1. Навчальні заняття Н. А. Федоряка, , МОУ СОШ № 7, п. Радянський, Єйський р-н, Краснодарський кр.

Навчальні заняття

Н. А. Федоряка,
, МОУ СОШ № 7, п. Радянський, Єйський р-н, Краснодарський кр.

Мета уроку: на основі отриманих раніше знань розглянути механізм виникнення і існування магнітного поля в речовині. Познайомитися з поняттям ферромагнетик.

Освітні завдання уроку: забезпечити в ході уроку засвоєння складних понять спин електрона, температура Кюрі, феромагнетик, гістерезис; сприяти формуванню уявлень про природу магнітного поля в речовинах, усвідомлення учнями того, що ніщо в світі не відбувається «просто так», що магніти - це не «чудесні речовини».

Розвиваючі завдання уроку: продовжити роботу з розвитку умінь виділяти головне, істотне, порівнювати досліджувані факти, логічно викладати думки, вмінню знаходити аналогії, приводити власні приклади фізичних явищ в навколишньої дійсності; для розвитку емоцій створювати на уроці ситуації подиву, парадоксальності; для розвитку пізнавального інтересу ввести в зміст уроку елементи новизни знань, зв'язку їх з життям, спонукати до пізнавальним спорах.

Обладнання: картки, комп'ютер, медіапроектор; програми: Windows -95, -98, ME, NT, 2000, XP, Internet Explorer 5.x / 6.0, Pentium -150, 200 Mб вільного дискового простору, 64 Мб оперативної пам'яті, CD-ROM, SVGA 800 × 600.

Хід уроку

1. Організаційний етап (1 хв). Учитель вітає учнів, оголошує тему, мету і завдання уроку (слайди 1, 2).

2. Перевірка ДЗ (5 хв). Учитель організовує повторення ДЗ, правила правої і лівої руки по слайдах 3-5, роздає картки з тестовими завданнями і пропонує виконати будь-які три завдання із запропонованих п'яти.

3. Пояснення нового матеріалу (22 хв). Учитель читає лекцію, супроводжуючи її презентацією * (Слайди 6-19) і демонстрацією відеофільмів «Намагніченість», «Феромагнетики» по компакт-дисків ТОВ «ФІЗІКОН».

Слайд 6. (див. Малюнок)

Слайд 7. • Цей досвід показує, що індукція магнітного поля, що створюється електричними струмами в речовині, відрізняється від індукції магнітного поля, що створюється тими ж струмами в повітрі (або вакуумі).

• Відповідно до гіпотези Ампера, в будь-якому тілі існують мікроскопічні струми, обумовлені рухом електронів в атомах і молекулах.

Слайд 8. • Фізична величина, що показує, у скільки разів індукція B магнітного поля в однорідному середовищі відрізняється по модулю від індукції магнітного поля B 0 в вакуумі, називається магнітною проникністю: μ = B / B 0.

Слайд 9. • Магнітні властивості речовин визначаються магнітними властивостями атомів або елементарних частинок (електронів, протонів і нейтронів), що входять до складу атомів.

• В даний час встановлено, що магнітні властивості протонів і нейтронів майже в 1000 разів слабкіше магнітних властивостей електронів. Тому магнітні властивості речовин в основному визначаються електронами, що входять до складу атомів.

• Електрон створює магнітне поле за рахунок орбітального руху навколо ядра, яке можна уподібнити круговому мікрострумами. Спінові поля електронів і магнітні поля, обумовлені їх орбітальним рухом, і визначають широкий спектр магнітних властивостей речовин.

Слайд 10. • Речовини вкрай різноманітні за своїми магнітними властивостями. У більшості речовин ці властивості виражені слабо. Слабо-магнітні речовини діляться на дві великі групи - парамагнетики і Діамагнетик. При внесенні в зовнішнє магнітне поле парамагнітні зразки намагнічуються так, що їх власне магнітне поле виявляється спрямованим по зовнішньому полю, а діамагнітниє зразки намагнічуються проти зовнішнього поля. Тому у парамагнетиків μ> 1, а у діамагнетіков μ <1.

Слайд 11. (див. Рисунок.)

Слайд 12. • Слід зазначити, що діамагнітними властивостями володіють атоми будь-яких речовин.

• Однак у багатьох випадках диамагнетизм атомів маскується сильнішим парамагнітним ефектом.

• Явище діамагнетизму було відкрито М.Фарадеем (1845 г.).

Слайд 13. • Речовини, здатні сильно намагнічуватися в магнітному полі, називаються феромагнетиками. Магнітна проникність феромагнетиків по порядку величини лежить в межах 102-105.

• Наприклад, у сталі μ ≈ 8000, у сплавів заліза з нікелем - до 250 000.

• До групи феромагнетиків відносяться чотири хімічні елементи: залізо, нікель, кобальт, гадоліній.

• З них найбільшою магнітною проникністю володіє залізо. Тому вся ця група отримала назву феромагнетиків.

Слайд 14. (див. Рисунок.)

Слайд 15. • Мінливість магнітної проникності призводить до складної нелінійної залежності індукції B магнітного поля у феромагнетику від індукції B 0 зовнішнього магнітного поля.

• Характерною особливістю процесу намагнічування феромагнетиків є так званий гістерезис, тобто залежність намагнічування від передісторії зразка.

• Крива намагнічування B (B 0) феромагнітного зразка являє собою петлю складної форми, яка називається петлею гістерезису.

Слайд 16. (див. Рисунок.)

Слайд 17. • Природа феромагнетизму може бути до кінця зрозуміла тільки на основі квантових уявлень. Якісно ферромагнетизм пояснюється наявністю власних (спінових) магнітних полів у електронів.

• У кристалах феромагнітних матеріалів виникають умови, коли внаслідок сильного взаємодії спінових магнітних полів сусідніх електронів енергетично вигідною стає їх паралельна орієнтація.

• В результаті такої взаємодії всередині кристала феромагнетика мимовільно виникають намагнічені області розміром порядку 10-2-10-4 см. Ці області називаються доменами.

• Кожен домен являє собою крихітний постійний магніт.

Слайд 18. • Під час відсутності зовнішнього магнітного поля напрями векторів індукції магнітних полів в різних доменах орієнтовані у великому кристалі хаотично. Такий кристал в середньому виявиться ненамагніченим.

• При накладенні зовнішнього магнітного поля відбувається зміщення кордонів доменів так, що обсяг доменів, орієнтованих по зовнішньому полю, збільшується.

• Зі збільшенням індукції зовнішнього поля зростає магнітна індукція намагніченого речовини.

• У дуже сильному зовнішньому полі домени, в яких власне магнітне поле збігається за напрямком із зовнішнім полем, поглинають всі інші домени, і настає магнітне насичення.

Слайд 19. (див. Рисунок.)

Повідомлення заздалегідь підготувати учня

Феромагнетиками можуть бути різні сплави, що містять феромагнітні елементи. Широке застосування в техніці отримали керамічні феромагнітні матеріали - ферити.

Для кожного феромагнетика існує певна температура (так звана температура, або точка, Кюрі), вище якої феромагнітні властивості зникають, і речовина стає парамагнетиком. У заліза, наприклад, температура Кюрі дорівнює 770 ° C, у кобальту 1130 ° C, у нікелю 360 ° C.

Феромагнітні матеріали діляться на дві великі групи - магнітно-м'які і магнітно-жорсткі матеріали. Магнітно-м'які феромагнітні матеріали майже повністю розмагнічуються, коли зовнішнє магнітне поле стає рівним нулю. До магнітно-м'яким матеріалам ставляться, наприклад, чисте залізо, електротехнічна сталь і деякі сплави. Ці матеріали застосовуються в приладах змінного струму, в яких відбувається безперервне перемагнічування, тобто зміна напрямку магнітного поля (трансформатори, електродвигуни і т.п.).

Магнітно-жорсткі матеріали зберігають значною мірою свою намагніченість і після видалення їх з магнітного поля. Прикладами магнітно-жорстких матеріалів можуть служити вуглецева сталь і ряд спеціальних сплавів. Магнітно-жорсткі матеріали використовуються в основному для виготовлення постійних магнітів.

4. Закріплення матеріалу (7 хв). Учитель пропонує питання.

Слайд 20.

1. Які речовини називаються діа-, пара-, феромагнетиками?
2. Яка фізична величина називається магнітною проникністю?
3. Рух будь заряджених частинок створює власну індукцію в ферромагнетике?
4. Що таке домени феромагнетика?
5. Чим відрізняються магнітно-жорсткі ферромагнетики від магнітно-м'яких?
6. Що таке температура Кюрі?

відповіді учнів

1. Це речовини, у яких вектор магнітної індукції власного магнітного поля відрізняється від вектора магнітної індукції зовнішнього магнітного поля.

2. Фізична величина, що показує, у скільки разів відрізняється вектор магнітної індукції в однорідному середовищі від вектора магнітної індукції того ж струму в вакуумі.

3. Рух валентних електронів.

4. Мимовільно намагнічені області розміром порядку 10-2-10-4 см називаються доменами.

5. Магнітно-м'які феромагнітні матеріали майже повністю розмагнічуються, коли зовнішнє магнітне поле стає рівним нулю, а магнітно-жорсткі зберігають свою намагніченість.

6. Для кожного феромагнетика існує певна температура - так звана температура, або точка, Кюрі, вище якої феромагнітні властивості зникають, і речовина стає парамагнетиком.

5. Домашнє завдання (1 хв).

Слайд 21. § 29 (відповісти на питання або вміти переказати); § 30 (вивчити визначення).

6. Підведення підсумків уроку, виставлення оцінок, відповіді на питання учнів (3 хв).

Навчальна література

1. Касьянов В.А. Фізика-11. - М .: Дрофа, 2006.
2. CD «Фізика, 7-11 класи». - ТОВ ФІЗІКОН.
3. CD «Відкрита Фізика 2.5». - ТОВ ФІЗІКОН.

Наталія Олександрівна Федоряка - вчитель фізики вищої кваліфікаційної категорії, закінчила фізмат Нижнетагильского ДПІ в 1999 р, педагогічний стаж 10 років. Після закінчення інституту працює в МОУ СЗШ № 7 п. Радянський Єйського району, в 2005-2007 рр. була керівником РМО вчителів фізики Єйського району, тьютором. З 2002 р керує роботою природно-наукового напрямку наукового товариства школярів. Педагогічне кредо: повага до дитини, самоосвіта і саморозвиток. Серед її учнів є переможці і призери творчих конкурсів муніципального, крайового і федерального рівнів.

* Далі ми наводимо тільки слайди з «картинками». На інших - приведений в газеті текст. - Ред.