Сравнение электрического и магнитного полей

Конспект урока повторения и обобщения

Урок проводится после изучения темы «Магнитное поле». Основной методический прием – выделение общих и отличительных черт в электрическом и магнитном полях с заполнением таблицы. Предполагается достаточно развитое диалектическое мышление, в противном случае придется делать отступления философского характера. Сравнение электрического и магнитного полей подводит учащихся к выводу об их взаимосвязи, на чем основана следующая тема «Электромагнитная индукция» (в 11-м классе).

Литература

1. Бугаев А.И. Методика преподавания физики в средней школе.
2. Гершензон Е.М., Малов Н.Н. Курс общей физики. Электричество и магнетизм.
3. Кабардин О.Ф., Кабардина С.И., Шефер Н.И. Факультативный курс физики. 9-й класс.
4. Каганов М.И., Цукерник В.М. Природа магнетизма.
5. Карцев В.П. Приключения великих уравнений.
6. Методика преподавания физики в средней школе. Под ред. Яворского Б.М., том 3.
7. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика-10.
8. Тарасов А.В., Тарасова Л.Н. Вопросы и задачи по физике.
3. Усова А.В., Завьялов В.В. Воспитание учащихся в процессе изучения физики.

Содержание урока

Физика и философия рассматривают материю как основу всего сущего, которая существует в разных формах. Она может быть сосредоточена в пределах ограниченной области пространства (локализована), но может быть, напротив, «делокализована». Первому состоянию можно поставить в соответствие понятие вещество, второму – понятие поле. И то и другое состояния, наряду со специфическими физическими характеристиками, имеют и общие. Например, есть энергия единицы объема вещества и есть энергия единицы объема поля. Свойства материи неисчерпаемы, процесс познания бесконечен. Поэтому все физические понятия надо рассматривать в развитии. Так, например, современная физика в отличие от классической не проводит строгой границы между полем и веществом. В современной физике поле и вещество взаимно превращаются: вещество переходит в поле, а поле переходит в вещество. Но не будем забегать вперед, а вспомним классификацию форм материи.

(С помощью кодоскопа проецируется схема.)

 Попробуйте по схеме составить краткий рассказ о формах существования материи.

После ответа учащихся учитель напоминает, что все ством этого является сходство характеристик гравитационного и электрического полей, которое было выявлено на предыдущих уроках по теме «Электрическое поле». Напрашивается вывод: если есть сходство между гравитационным и электрическим полями, то должно быть оно и между полями электрическим и магнитным. Далее предлагается сопоставить свойства и характеристики полей в виде таблицы (см. справа), аналогичной той, которую делали при сравнении гравитационного и электрического полей.

Примечания

1. При обсуждении источников поля, для повышения интереса к предмету, хорошо сравнить два природных камня: янтарь и магнит.

Янтарь – теплый камень удивительной красоты, обладает необычным, располагающим к философическим построениям свойством: он может притягивать! Будучи натертым, он притягивает пылинки, нити, кусочки бумаги (папируса). Именно по этому свойству ему и давали название в древности. Так, греки называли его электроном – притягивающим; римляне – харпаксом – грабителем, а персы – кавубой, т.е. камнем, способным притягивать мякину. Его считали магическим, лекарственным, косметическим...

Таким же таинственным и полезным считали известный тысячи лет другой камень – магнит. В разных странах магнит называли по-разному, но большая часть этих названий переводится как любящий, любовник. Так поэтично древние отметили свойство кусков магнита притягивать железо.

С нашей точки зрения эти два особенных камня можно рассматривать как первые изученные природные источники электрического и магнитного полей.

2. При обсуждении индикаторов полей полезно одновременно продемонстрировать с помощью учащихся взаимодействие наэлектризованной эбонитовой палочки с электрической гильзой и постоянного магнита с замкнутым контуром с током.

3. При обсуждении визуализации силовых линий лучше это продемонстрировать, используя проекцию на экран.

4. Деление диэлектриков на электреты и сегнетоэлектрики – дополнительный материал. Электреты – это диэлектрики, длительно сохраняющие поляризацию после устранения внешнего электрического поля и создающие собственное электрическое поле. В этом смысле электреты подобны постоянным магнитам, создающим магнитное поле. А ведь это еще одно сходство!

Сегнетоэлектрики – кристаллы, обладающие (в некотором температурном интервале) спонтанной поляризацией. При уменьшении напряженности внешнего поля индуцированная поляризация частично сохраняется. Для них характерно наличие предельной температуры – точки Кюри, при которой сегнетоэлектрик становится обычным диэлектриком. Опять сходство – с ферромагнетиками!

После работы с таблицей коллективно обсуждаются обнаруженные сходства и различия. Сходство лежит в основе единой картины мира, различия объясняются пока на уровне разной организации материи, лучше сказать – степени организации материи. Одно то, что магнитное поле обнаруживается только около движущихся электрических зарядов (в отличие от электрического), позволяет предсказать более сложные методы описания поля, более сложный математический аппарат, применяемый для характеристик поля.

После подведения итогов урока можно рекомендовать дополнительную литературу, а в качестве домашнего задания – подумать о сравнительной характеристике трех полей: гравитационного, электрического и магнитного.