Конспект энергия магнитного поля 7 класс технология

Обновлено: 03.07.2024

Энергия магнитного поля — величина, обозначающая работу, затраченную электрическим током в проводнике или катушке индуктивности на образование этого магнитного поля.

Описание явления, закон Фарадея

Магнитное поле обладает энергией. Данный факт можно доказать с помощью практического эксперимента. Опыт заключается в исследовании процесса убывания силы тока в катушке при отключении от нее источника тока. Предположим, что до того момента, когда был разомкнут ключ, в катушке имелся ток I, что способствовало образованию магнитного поля. После размыкания ключа катушка и сопротивление соединяются последовательно. В результате самоиндукции ток в катушке будет постепенно уменьшаться. Процесс сопровождается выделением теплоты на сопротивлении. Источник тока отключен, поэтому необходимо определить источник энергии, которая расходуется на тепло. Так как убывает ток и создаваемое им магнитное поле, допустимо говорить о понятии энергии тока или энергии магнитного поля, которое он создает.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

В том случае, когда магнитное поле образовано постоянным током, определить место сосредоточения энергии не представляется возможным, так как ток по своему свойству образует магнитное поле, которое в любом случае сопровождается токами. Можно рассмотреть переменное магнитное поле в электромагнитной волне. Такая волна характеризуется наличием магнитных полей в условиях отсутствия токов. Известно, что электромагнитные волны являются переносчиками энергии, что позволяет сделать вывод о существовании энергии в магнитном поле. Таким образом, электрический ток обладает энергией, локализованной в магнитном поле, то есть в среде, окружающей этот ток. Согласно закона сохранения энергии, на примере эксперимента вся энергия магнитного поля выделяется в виде Джоулева тепла на сопротивлении R.

Электромагнитная индукция представляет собой явление возникновения электрического тока, поля или электрической поляризации при изменении с течением времени магнитного поля или в процессе движения материальной среды в нем.

С помощью опытов с катушками и магнитом Фарадею удалось обнаружить зависимость между величиной электродвижущей силы и скорости, с которой перемещаются катушки или магнит. Данное наблюдение послужило основанием для выявления закономерности и формулировки закона электромагнитной индукции.

Закон электромагнитной индукции: электродвижущая сила пропорциональна скорости изменения магнитного потока, проходящего через контур.

E — электродвижущая сила; \(\Delta \Phi\) — изменение магнитного потока; \(\Delta t\) — время, в течение которого происходило изменение магнитного потока.

Единицами измерения ЭДС являются вольты магнитного потока — веберы. \(\Delta\) определяет разницу между конечным и начальным параметром.

Формула закона Фарадея содержит знак минуса. К данному выражению применено правило Ленца, как пояснение того, что ток, образовавшийся в результате индукции, в любом случае противоположно направлен образующему его магнитному потоку. Магнитное поле индукционного тока всегда препятствует магнитному потоку из внешнего источника. По смыслу правило схоже с законом сохранения энергии.

Связь энергии магнитного поля и его основных характеристик

На примере длинного соленоида можно рассмотреть проявление энергии магнитного поля. Предположим, что поля является однородным и сосредоточено внутри соленоида. В таком случае, для нахождения силы тока можно воспользоваться формулой:

Здесь H — напряженность магнитного поля соленоида; l — длина соленоида; N — число витков соленоида.

В случае эксперимента с соленоидом:

Здесь \(\mu\) — магнитная проницаемость сердечника соленоида; S — площадь сечения соленоида; n=Nl.

Как правило, роль энергетической характеристики магнитного поля играет такой параметр, как плотность энергии магнитного поля:

Данное выражение справедливо в случае любого магнитного поля, несмотря на характер его происхождения. Формула определяет энергию магнитного поля в единице его объема. Если имеется магнитоизотропная среда, то уравнение можно преобразовать, таким образом:

В случае неоднородного магнитного поля целесообразно разбить его на элементарные объемы (dV), то есть малые объемы, в которых магнитное поле считается однородным. Энергия магнитного поля, заключенная в рассматриваемых объемах, составляет:

При этом суммарная энергия магнитного поля равна:

Интегрированию в данном случае подлежит весь объем, занимаемый магнитным полем.

От чего зависит величина

Существует ряд некоторых ограничений в применении формулы для расчета энергии магнитного поля. При записи выражения выполнялось несколько условий:

индуктивность контура, а также магнитная проницаемость вещества стабильны;
вся энергия источника тока трансформируется в энергию магнитного поля.

Перечисленные условия справедливы лишь в случае вакуума, то есть при \(\mu\) =1. Если контур с током поместить в вещество, то необходимо принимать во внимание следующие параметры:

намагничивание вещества, что способствует его нагреву;
объем и плотность вещества в магнитном поле могут изменяться даже при стабильной температуре.

Таким образом, магнитная проницаемость вещества \(\mu\) , изменяющаяся при перепадах температуры и плотности среды, не может оставаться постоянной в процессе намагничивания. Также работа источника ЭДС не полностью трансформируется в энергию магнитного поля. В том случае, когда объем вещества изменяется в малой степени, сохраняется стабильной температура среды, внешняя работа затрачивается на увеличение энергии магнитного поля \(E_\) и на теплоотдачу Q, чтобы поддерживать постоянную температуру.

Работа внешних сил, в нашем случае источника тока, совершаемая над телом при квазистатическом изотермическом процессе, соответствует увеличению свободной энергии тела. Таким образом, формула определяет часть свободной энергии намагниченного вещества, которая обладает связью с магнитным полем:

При малом количестве теплоты Q, относительно энергии поля \(E_\) , справедливо равенство:

Согласно условию стабильности магнитной проницаемости вещества, выполняется линейная зависимость:

Выражение применимо при рассмотрении ситуаций в условиях вакуума для парамагнетиков и диамагнетиков. Но при опытах с ферромагнетиками магнитная индукция и напряженность магнитного поля связаны нелинейно, даже при T=const.

Чему равна энергия, как найти, формула

Согласно закону сохранения энергии, вся энергия магнитного поля по итогам опыта преобразиться в Джоулево тепло на сопротивлении R. Величину уменьшения энергии магнитного поля определяют в виде работы индукционного тока:

Результирующие значение силы тока, индукции магнитного поля и энергии равны нулю. Можно принять начальную величину энергии за \(E_\) и записать, что:

Элементарная работа, которую совершает ток, вычисляется, таким образом:

\(dA_=\varepsilon _Idt=-LI\fracdt=-LIdI\)

Здесь dt — время, в течение которого совершается работа током индукции; \(\varepsilon _=-L\frac\) — ЭДС самоиндукции.

В связи с изменением тока от I до 0, получим:

Записанная формула справедлива для любого контура и определяет, каким образом связаны энергия магнитного поля, сила тока и индуктивность контура. Можно сопоставить выражение с уравнением кинетической энергии поступательного движения:

Данное соотношение демонстрирует связь индуктивности контура с его инерционностью. Если тело совершает движение, то его невозможно остановить без энергетических превращений. По тому же принципу, нельзя прекратить электрический ток без трансформации энергии.

Некоторые металлы взаимодействуют друг с другом на расстоянии посредством магнитного поля. Электрическое поле создаётся заряженными частицами — электронами и протонами.

Магнитное поле — это особый вид материи, которая не осязается человеком. Посредством магнитного поля можно воздействовать на некоторые другие тела.

Электрическое поле — это особый вид материи который излучается электронами и протонами.

Энергию магнитного и электрического поля можно использовать в хозяйственных нуждах.

Технология. 7 класс : учеб. для общеобразоват. организаций / [В. М. Казакевич, Г. В. Пичугина, Г. Ю. Семенова и др.]; под ред. В. М. Казакевича. — М.: Просвещение, 2017.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Учитель Аметова С.М.

Дата Класс № урока

Тема :Энергия электрического поля. Энергия электромагнитного поля.

Образовательные: научить учащихся использовать материал по данной теме в процессе решения физических задач

Воспитательные: продолжить формирование познавательного интереса учащихся, продолжить воспитание мотивации учения, раскрывая практическую значимость изучаемого материала,

Развивающие: развитие умений сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить.

Предметные: формирование способности учащихся к новому способу действия, расширение понятийной базы за счет введения нового понятия.

Личностные: умение провести самоанализ выполненной работы, развитие трудолюбия и ответственности за качество своей деятельности .

Тип урока :новая тема.

1.Организационный момент.Приветствие.Готовность учащихся к уроку.Проверка отсутствующих.

2.Актуализация знаний. Фронтальный опрос.

4.Основная часть урока.

Для того, чтобы создать электрическое поле, необходимо создать электрический заряд. Натрите какой-нибудь диэлектрик о шерсть или что-нибудь подобное, например, пластиковую ручку о собственные чистые волосы. На ручке создастся заряд, а вокруг — электрическое поле. Заряженная ручка будет притягивать к себе мелкие обрывки бумаги. Если натирать о шерсть предмет большей ширины, например, резиновую ленту, то в темноте можно будет видеть мелкие искры, возникающие вследствие электрических разрядов.

Магнитное поле — это особый вид материи, которая не осязается человеком. Посредством магнитного поля можно воздействовать на некоторые другие тела. Одно из наиболее часто встречающихся в обычной жизни проявлений магнитного поля — взаимодействие двух магнитов: одинаковые полюса отталкиваются, противоположные притягиваются.

6.Первичное усвоение новых знаний.

Записать в тетрадь. Магнитными свойствами обладают сплавы железа. Устройством накапливающим и сохраняющим электрическую энергии называется конденсатор.

Электоромагнитные волны используются для связи и навигации. Хронометраж используется для распределения во времени каких-либо процессов.

7.Закрепление изученного материала.

Иллюстрация график излучения.

Магнитное поле представляет собой один из видов материи. Тела, обладающие магнитными свойствами, имеют два полюса. Они называются северным N и южным S полюсами. Нет тел, у которых был бы только один магнитный полюс, только северный ил только южный.

Два магнита, сближенные друг с другом одинаковыми полюсами, отталкиваются друг от друга .Если полюса противоположный ,то магниты притягиваются друг к другу.

Технологическая карта урока технологии

Класс: 7

Задачи:

Образовательные: Изучить энергия магнитного и электромагнитного полей. Ознакомление с устройством и применением бытовых электроприборов. Всемирный день Благодарения – Щедрый вторник.
Развивающие: развивать умение планировать работу поэтапно, логическое мышление, память, речь, знакомство с природными явлениями. Развитие чувства сопричастности к окружающему миру.
Воспитательные: воспитывать умение работать в группе; воспитывать терпение, соблюдать правила ТБ, экономить электроэнергию, т.е бережное отношение к природным ресурсам. Видеть проблемы общества, уметь найти выход, различные способы применения своих знаний.

Дидактические средства:

Характеристика этапов урока

Название этапа, цель

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Результат

Мотивирование к учебной деятельности

Приветствие, проверка присутствия учащихся, организация рабочего места, наличия необходимого на занятии раздаточные материалы, инструменты и приспособления)

Приветствие учащихся. Раппорт дежурного. Проверка рабочего места, наличие необходимых инструментов и материала

Актуализация знаний создание проблемной ситуации

работаем в 4 группах выбираем главного электрика

Делятся на группы

Познавательные УУД: мыслительный эксперимент.

Коммуникативные УУД: умение отвечать на вопросы, рассуждать, слушать и слышать собеседника, учителя

Личностные УУД: самопознание; Развитие трудолюбия и ответственности за качество своей деятельности

Вызываем помощников для демонстрации:

1Девочка с расческой

2. маятник с линейкой

3.опыты с компасом и эл. проводом

4. опыт с биметаллической пластиной

Что мы увидели и что мы можем сказать по этим 4 опытам. О чем пойдет речь у нас сегодня. Какая тема урока и цели урока

Молодцы! Учитель поддерживает начинания обучающихся.

Называют тему урока, цели

Забирают посылку, распаковывают

Введение в тему.

Постановка учебной задачи

Какова тема нашего урока?

Познавательные УУД: сравнение;

анализ; систематизация; мыслительный эксперимент;

Коммуникативные УУД: умение отвечать на вопросы, рассуждать, слушать и слышать собеседника, учителя

Личностные УУД: самопознание;

Какие цели мы поставим перед собой?

Ребята, а слышали вы когда– нибудь про Щедрый вторник? Когда он проходит, с чем он связан?

Познакомиться с природой этих явлений и их применение в быту

Пытаются ответить на вопрос.

1.Что такое электричество

2.как действует эл. поле на другие тела

3.Тепловое действие тока –это

4. Магнитное действие тока – это

5. какие свойства приобретает проводник по которому течет ток.

6.Назовите виды действия эл. тока

5-звуковое ( от 15 сек до 22 сек не смотреть)

7. Смотреть с 51.16 сек

Мощность формула для определения мощности

P=IU останов на 52.10 сек

8. с 55 сек – короткое замыкание-это -------

Учащиеся смотрят и выполняют работу по конспектированию

Регулятивные УУД: Выбор способов деятельности

Личностные УУД: самопознание; Развитие трудолюбия и ответственности за качество своей деятельности

Коммуникативные УУД: умение отвечать на вопросы, рассуждать, слушать и слышать собеседника, учителя

Познавательные УУД: сравнение; анализ; систематизация; мыслительный эксперимент;

Практическая работа

Обработка информации по содержимому посылки

Учитель контролирует и корректирует работу учащихся

Записать инструкцию пользования данным прибором, перечислить выполняемые действия прибора, определить мощность. Какое действие эл. тока легло в основу данного бытового прибора. Меры предосторожности.

Учащиеся выполняют работу

Личностные УУД: Развитие трудолюбия и ответственности за качество своей деятельности

Регулятивные УУД: Выбор способов деятельности

Познавательные УУД: сравнение; анализ; систематизация; мыслительный эксперимент; практическая работа;

Коммуникативные УУД: умение отвечать на вопросы, рассуждать, слушать и слышать собеседника, учителя

Рассчитать допустимую мощность потребления тока Как пересчитать допустимый ток на мощность

Задача решается с помощью закона Джоуля-Ленца, который формулируется так: мощность есть произведение тока на напряжение P = I x U. Чтобы пересчитать допустимый ток розетки на допустимую мощность, достаточно напряжение бытовой сети 230 В (или 220 В) умножить на номинальный ток розетки (6, 10 или 16 ампер). Произведя необходимые вычисления, получим нижеследующие результаты.

Для сети напряжением 230 В:

Величина 6 А соответствует допустимой мощности 1380 Вт.
Величина 10 А соответствует максимальной мощности 2300 Вт.
Величина 16 А соответствует предельной мощности 3680 Вт.

Делают расчет потребляемой мощности

Вы хорошо справляетесь с практической работой. Молодцы! Вопрос о Щедром вторнике еще остается в силе.

Россия присоединилась к 75 странам 29 ноября 2016 года, которые отмечают его с 2012 года. В этот день принято с особым усердием заниматься благотворительностью в любых проявлениях: делать пожертвования, участвовать в волонтерских акциях, отдавать ненужные вещи и т. п. Благотворительность — оказание помощи (безвозмездной или на льготных условиях) тем, кто в этом нуждается. Основной чертой благотворительности является добровольный выбор вида, времени и места, а также содержания помощи. Благотворительный Фонд – это фонд, ведущий благотворительную деятельность.

В России движение набирает обороты:

А как быть нам скажете вы, мы ведь ограничены в средствах или их отсутствием? Ребята, все очень просто: не надо иметь миллионов, чтобы помочь. Присмотритесь вокруг и вы увидете, что именно твоя помощь требуется, родной земле, природе. Экономя и бережно относясь к ресурсам, ты окажешь весомый вклад обществу, природе, даже не имея большого состояния!

Так Леруа Мерлен и IKEA, например, oрганизуют различные акции ежегодных традиций - субботники. А еще в каждом гипермаркете стоят специальные машины, которые сортируют картонную упаковку паллеты, пленку – все, что нужно утилизировать. Все прессуется, и передается это на переработку. Это забота об окружающей среде. Также сотрудники собирают макулатуру и батарейки, энергосберегающие лампы.

Подумайте дома с родителями, как вы можете реализоваться на этом поприще? Проведите дискуссию.

Энергия магнитного поля показывает, какую работу затратил электрический ток в проводнике (катушке индуктивности) на создание этого магнитного поля. Естественно эта энергия будет напрямую зависеть от индуктивности проводника, вокруг которого магнитное поле создается.

Оказывается, энергия магнитного поля равна половине произведения индуктивности цепи на квадрат силы тока, т. е.

Сравнивая эту формулу с формулой для кинетической энергии, нетрудно убедиться в том, что они очень похожи одна на другую

Эта формула говорит нам о том, что кинетическая энергия прямо пропорциональна массе движущегося предмета и квадрату скорости его движения.

Все это не имеет, конечно, прямого отношения к электротехнике. Однако, мы уже несколько раз пользовались механическими аналогиями при рассмотрении электромагнитных явлений, сравнивая энергию магнитного поля с кинетической энергией, явление самоиндукции — с инерцией и, наконец, индуктивность с механической массой. Из сопоставления этих формул следует также, что силе тока в механике соответствует скорость движения.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Читайте также: