Сторінка
1

Магнітні властивості речовини

Урок роботи в базово-перехресних групах

Мета. Дати учням поняття про магнітні властивості речовин; розвивати уміння спостерігати, аналізувати, робити висновки; самостійно працювати з науково-популярною літературою; працювати в групах, слухати своїх колег, планувати свою роботу; виховувати в учнів толерантність, наполегливість у досягненні мети.

Тип уроку. Урок вивчення нового матеріалу.

Обладнання. Універсальний демонстраційний трансформатор, джерело постійної напруги (100 В, 10 А), проекційний ліхтар і екран (для демонстру­вання у тіньовій проекцій); залізний, алюмінієвий, вісмутовий (або з графіту) стержні, шкільний штатив, тонка капронова нитка, підвіс, з'єднувальні про­води, ключ, свічка.

Методичні поради. На даному уроці поряд зі звичними методами — екс­периментом і фронтальною бесідою — для вивчення нового матеріалу використовується метод базово-перехресних груп. Цей метод активізує пошукову діяльність учнів, залучає їх до самостійного отримання знань, сприяє органі­зації їхньої роботи, змушує переглянути свої знання під час навчання інших. Для роботи за цим методом учитель створює базові групи чисельністю 4-6 учнів. Групи повинні бути гетерогенними, тобто включати учнів і різної ста­ті, і різного рівня навчальних досягнень. У базових групах учні опрацьовують навчальний матеріал із певного питання. По завершенню цієї роботи вчитель формує нові групи (перехресні) таким чином, щоб у кожній групі було по од­ному учасникові з попередніх базових. На наступному етапі роботи кожен учасник нової групи навчає інших, передаючи їм знання, здобуті у базовій групі. (Базово-перехресні групи можна формувати, наприклад, за таким принципом: учні отримують картки із надписами AI, А2, A3, A4, А5, А6; Б1, Б2, БЗ, Б4, Б5, Б6; В1, В2, . Базові групи формуються за літерами, а перехре­сні — за цифрами.)

Хід уроку

1. Актуалізація опорних знань Учитель. Пригадаємо навчальний матеріал, засвоєний раніше:

1. Яка внутрішня будова речовини?

2. Яка будова атома?

3. Як рухаються електрони в атомі?

4. Що існує навколо будь-якого провідника зі струмом?

5. Що існує навколо рухомого електрона?

6. Що є силовою характеристикою магнітного поля?

7. Як взаємодіють два паралельні провідники зі струмом? Від чого зале­жить ця взаємодія?

8. Як визначити напрям вектора індукції магнітного поля струму?

Вивчення нового матеріалу

Учитель. Вивчаючи взаємодію провідників зі струмом, ми звертали увагу на те, що на магнітну взаємодію впливає середовище, в якому перебувають провідники. Окрім цього, із власного досвіду ви вже знаєте, що магнітне поле створюється не тільки електричним струмом, а й постійними магнітами, та й різні речовини по-різному поводять себе у зовнішньому магнітному полі. Ви спостерігали, що магніт притягує до себе залізні ошурки, але чомусь не діє на алюмінієві. У чому ж причина? Намагнічування речовин можна вивчати експериментально. Отож, експеримент.

(Учитель демонструє досліди, учні фіксують результати у робочих зо­шитах.)

Дослід 1. Замикається і розмикається коло первинної котушки трансфор­матора без осердя з джерелом живлення постійної напруги. Учні спостеріга­ють незначні відхилення стрілки демонстраційного гальванометра, приєдна­ного до вторинної котушки. Після введення у котушки стального осердя до­слід повторюється, і учні спостерігають значно більші відхилення стрілки.

Дослід 2. Залізний стержень (короткий шматок дроту), підвішений на то­нкій капроновій нитці, розміщується у проміжку між полюсами електромаг­ніту. Навіть за умови слабкого струму у колі обмоток залізний стержень по­вертається, розмішуючись вздовж магнітних силових ліній. Учні спостеріга­ють, що вже за умови незначного струму залізний стержень притягується до одного з полюсів.

Дослід 3. На короткий кусок алюмінієвого стержня, підвішеного на нитці, постійний магніт не діє. Тоді цей стержень вміщується у проміжок між по­люсами електромагніту. При вмиканні струму у колі та збільшенні його сили до 8-10 А кусок алюмінієвий стержень повертається і займає таке ж поло­ження, як і залізний стержень. Відмінність від досліду 2 полягає у тому, що сила струму повинна бути значно більшою.

Дослід 4. Аналогічно до попереднього досліду, підвішується на нитці сте­ржень із графіту або вісмуту. Цей стержень вноситься у магнітне поле і роз­ташовують уздовж поля. Вмикають струм у колі обмоток. Якщо сила струму значна, учні спостерігають, що графіт повертається упоперек ліній магнітно­го поля і виштовхується із проміжку між полюсами.

Дослід 5. У проміжку між полюсами електромагніту запалюється свічка. Учні спостерігають, що полум'я свічки виштовхується магнітним полем.

Учитель. Отож, якого висновку можна дійти, враховуючи ці досліди?

Учні Речовини в магнітному полі намагнічуються, тобто створюють вла­сне магнітне поле.

Учитель. Так. Результуюче магнітне поле у середовищі є сумою полів, створюваних струмом і намагніченим середовищем. Для характеристики ма­гнітних властивостей речовини використовують поняття відносної магнітної

проникності речовини. Ця фізична величина показує, у скільки разів індукція магнітного поля у речови­ні більша за індукцію магнітного поля, створювану тим самим струмом у ва­куумі. Відносна магнітна проникність речовини є безрозмірною величиною.

Причину намагнічення речовин зрозуміти неважко. Уперше її пояснив французький учений Ампер. Спостерігаючи повертання магнітної стрілки поблизу провідника зі струмом у дослідах Ерстеда, Ампер припустив, що ма­гнетизм Землі спричинений струмами, які течуть усередині земної кулі. Він

вказує на те, що магнітні властивості тіла можна пояснити замкнутими елек­тричними струмами, що циркулюють усередині нього.

Згідно з гіпотезою Ампера, всередині молекул і атомів циркулюють еле­ментарні електричні струми. Вони утворюються внаслідок руху електронів у атомах.

Якщо внаслідок теплового руху молекул площини, у яких циркулюють ці струми, розміщені хаотично одна відносно одної (рис. 1), то дія струмів взає­мно компенсується і жодних магнітних властивостей тіло не виявляє. У нама­гніченому стані елементарні струми в тілі орієнтовані так, що їхні дії дода­ються (рис. 2).

Рис. 1 Рис. 2

Отож, знаючи причину магнітних властивостей речовини, з'ясуємо, чому ж у дослідах, які ми спостерігали, різні речовини поводили себе по-різному.

(Робота у базових групах: учитель формує групи за літерами AI, A2, ., роздає картки із відповідними завданнями.)

Учитель. Кожна група отримала довідниковий матеріал (див. додатки) та картку із запитаннями. Опрацювавши теоретичний матеріал, ви під час обго­ворення повинні дати відповіді на запитання, занотовуючи їх у зошит.