Закон електромагнітної індукції. Промислові джерела електричної енергії

План-конспект уроку фізики, 9 клас

Презентація та домашнє завдання ЗАВАНТАЖИТИ

🎯 Мета уроку

Освітня:

• ознайомити учнів із законом електромагнітної індукції;
• розкрити суть явища індукційного струму та умови його виникнення;
• показати принцип дії промислових джерел електроенергії (генераторів).

Розвивальна:

• розвивати логічне мислення, вміння аналізувати фізичні явища,
  робити висновки з дослідів;
• формувати вміння застосовувати закон електромагнітної індукції для розв’язування задач.

Виховна:

• формувати науковий світогляд, розуміння ролі електроенергії в житті людини;
• виховувати бережливе ставлення до енергоресурсів.

🧩 Обладнання та наочність

• котушка з великою кількістю витків, постійний магніт;
• гальванометр або амперметр;
• мультимедіа-презентація/відео про роботу електрогенератора;
• картки із задачами різних рівнів.

⏱️ Хід уроку

1. Організаційний момент (2 хв)

Привітання, перевірка готовності до уроку.
Коротке мотиваційне запитання:
👉 «Чому ми можемо мати електрику вдома, хоча джерела струму — десь далеко?»

2. Актуалізація опорних знань (5 хв)

Бліц-запитання:

• Що називають магнітним полем?
• Як можна змінити магнітний потік через рамку?
• Яка різниця між постійним і змінним струмом?

Міні-дослід:
Вчитель рухає магніт у котушці — стрілка приладу відхиляється.
Учні формулюють спостереження: виникає індукційний струм.

3. Вивчення нового матеріалу (15 хв)

1. Явище електромагнітної індукції:
👉 Виникнення електричного струму в провіднику при зміні магнітного потоку, що проходить через нього.

2. Закон електромагнітної індукції (формулювання):

ЕРС індукції пропорційна швидкості зміни магнітного потоку.

​\( [ \varepsilon = – \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} ] \)​

де
(​\( \Phi = B \cdot S \cdot \cos\alpha \)​) — магнітний потік.

3. Знак «–» (закон Ленца):
Індукційний струм має напрям, який перешкоджає причині, що його викликає.

4. Промислові джерела електроенергії — генератори

• Принцип дії: перетворення механічної енергії обертання на електричну за рахунок явища електромагнітної індукції.
• Основні частини генератора: ротор, статор, котушка, магнітне поле.
• Приклади: гідроелектростанція, теплова, вітрова, атомна.

💡 Демонстрація/відео:
Як обертання рамки у магнітному полі створює змінний струм.

4. Закріплення вивченого матеріалу (15 хв)

Завдання за рівнями складності:

🔹 Початковий рівень

1. У котушці при зміні магнітного потоку виникла ЕРС індукції 2 В за 0,5 с.
   Знайдіть зміну магнітного потоку.
   ​\( [ \Phi = \varepsilon \cdot \Delta t ] \)​
2. Магнітний потік через рамку зменшився з 6·10⁻⁴ до 2·10⁻⁴ Вб за 0,2 с.
   Знайдіть ЕРС індукції.
3. Чи виникне індукційний струм, якщо рамка нерухома, а магнітне поле — постійне? (Поясніть.)

🔹 Середній рівень

1. Рамка площею 0,02 м² розташована під кутом 60° до магнітного поля індукцією 0,5 Тл.
   Обчисліть магнітний потік через рамку.
2. Якщо магнітний потік через рамку змінюється на 0,004 Вб за 0,1 с, визначте ЕРС індукції.
3. Яку роль відіграє закон Ленца у побутових електрогенераторах?

🔹 Достатній рівень

1. У котушці 200 витків, магнітний потік через один виток зменшується від 8·10⁻⁴ до 2·10⁻⁴ Вб за 0,05 с.
   Знайдіть ЕРС індукції у всій котушці.
2. Опишіть, що відбудеться з напрямом індукційного струму, якщо змінити напрям руху магніту у котушці.
3. У котушці спостерігається струм 0,1 А при опорі 50 Ом. Знайдіть ЕРС індукції.

🔹 Високий рівень

1. Рамка з площею 0,05 м² рівномірно обертається в однорідному магнітному полі 0,2 Тл з частотою 10 об/с.
   Визначте максимальне значення ЕРС індукції.

   \[ [ \varepsilon_{max} = B S \omega ] \]

2. Для генератора з 100 витками та площею 0,01 м², який обертається в полі 0,3 Тл зі швидкістю 600 об/хв, знайти амплітуду ЕРС.
3. Поясніть, чому промисловий струм в Україні має частоту 50 Гц. Як це пов’язано з обертанням генератора?

5. Підсумок уроку (5 хв)

• Яке явище лежить в основі роботи електрогенератора?
• Як записується закон електромагнітної індукції?
• Чому індукційний струм має певний напрям?

Висновок:

Закон електромагнітної індукції пояснює походження електричного струму при зміні магнітного поля.
Саме це явище лежить в основі роботи всіх промислових джерел електричної енергії.