Scenariusz lekcji "Przewodnik z prądem to magnes"

Fizyka, III etap edukacyjny

Temat : Przewodnik z prądem to magnes.

Treści kształcenia

Fizyka, 9.1: uczeń demonstruje działanie prądu w przewodzie na igłę magnetyczną (zmiany kierunku wychylenia przy zmianie kierunku przepływu prądu, zależność wychylenia igły od pierwotnego jej ułożenia względem przewodu); Informatyka, 6.1: uczeń wykorzystuje programy komputerowe, w tym edukacyjne, wspomagające i wzbogacające naukę różnych przedmiotów.

Cele zoperacjonalizowane

Uczeń wie, jakie są źródła pola magnetycznego;
wie, że wokół przewodnika z prądem istnieje pole magnetyczne;
wie, o czym mówi reguła prawej dłoni;
wyjaśnia zachowanie igły magnetycznej, używając pojęcia pola magnetycznego wytworzonego przez prąd elektryczny;
wie, że kierunek przepływu prądu w przewodniku decyduje o kierunku odchylenia się igły magnetycznej.

Nabywane umiejętności

Uczeń umie posługiwać się igłą magnetyczną do badania pola magnetycznego wokół przewodnika z prądem;
umie wykazać, że obwód elektryczny, w którym płynie prąd, oddziałuje z magnesem, a więc wytwarza pole magnetyczne;
przeprowadza ćwiczenia i wyciąga wnioski, uczy się współpracy w grupie;
umie pokazać i zastosować regułę prawej dłoni;
nabywa umiejętności samodzielnej pracy, obserwacji zjawisk fizycznych, stawiania pytań i poszukiwania odpowiedzi na nie;
potrafi zainstalować program użytkowy i znaleźć instrukcje dotyczące jego obsługi.

Kompetencje kluczowe

Etapy lekcji

  • Wstęp
  • Nauczyciel prosi uczniów, aby odpowiedzieli na kilka pytań, moderuje krótką dyskusję:
    - gdzie spotkaliście się już z zastosowaniem magnesów?
    - co już wiecie o magnesach, które zbudowane są z przewodnika, w którym płynie prąd?
  • Przebieg zajęć
  • Podsumowanie lekcji
  • Nauczyciel podsumowuje wiadomości na temat pola magnetycznego wokół przewodnika z prądem oraz jego wpływu na igłę magnetyczną:
    - przewodnik, w którym płynie prąd, wytwarza wokół siebie pole magnetyczne. Linie tego pola układają się koncentrycznie naokoło przewodnika,
    - igła magnetyczna umieszczona w polu magnetycznym przewodnika z prądem reaguje na to pole tak, jakby to było pole magnesu,
    - zwrot linii pola magnetycznego przewodnika z prądem określa reguła prawej dłoni,
    - kierunek linii pola magnetycznego zależy od kierunku prądu płynącego w przewodniku,
    - kierunek obrotu igły zależy od kierunku prądu płynącego w przewodniku.

    Środki dydaktyczne

    Metody nauczania

    Formy pracy

    ZAŁĄCZNIKI DO SCENARIUSZA

    Załącznik nr 1 – OPIS ĆWICZENIA: „Kiedy przewodnik może być magnesem?”

    ODDZIAŁYWANIE PRĄDU NA IGŁĘ MAGNETYCZNĄ

    Opis przeprowadzenia ćwiczenia

    1. Sformułowanie celu ćwiczenia: Opisane w karcie pracy każdej grupy.
    2. Zestaw potrzebnych do doświadczenia narzędzi i materiałów: Opisane w karcie pracy każdej grupy.
    3. Spis czynności, które należy wykonać kolejno:
    a. uczniowie dzielą się na 3 grupy;
    b. doświadczenie nr 1 jest wykonywane przez 3 grupy, doświadczenie nr 2 także jest wykonywane przez 3 grupy;
    c. zapoznają się z kartą pracy grupy, nauczyciel wyznacza lidera każdej grupy;
    d. gromadzą potrzebne materiały, realizują czynności zapisane kolejno w karcie pracy danej grupy;
    e. zapisują na karcie pracy zaobserwowane zjawiska oraz wielkości określone w karcie pracy grupy;
    f. po zakończeniu ćwiczeń nauczyciel podsumowuje wyniki prac, moderuje tę część lekcji, podkreśla najistotniejsze fragmenty poznanej wiedzy.
    4. Inne informacje, np. sposób wyciągania wniosków, karta pracy, drzewka decyzyjne, formularze itd.:

    a) Grupa 1.

    Oczekiwane wyniki w tabeli do zapisywania wyników Grupy 2.

     

    Badanie kształtu linii pola magnetycznego wokół przewodnika prostoliniowego

    Pytanie/polecenie:

    Obserwacje:

    Wnioski:

    Jaki kształt mają linie pola magnetycznego wytworzonego przez prąd płynący w przewodniku prostoliniowym

    Linie pola magnetycznego mają kształt okręgów współśrodkowych, im dalej od przewodnika, tym pole magnetyczne jest słabsze.

     

     

    Przewodnik, w którym płynie prąd, wytwarza wokół siebie pole magnetyczne.

    Narysuj kształt linii pola magnetycznego wytworzonego przez prąd płynący w przewodniku prostoliniowym

    Linie pola magnetycznego mają kształt okręgów współśrodkowych, im dalej od przewodnika, tym pole magnetyczne jest słabsze.

    c) Grupa 2

    Oczekiwane wyniki w tabeli do zapisywania wyników Grupy 2

     

     

    Badanie zachowania się igły magnetycznej umieszczonej w pobliżu przewodnika, przez który płynie prąd

    Pytanie:

    Obserwacje:

    Wnioski:

    a) Podłączamy przewodnik do źródła napięcia stałego (baterii płaskiej).

    - Co się dzieje z igłą magnetyczną podczas przepływu prądu?

    Igła magnetyczna podczas przepływu prądu odchyla się od swojego położenia początkowego.

    Przewodnik, w którym płynie prąd, wytwarza wokół siebie pole magnetyczne, które zadziałało z biegunami magnetycznymi igły magnetycznej.

    - W którą stronę wychyliła się igła? (licząc od jej północnego (czerwonego) końca)

    Igła magnetyczna podczas przepływu prądu odchyla się „w lewo” względem przewodu.

    Przewodnik, w którym płynie prąd, wytwarza wokół siebie pole magnetyczne, które zadziałało z biegunami magnetycznymi igły magnetycznej.

    Jakie będzie położenie igły magnetycznej po wyłączeniu prądu?

    Igła magnetyczna po wyłączeniu prądu wróciła do swojego pierwotnego położenia.

    Przewodnik, w którym przestał płynąć prąd przestał także wytwarzać wokół siebie pole magnetyczne.

    b) Podłączamy przewodnik do źródła napięcia stałego (baterii płaskiej lub zasilacza), lecz tym razem zmieniamy bieguny źródła zasilającego przewodnik na przeciwne

    - Co się dzieje z igłą magnetyczną podczas przepływu prądu?

    Igła magnetyczna podczas przepływu prądu odchyla się „w prawo” względem przewodu.

    Przewodnik, w którym płynie prąd, wytwarza wokół siebie pole magnetyczne, które zadziałało z biegunami magnetycznymi igły magnetycznej.

    - W którą stronę wychyliła się igła? (licząc od jej północnego (czerwonego) końca)

    Igła magnetyczna podczas przepływu prądu odchyla się „w prawo” względem przewodu.

    Przewodnik, w którym płynie prąd, wytwarza wokół siebie pole magnetyczne, które zadziałało z biegunami magnetycznymi igły magnetycznej. Zmiana kierunku płynącego w przewodniku prądu spowodowała odchylenie się igły w przeciwną stronę niż w dośw. a)

    Jakie będzie położenie igły magnetycznej po wyłączeniu prądu?

    Igła magnetyczna po wyłączeniu prądu wróciła do swojego pierwotnego położenia

    Przewodnik, w którym przestał płynąć prąd, przestał także wytwarzać wokół siebie pole magnetyczne.

     

    WNIOSEK końcowy na bazie doświadczeń a) oraz b):

    Kierunek obrotu igły zależy od kierunku prądu płynącego w przewodniku. Zmiana kierunku prądu płynącego w przewodniku powoduje zmianę zwrotu linii pola magnetycznego wytwarzanego wokół przewodnika. Dowodem na to są przeciwne odwrócenia się igieł w dośw. a) oraz b).

     

    Załącznik nr 2 – Karty pracy

    Karta pracy GRUPY nr 1

    Doświadczenie nr 1

    CEL Doświadczenia wstępnego: Pokazanie istnienia oraz kształtu linii pola magnetycznego wokół przewodnika prostoliniowego
    Materiały niezbędne do wykonania doświadczenia:
    Stojaki, przewodnik prostoliniowy nieżelazny (z miedzi albo aluminium), bateria płaska zasilacz szkolny, opiłki żelaza, tekturka.

    1. Kolejność czynności:

    Na stojaku mocujemy tekturkę.
    Ustawiamy pionowo prostoliniowy przewodnik z prądem, tak aby przechodził przez tekturkę.
    Rozsypujemy opiłki żelaza wokół przewodnika.
    Podłączamy przewodnik do baterii przez dotknięcie biegunów baterii (obwód elektryczny zamykamy tylko na kilka sekund, aby nie spowodować rozładowania się baterii).
    - Jaki kształt mają linie pola magnetycznego wytworzonego przez prąd płynący w przewodniku prostoliniowym?
    - Narysuj kształt linii pola magnetycznego wytworzonego przez prąd płynący w przewodniku prostoliniowym.

    2. Zapisujemy wyniki obserwacji oraz wnioski w Tabeli Pracy grupy.

    TABELA do zapisywania wyników prac Grupy 1:

    Badanie kształtu linii pola magnetycznego wokół przewodnika prostoliniowego

    Pytanie/polecenie:

    Obserwacje:

    Wnioski:

    Jaki kształt mają linie pola magnetycznego wytworzonego przez prąd płynący w przewodniku prostoliniowym?

     

     

    Narysuj kształt linii pola magnetycznego wytworzonego przez prąd płynący w przewodniku prostoliniowym

     

     

    Miejsce na notatki: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

    Karta pracy GRUPY Nr 2

    Doświadczenie Nr 2

    CEL Doświadczenia: Badanie zachowania się igły magnetycznej umieszczonej w pobliżu przewodnika, przez który płynie prąd, w zależności od kierunku prądu płynącego w przewodniku
    Materiały niezbędne do wykonania doświadczenia: stojaki, przewód prostoliniowy nieżelazny (z miedzi albo aluminium), igła magnetyczna, bateria płaska lub zasilacz szkolny

    1. Kolejność czynności:

    W stojakach mocujemy poziomo prostoliniowy przewód
    Równolegle pod nim umieszczamy igłę magnetyczną tak, aby układała się swobodnie, zgodnie z polem magnetycznym ziemskim, w kierunku zgodnym z kierunkiem przewodu.
    Obserwujemy przewodnik tak, aby był on ułożony równolegle do linii naszych oczu. Zachowujemy tę pozycję do końca ćwiczeń.
    a) Podłączamy przewodnik do źródła napięcia stałego (baterii płaskiej). (Obwód elektryczny zamykamy tylko na kilka sekund, aby nie spowodować rozładowania się baterii lub przeciążenia zasilacza.)
    - Co się dzieje z igłą magnetyczną podczas przepływu prądu?
    - W którą stronę wychyliła się igła (licząc od jej północnego - czerwonego - końca)?
    - Jakie będzie położenie igły magnetycznej po wyłączeniu prądu?
    Zapisz wynik obserwacji oraz wnioski.


    W stojakach mocujemy poziomo prostoliniowy przewód.
    Równolegle pod nim umieszczamy igłę magnetyczną tak, aby układała się swobodnie, zgodnie z polem magnetycznym ziemskim, w kierunku zgodnym z kierunkiem przewodu.
    Obserwujemy przewodnik tak, aby był on ułożony równolegle do linii naszych oczu. Zachowujemy tę pozycję do końca ćwiczenia, aby zachować stałą pozycję obserwacyjną.
    b) Podłączamy przewodnik do źródła napięcia stałego (baterii płaskiej lub zasilacza), lecz tym razem zmieniamy bieguny źródła zasilającego przewodnik na przeciwne. (Obwód elektryczny zamykamy tylko na kilka sekund, aby nie spowodować rozładowania się baterii lub przeciążenia zasilacza.)
    - Co się dzieje z igłą magnetyczną podczas przepływu prądu?
    - W którą stronę wychyliła się igła (licząc od jej północnego - czerwonego - końca)?
    - Jakie będzie położenie igły magnetycznej po wyłączeniu prądu?
    Zapisz wynik obserwacji oraz wnioski.

    2. Zapisujemy wyniki obserwacji oraz wnioski w Tabeli Pracy grupy

    TABELA do zapisywania wyników prac Grupy 2:

    Badanie zachowania się igły magnetycznej umieszczonej w pobliżu przewodnika, przez który płynie prąd

    Pytanie:

    Obserwacje:

    Wnioski:

    a) Podłączamy przewodnik do źródła napięcia stałego (baterii płaskiej).

    - Co się dzieje z igłą magnetyczną podczas przepływu prądu?

    - W którą stronę wychyliła się igła? (licząc od jej północnego (czerwonego) końca)

     

     

    Jakie będzie położenie igły magnetycznej po wyłączeniu prądu?

     

     

    b) Podłączamy przewodnik do źródła napięcia stałego (baterii płaskiej lub zasilacza), lecz tym razem zmieniamy bieguny źródła zasilającego przewodnik na przeciwne

    - Co się dzieje z igłą magnetyczną podczas przepływu prądu?

    - W którą stronę wychyliła się igła? (licząc od jej północnego (czerwonego) końca)

     

     

    Jakie będzie położenie igły magnetycznej po wyłączeniu prądu?

     

     

     

    WNIOSEK końcowy na bazie doświadczeń a) oraz b):

    Miejsce na notatki: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

    Wprowadzenie teoretyczne.

    Przewodnik prostoliniowy, przez który płynie prąd elektryczny, wytwarza wokół siebie pole magnetyczne, którego linie tworzą okręgi leżące w płaszczyźnie prostopadłej do przewodnika o środkach leżących na przewodniku. Zwrot linii tego pola wyznacza się za pomocą reguły prawej dłoni: - jeżeli prawą ręką obejmiemy przewodnik z prądem w taki sposób, że kciuk zwrócony będzie zgodnie z kierunkiem płynącego w przewodniku prądu, to pozostałe cztery palce pokażą zwrot linii pola magnetycznego.