Індуктивність та енергія магнітного поля

🔹 Тип уроку:

Урок засвоєння нових знань

Презентація на урок ЗАВАНТАЖЕННЯ

🔹 Мета уроку:

Навчальна:

Ознайомити учнів із поняттям індуктивності та її фізичним змістом.
Пояснити, що таке ЕРС самоіндукції.
Розкрити залежність енергії магнітного поля від сили струму та індуктивності.
Ознайомити з одиницями вимірювання індуктивності та прикладами її застосування.

Розвивальна:

Розвивати вміння аналізувати фізичні процеси в електричних колах.
Формувати навички застосування формул до розв’язування задач.

Виховна:

Виховувати інтерес до сучасних технологій, де використовується індуктивність (трансформатори, дроселі, електродвигуни).
Формувати культуру безпечного поводження з електричними приладами.

🔹 Обладнання:

Котушка індуктивності, джерело струму, ключ, амперметр, вольтметр.
Магніт, мідна котушка, лампочка (для демонстрації самоіндукції).
Мультимедійна презентація / відео «Самоіндукція та енергія магнітного поля».
Плакати або слайди з формулами:
\( [ \varepsilon = -L\frac{dI}{dt}, \quad W = \frac{LI^2}{2} ] \)

🔹 Хід уроку:

1. Організаційний момент (2–3 хв)

Привітання, перевірка присутності, підготовка учнів до роботи.
Проблемне запитання:

«Чому при вимкненні котушки струм не зникає миттєво, а лампочка ще мить світиться?»

2. Актуалізація опорних знань (5 хв)

Фронтальне опитування:

Що таке магнітне поле струму?
Як змінюється магнітне поле при зміні сили струму?
Що таке явище електромагнітної індукції?
Який напрямок ЕРС індукції за правилом Ленца?

(Можна використати короткий тест або вправу “Так / Ні”.)

3. Вивчення нового матеріалу (20–25 хв)

🔸 3.1. Явище самоіндукції

Коли в колі змінюється сила струму, у провіднику виникає власне магнітне поле, що теж змінюється.
Це поле індукує в колі ЕРС самоіндукції, яка протидіє зміні струму.

Формула ЕРС самоіндукції:
\( [ \varepsilon = -L \frac{dI}{dt} ] \)
Знак «–» відображає правило Ленца — ЕРС має напрям, протилежний зміні струму.

🔸 3.2. Індуктивність (L)

Визначення:

Індуктивність — це фізична величина, що показує, яка ЕРС самоіндукції виникає при зміні сили струму на 1 ампер за 1 секунду.

Одиниця вимірювання:
1 генрі (1 Гн)
\( [ 1~Гн = 1~\frac{В·с}{А} ] \)

Формула зв’язку:
\( [ L = \frac{\varepsilon}{\frac{dI}{dt}} ] \)

Фактори, що впливають на індуктивність:

кількість витків котушки (N);
матеріал осердя (μ — магнітна проникність);
площа поперечного перерізу;
довжина котушки.

🔸 3.3. Енергія магнітного поля

Коли в котушці протікає струм, утворюється магнітне поле, яке має енергію.

Формула енергії:
\( [ W = \frac{L I^2}{2} ] \)
де
( W ) — енергія магнітного поля,
( L ) — індуктивність котушки,
( I ) — сила струму.

Фізичний зміст:
Чим більша сила струму і більша індуктивність, тим більша енергія накопичується в магнітному полі котушки.

🔸 3.4. Приклади застосування індуктивності:

трансформатори;
дроселі в освітлювальних мережах;
електродвигуни та генератори;
індукційні кухонні плити.

4. Закріплення матеріалу (10 хв)

Тестові запитання:

Що таке індуктивність?
У яких одиницях її вимірюють?
Як пов’язана ЕРС самоіндукції з індуктивністю?
Яку енергію має магнітне поле котушки?
Як можна збільшити індуктивність котушки?

Практичне завдання (усно або письмово):
Обчисліть енергію магнітного поля котушки, якщо її індуктивність 0,5 Гн, а сила струму — 2 А.
\( [ W = \frac{LI^2}{2} = \frac{0.5·2^2}{2} = 1~Дж ] \)

5. Підсумок уроку (5 хв)

Обговорення:

Що спільного між явищами індукції та самоіндукції?
Як індуктивність впливає на поведінку струму в колі?
Які прилади працюють завдяки цьому явищу?