VY_52_INOVACE_2NOV71 Autor: Mgr. Jakub Novák Datum: 19. 3. 2013 Ročník: 6. a 9. Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Fyzika Tematický okruh: Elektromagnetické a světelné děje Téma: Magnetické pole cívky s elektrickým proudem Metodický list: Žáci zmapují magnetické pole v okolí elektrické cívky, kterou prochází elektrický proud, a vyzkoušejí funkci elektromagnetu. Laboratorní práci lze využít buď v šestém ročníku k učivu o elektromagnetu, nebo v devátém ročníku k zopakování znalostí o elektromagnetu před učivem o elektromagnetické indukci. Laboratorní práce odpovídá jedné vyučovací hodině. Žáci pracují ve skupinách po dvou. Použité pomůcky tvoří školní zdroj stejnosměrného elektrického napětí (je vhodné použít nízkou hodnotu napětí, například 3 V), sada vodičů, spínač, elektrická cívka, jádro z magneticky měkké oceli, drobné ocelové hřebíčky a sada magnetek. Výuka probíhá frontálně za dodržení všech bezpečnostních zásad podle přiloženého pracovního postupu. Žáci průběžně s pomocí vyučujícího vyplňují přiložený pracovní list, který odevzdají ke kontrole na konci. Nejprve si žáci v části zvané příprava připomenou magnetické účinky elektrického proudu protékajícího vodičem a konstrukci a funkci elektromagnetu. Pracovní postup: Žáci zapojí elektrický obvod obsahující zdroj stejnosměrného elektrického napětí, spínač a elektrickou cívku. Na různá místa do okolí cívky umístí magnetky. Před sepnutím spínače budou magnetky orientovány ve směru magnetického pole Země. Po sepnutí spínače se magnetky orientují podle indukčních čar magnetického pole cívky, které je mnohem silnější než magnetické pole Země. Žáci zakreslí polohu a orientaci magnetek do pracovního listu. Vyzkoušejí také, že přepólování zdroje elektrického napětí se projeví opačnou orientací magnetek, což znamená záměnu severního a jižního magnetického pole cívky. Do elektrické cívky žáci zasunou jádro z magneticky měkké oceli a vyzkoušejí funkci elektromagnetu zvedáním drobných ocelových hřebíčků (totéž vyzkoušejí také s elektrickou cívkou bez jádra). Na závěr se žáci porovnají magnetické pole cívky s elektrickým proudem s magnetickým polem tyčového magnetu a zhodnotí funkci elektromagnetu. Veškerý obsah materiálu je vlastní tvorbou autora.
LABORATORNÍ PRÁCE Jméno: Třída: Škola: ZŠ Schulzovy sady Datum: Zadání: Pomocí magnetek zmapujte magnetické pole v okolí cívky, kterou prochází elektrický proud. Poté do cívky zasuňte jádro z magneticky měkké oceli a vyzkoušejte funkci elektromagnetu. Příprava: V okolí vodiče, kterým prochází elektrický proud, se vytváří magnetické pole. Pokud je vodič navinut do podoby cívky, je magnetické pole v jejím okolí silnější. Vložíme-li do cívky jádro z magneticky měkké oceli, v magnetickém poli cívky se jádro zmagnetuje a stane se samo magnetem. Cívku s jádrem potom nazýváme ELEKTROMAGNET. Pomůcky:... Provedení: Zapojili jsme jednoduchý elektrický obvod obsahující zdroj napětí, spínač a elektrickou cívku. V okolí cívky jsme rozmístili magnetky. Pak jsme sepnuli spínač a zakreslili polohu magnetek. Ověřili jsme také vliv změny směru elektrického proudu přepólováním zdroje napětí. Poté jsme do cívky zasunuli jádro z magneticky měkké oceli a vyzkoušeli funkci elektromagnetu zvedáním ocelových hřebíčků. Schéma zapojení:
Magnetické pole v okolí cívky: Závěr:
LABORATORNÍ PRÁCE Jméno: Třída: Škola: ZŠ Schulzovy sady Datum: Zadání: Pomocí magnetek zmapujte magnetické pole v okolí cívky, kterou prochází elektrický proud. Poté do cívky zasuňte jádro z magneticky měkké oceli a vyzkoušejte funkci elektromagnetu. Příprava: V okolí vodiče, kterým prochází elektrický proud, se vytváří magnetické pole. Pokud je vodič navinut do podoby cívky, je magnetické pole v jejím okolí silnější. Vložíme-li do cívky jádro z magneticky měkké oceli, v magnetickém poli cívky se jádro zmagnetuje a stane se samo magnetem. Cívku s jádrem potom nazýváme ELEKTROMAGNET. Pomůcky: Školní zdroj stejnosměrného elektrického napětí, sada vodičů, spínač, elektrická cívka, jádro z magneticky měkké oceli, drobné ocelové hřebíčky a sada magnetek. Provedení: Zapojili jsme jednoduchý elektrický obvod obsahující zdroj napětí, spínač a elektrickou cívku. V okolí cívky jsme rozmístili magnetky. Pak jsme sepnuli spínač a zakreslili polohu magnetek. Ověřili jsme také vliv změny směru elektrického proudu přepólováním zdroje napětí. Poté jsme do cívky zasunuli jádro z magneticky měkké oceli a vyzkoušeli funkci elektromagnetu zvedáním ocelových hřebíčků. Schéma zapojení:
Magnetické pole v okolí cívky: Závěr: Orientace magnetek v okolí elektrické cívky, kterou protéká elektrický proud, se podobá orientaci magnetek v okolí trvalého magnetu. Při změně směru elektrického proudu cívkou se orientace magnetek změnila v opačnou, takže se zaměnily severní a jižní magnetický pól cívky. Cívka bez jádra nebyla schopna zvednout žádné ocelové hřebíčky. Po zasunutí jádra do cívky vznikl elektromagnet, který byl schopen hřebíčky zvednout. Výhodou elektromagnetu proti trvalému tyčovému magnetu je, že elektromagnet lze snadno vypnout přerušením elektrického obvodu a že je možné snadno jej přepólovat.