рассмотреть устройство и принцип работы электрических двигателей и электроизмерительных приборов.

Задачи урока:

• Выяснить, как практически можно осуществить вращение проводника с током в магнитном поле.
• Рассмотреть устройство технического электродвигателя.
• Определить преимущества электрических двигателей перед тепловыми.
• Рассмотреть устройство электроизмерительных приборов.

Ход урока

Разбор, корректировка домашнего задания и постановка цели урока.

Выяснили, что магнитное поле действует на помещенный в него проводник с током. И как уже убедились, может даже его поворачивать!

Приведите примеры применения электрических двигателей. Вспомните, к чему приводит их действие. Как вы думаете, какой характер движения проводника с током используется в электрических двигателях?

Давайте выясним, как же можно заставить вращаться проводник с током в магнитном поле? И познакомимся, наконец, с устройством технических электродвигателей и других приборов, в которых используется вращение

проводника с током в магнитном поле.

Вспомним, почему виток с током поворачивался в магнитном поле. Что нужно предпринять, чтобы он не просто поворачивался, а еще и вращался?

Экспериментальное исследование №8

Цель исследования : выяснить, как технически осуществляется вращение рамки с током в магнитном поле.

Оборудование: модель электрического двигателя.

1. Сформулируйте условия, при которых рамка с током будет вращаться в магнитном поле.

2. Рассмотрите модель электродвигателя (демонстрация видеосюжета).

3. Назовите устройства позволяющие рамке с током вращаться в магнитном поле и объясните, как они действуют.

Работа с учебником.

1.Заполнить таблицу.

Основные части электродвигателя

Назначение

Устройство

2. Определите преимущества электрических двигателей перед тепловыми.

3. Выполните задание №11 учебника.

Итог урока.

Афиширование заполненных таблиц. Разбор предложенных заданий. Убедились, что вращение проводника с током в магнитном поле достаточно широко используется.

Определите, что общего и в чем различие в работе электрических двигателей и электроизмерительных приборов.

Домашнее задание.

• Из сборника задач выполните №1920 и №1928.

• Подготовьте исследовательские дневники к проверке.
• Произведите итоговый сбор аргументов, выступающих в качестве доказательств того, что изученная тема не случайно носит название: «Электромагнитные явления».
• С помощью учебника (параграф №60) и дополнительных источников соберите сведения о магнитном поле Земли.

Урок №7

Электромагнитный мир.

Цель урока : обобщить и систематизировать материал темы: «Электромагнитные явления»

Задачи урока:

• Организовать аналитическую деятельность учащихся.
• Проверить степень усвоения учащимися материала темы.

Ход урока

Урок проводится в форме соревнования между учащимися, разбитыми на три большие группы, каждая из которых делится в свою очередь на экспериментаторов, теоретиков и экспертов.

·Выполнение заданий.

1.Экспериментаторы готовят с помощью предложенного оборудования демонстрацию электромагнитных явлений.

2.Теоретики готовятся к высказыванию аргументов по материалу домашнего задания.

3.Эксперты оценивают исследовательские дневники членов команды и выбирают лучшие из них.

·Афиширование выполненных заданий.

1.Команды по очереди представляют свои аргументы, в том числе демонстрируют и опытные доказательства.

2.Организуется выставка лучших дневников.

·Проверочные задания.

1.Разыгрывается «пирамида».

2.Проводится тестирование.

«Пирамида»

Необходимо отгадать слова,объясняя их значение, используя только материал темы:«Электромагнитные явления».

стрелка магнит линии

Земля виток поле

Эрстед опилки сердечник

Электромагнит направление железо

Компас соленоид густота

Никель полюс буря

Тест

1.Магнитная стрелка всегда поворачивается:

А) в магнитном поле Земли;

Б) вблизи постоянного магнита;

В) вблизи проводника с током

Г) вблизи эбонитовой палочки.

2. Происходит это потому, что вокруг этих тел образуется:

А) гравитационное поле;

Б) магнитное поле;

В) электрическое поле;

Г) биополе.

З. Так как магнитное поле образуется вокруг заряженных частиц, если они:

А) существуют;

Б) покоятся;

В) сталкиваются;

Г) движутся.

4. Чтобы изменить полюса у соленоида нужно:

А) изменить направление магнитных линий в нем;

Б) увеличить силу тока в цепи;

В) поменять полярность подключения источника тока;

Г) поменять направление намотки провода соленоида.

5. Чтобы усилить магнитное поле соленоида необходимо:

А) вынуть из него сердечник

Б) уменьшить общее сопротивление цепи;

В) увеличить число витков;

Г) выполнить обмотку из более тонкого провода.

6. Электромагнит можно применить для того, чтобы

А) замкнуть цепь в нужный момент;

Б) перенести тяжелый металлический груз;

В) извлечь из глаз попавшие в них мельчайшие металлические тела;

Г) сделать тайную задвижку на двери.

Проверочный тест