Індукція магнітного поля. Лінії магнітної індукції. Магнітне поле Землі
👩🏫Методичні акценти для вчителя • План проведення уроку на 45 хвНУШ▼
🎯 Очікувані результати навчання (НУШ):
Формування предметних компетентностей за темою «Індукція магнітного поля. Лінії магнітної індукції. Магнітне поле Землі», розвиток критичного мислення, вміння аналізувати причинно-наслідкові зв'язки та застосовувати набуті знання на практиці.
💬 Провокативне питання для старту:
Використайте блок «Гачок (Hook)» нижче для 2-хвилинної розминки з класом перед поясненням нового матеріалу.
⏱️ Рекомендований таймінг 45-хвилинного уроку:
Тема: Розділ 2. Магнітні та електромагнітні явища • с. 75. Індукція магнітного поля. Лінії магнітної індукції. Магнітне поле Землі. Д/з: опрацювати матеріал уроку та завдання «У зошит» на платформі EZZ-SCHOOL BOOKS.
⚡ Фронтальне бліц-опитування класу на початку уроку (2 хв):
- Що є ключовим поняттям теми «Індукція магнітного поля. Лінії магнітної індукції. Магнітне поле Землі» і чому воно важливе?
- Де у повсякденному житті, науці чи IT ми стикаємося з цим явищем/алгоритмом?
- Яка найпоширеніша помилка виникає під час першого знайомства з матеріалом?
🏠 Диференційоване домашнє завдання:
- Базовий рівень (обов'язковий): опрацювати конспект і блок «У зошит».
- Достатній рівень: скласти власну шпаргалку та пройти MiniCheck.
- Високий / STEM: виконати симуляцію у лабораторії та скласти BossQuiz на 100 XP.
📊 Критерії формувального оцінювання:
Твоя місія на цей урок
Натискай на цілі у міру їх опанування:
- 1Засвоїти векторну характеристику магнітного поля — вектор магнітної індукції B та одиницю його вимірювання Тесла (Тл).Опанувати ➔
- 2Зрозуміти правила побудови неперервних замкнених ліній магнітної індукції.Опанувати ➔
- 3Розрізнити однорідне та неоднорідне магнітне поле.Опанувати ➔
- 4Дізнатися про магнітне поле Землі, магнітосферу, магнітні бурі та чарівні полярні сяйва.Опанувати ➔
🧭 Чому магнітна стрілка компаса вказує на північ, хоча там насправді південний магнітний полюс?
Компас веде мореплавців крізь туман і шторми вже понад тисячу років. Але Земля — це гігантський магніт зі своїм невидимим щитом! Якщо однойменні полюси відштовхуються, то чому північний кінець стрілки N тягнеться до Північного географічного полюса? І як магнітне поле рятує все живе від смертоносного космічного вітру?
1. Вектор магнітної індукції B та одиниця Тесла
Для кількісної характеристики магнітного поля в кожній точці простору введено силову векторну величину — вектор магнітної індукції (позначають B).
За напрямок вектора магнітної індукції в даній точці поля приймають напрямок, на який вказує північний полюс (N) вільно встановленої магнітної стрілки. Магнітне поле діє з силою на будь-який провідник зі струмом. Досліди показують, що на прямолінійний провідник довжиною L зі струмом I, розташований перпендикулярно до ліній поля, діє максимальна сила Ампера F_A,max.
Модуль магнітної індукції B:
B = F_A,max / (I · L)
Модуль магнітної індукції чисельно дорівнює максимальній силі, з якою поле діє на прямолінійний провідник одиничної довжини (1 м), по якому тече струм силою 1 А.
Одиниця вимірювання в СІ: Тесла (Тл) на честь Ніколи Тесли.
1 Тл = 1 (Н / А · м)
| Джерело магнітного поля | Порядок магнітної індукції B | Фізичний контекст |
|---|---|---|
| Мозок людини (біоструми нейронів) | 10⁻¹² Тл (1 пТл) | Вимірюється за допомогою надчутливих СКВІДів |
| Магнітне поле Землі | 5·10⁻⁵ Тл (50 мкТл) | Орієнтує стрілку туристичного компаса |
| Сувенірний феритовий магніт | 0,01–0,05 Тл | Тримає фото на дверцятах холодильника |
| Неодимовий магніт (NdFeB) | 0,5–1,5 Тл | Надпотужне утримання металевих деталей |
| Медичний томограф МРТ | 1,5–3,0 Тл | Надпровідні котушки в рідкому гелії |
| Великий адронний колайдер (CERN) | 8,3 Тл | Викривлення траєкторії протонів до швидкості світла |
2. Лінії магнітної індукції: вихрове поле проти однорідного
Для наочного зображення магнітних полів використовують лінії магнітної індукції — неперервні уявні лінії, дотичні до яких у будь-якій точці збігаються з напрямком вектора індукції B. Густина ліній відображає силу поля: там, де лінії розташовані густіше, поле сильніше.
Фундаментальна властивість магнітного поля:
Лінії магнітної індукції завжди замкнені! Вони не мають ні початку, ні кінця. Поза магнітом лінії виходять із північного полюса (N) і входять у південний (S), а всередині магніту тягнуться від S до N. Поля з замкненими силовими лініями називають вихровими. Це свідчить про те, що в природі не існує магнітних зарядів (монополів)!
Однорідне магнітне поле
Поле, в усіх точках якого вектор індукції B однаковий як за модулем, так і за напрямком. Його лінії паралельні та розташовані на однаковій відстані одна від одної (наприклад, усередині довгого соленоїда або між плоскими широкими полюсами).
Неоднорідне магнітне поле
Поле, вектор індукції якого змінюється від точки до точки за величиною або напрямком. Його лінії викривлені, а їхня густина змінюється (наприклад, біля полюсів смугового магніту).
Чим лінії магнітної індукції принципово відрізняються від силових ліній електростатичного поля?
3. Магнітне поле Землі: геомагнітний щит планети
Планета Земля є гігантським природним магнітом. Рух розплавленого заліза та нікелю в рідкому зовнішньому ядрі Землі генерує глобальне геомагнітне поле (теорія геодинамо).
Географічні та магнітні полюси
Північний кінець магнітної стрілки компаса притягується до Північного географічного полюса. Оскільки притягуються різнойменні полюси, це означає, що біля Північного географічного полюса розташований Південний магнітний полюс Землі (S), а біля Південного географічного полюса — Північний магнітний полюс (N)! Крім того, вони не збігаються географічно приблизно на 11° (магнітне схилення).
Радіаційний щит і полярні сяйва
Магнітне поле утворює навколо планети магнітосферу (пояси Ван Аллена), яка захищає біосферу від згубного сонячного вітру — потоку високоенергетичних протонів та електронів. Під час сонячних спалахів частинки прориваються біля магнітних полюсів у верхні шари атмосфери, викликаючи свічення атомів кисню й азоту — полярне сяйво, та збурення поля — магнітні бурі.
4. Практикум: розрахунок модуля магнітної індукції (Вправа 10.3)
Умова: Прямолінійний провідник завдовжки L = 20 см розміщений перпендикулярно до ліній індукції однорідного магнітного поля. Визначте модуль індукції магнітного поля B, якщо при проходженні струму силою I = 4 А на провідник з боку поля діє максимальна сила F = 0,24 Н.
1. Записуємо формулу для модуля індукції:
B = F_A,max / (I · L)
2. Переводимо довжину в СІ:
L = 20 см = 0,2 м
3. Обчислюємо значення B:
B = (0,24 Н / 4 А · 0,2 м) = (0,24 / 0,8) = 0,3 Тл.
Висновок: Модуль магнітної індукції поля становить 0,3 Тл (300 мТл), що характерно для потужних постійних магнітів.
Шпаргалка до § 10: Індукція магнітного поля. Лінії магнітної індукції. Магнітне поле Землі
Усе найважливіше для повторення перед уроком або самостійною роботою
📐 Вектор B
Силова характеристика поля. Одиниця вимірювання — Тесла (Тл).
🌀 Замкнені лінії
Лінії магнітної індукції не мають початку й кінця: виходять з N, входять у S.
🛡️ Магнітосфера
Захищає біосферу Землі від згубного космічного та сонячного випромінювання.
✨ Полярне сяйво
Свічення верхніх шарів атмосфери від зіткнення із сонячним вітром біля полюсів.
Самоперевірка (картки знань)
Натискай для перевороту (або Пробіл / ◀ ▶ на клавіатурі)
У зошит (за підручником)
Вправи з підручника «Фізика 9 клас (Бар'яхтар, Довгий та ін., Ранок 2026)», § 10, с. 75. Виконуй у робочий зошит або за комп'ютером за вказівкою вчителя:
Визначення напрямку вектора B за орієнтацією стрілки компаса
💡 Підказка від нас: Вектор магнітної індукції в точці збігається з напрямком, куди вказує північний (темний/синій) кінець стрілки компаса.
Порівняння сили поля в різних точках за густотою ліній
💡 Підказка від нас: Магнітна індукція найбільша там, де силові лінії на рисунку розташовані найгустіше (найближче до полюсів магніту).
Пояснення утворення полярного сяйва
💡 Підказка від нас: Магнітне поле спрямовує заряджені космічні частинки до магнітних полюсів, де вони іонізують молекули азоту й кисню на висоті 100-400 км.
Бос-тест до § 10: Індукція магнітного поля. Лінії магнітної індукції. Магнітне поле Землі
Питання 1 з 3 • Завдай удару по босу теми