Магнитные явления · урок 2 из 6

Магнитные явления: поле Земли и опыт Эрстеда

Физика · 8 класс · базовый уровень · урок-исследование
ФРП «Физика» (базовый уровень), Москва – 2025 · строка R05 · PHY8-057

Паспорт: R05 «2.3 Магнитные явления» (6 ч), урок 2/6, единицы R05.4 «Магнитное поле Земли и его значение для жизни на Земле» и R05.5 «Опыт Эрстеда». Тип урока — И (исследование): два вопроса → гипотезы → опыты → выводы.
Хронометраж (45 мин): цели и актуализация 6 мин (сл. 2–3) · постановка вопросов и гипотезы 3 (сл. 4) · исследование 1 «Земля — магнит» 10 (сл. 5–7) · исследование 2 «опыт Эрстеда» 12 (сл. 8–10) · проверь себя 3 (сл. 11) · ошибки 2 (сл. 12) · задачи 4 (сл. 13) · ОГЭ 2 (сл. 14) · итог и ДЗ 3 (сл. 15).
Оборудование на стол: полосовой магнит, 3–4 компаса (магнитные стрелки), источник тока, ключ, реостат, амперметр, прямой провод на подставках, соединительные провода. Если нет шара-магнита для сл. 5 — показать рисунок.

R05.4–R05.5

Цели урока

Сегодня вы научитесь

Объяснять, как работает компас

Земля — большой магнит; где её магнитные полюса (REQ-1.3, REQ-1.6)

Рассказывать о значении поля Земли

защита от частиц Солнца, сияния, ориентация (REQ-1.16)

Проводить опыт Эрстеда

собирать цепь, наблюдать поворот стрелки, соблюдать ТБ (REQ-1.9, REQ-1.13)

Делать выводы по таблице и графику

как поворот стрелки зависит от тока (REQ-1.8, REQ-1.11)

REQ-1.3 «распознавать проявление изученных физических явлений в окружающем мире, в том числе физические явления в природе…»; REQ-1.6 «объяснять физические процессы и свойства тел… строить объяснение из 1–2 логических шагов».
REQ-1.16 «приводить примеры… практического использования физических знаний в повседневной жизни…»; REQ-1.9 «проводить опыты по наблюдению физических явлений… собирать установку из предложенного оборудования, описывать ход опыта и формулировать выводы»; REQ-1.13 «соблюдать правила техники безопасности…».
REQ-1.8 «…выделять проверяемое предположение, оценивать правильность порядка проведения исследования, делать выводы»; REQ-1.11 «…фиксировать результаты полученной зависимости в виде таблиц и графиков». Элементы кодификатора EL-7.15, EL-7.16, EL-7.21.

повторение: R05.1–R05.3

Вспомним

Магнит, полюса, линии поля

Как взаимодействуют полюса?

одноимённые отталкиваются, разноимённые притягиваются

Куда направлены линии поля?

вне магнита — от N к S

Как встаёт магнитная стрелка?

вдоль линии поля, северный конец — по направлению линии

R05.4–R05.5

Исследование · постановка вопроса

Два вопроса урока

1. Почему стрелка компаса всегда показывает на север?

Гипотеза: Земля сама — большой магнит

2. Может ли электрический ток повернуть магнитную стрелку?

Гипотеза: да / нет? — проголосуем

R05.4

Исследование 1 · опыт

Компасы у шара-магнита и на Земле

Стрелки ведут себя одинаково → Земля — большой магнит.

Опыт У. Гильберта (1600): маленький компас переносят вокруг намагниченного шара — «терреллы» (маленькой Земли). Если шара нет — полосовой магнит, накрытый листом, и 4–5 компасов вокруг.
Вопрос: к какому полюсу шара повернулись северные (синие) концы стрелок? (К верхнему — S: разноимённые притягиваются.) Значит, и на Земле на севере находится… южный магнитный полюс — следующий слайд.
Земля сама поле не «видит»: его показывают стрелки. Компас — индикатор магнитного поля.

R05.4

Схема · запомнить

Магнитные и географические полюса

У Северного географического полюса — южный магнитный S

У Южного географического — северный магнитный N

Полюса не совпадают и медленно смещаются (дрейф полюсов)

Главная мысль: северный конец стрелки притягивается к южному магнитному полюсу Земли, а он находится в Арктике, недалеко от Северного географического. Поэтому компас показывает на север.
Магнитная ось наклонена к оси вращения примерно на 10° (на рисунке 11°) — компас показывает на север не точно. Линии поля вне Земли идут от Южного полушария к Северному.
Дрейф: магнитный полюс в Арктике за последние десятилетия смещался на десятки километров в год (от Канады в сторону Сибири). Поэтому магнитные карты для навигации регулярно обновляют.

R05.4

Магнитное поле Земли и жизнь

Зачем Земле магнитное поле

Щит

отклоняет заряженные частицы Солнца и космоса

Полярное сияние

частицы, попавшие у полюсов, заставляют светиться воздух

Ориентация

компас, перелётные птицы, морские черепахи

Солнечный ветер — поток заряженных частиц от Солнца. Магнитное поле Земли (магнитосфера) отклоняет их, и большая часть обтекает планету. Без такой защиты частицы разрушали бы атмосферу и были бы опасны для живых организмов.
Магнитные бури: при вспышках на Солнце поток частиц усиливается; поле Земли быстро меняется — бывают помехи связи и навигации. Сияния тогда видны дальше от полюсов.
Вопрос: где в России можно увидеть полярное сияние? (Мурманск, Норильск, Якутия — высокие широты, ближе к магнитному полюсу.)

R05.5

Исследование 2 · опыт Эрстеда (1820)

Действует ли ток на магнитную стрелку?

Оборудование

источник тока, ключ, реостат, амперметр, прямой провод, магнитная стрелка

Порядок

Стрелку и провод — вдоль меридиана
Замкнуть ключ на 2–3 с
Поменять полюса источника
Реостатом менять ток, измерять угол

ТБ: ключ замыкать кратковременно — провод нагревается

Ханс Кристиан Эрстед (Дания, 1820) на лекции заметил, что стрелка компаса рядом с проводом поворачивается при замыкании цепи. Это первое доказательство связи электричества и магнетизма.
Важно: провод — над стрелкой и вдоль неё (по направлению север–юг). Если положить провод поперёк стрелки, поворота может не быть.
Схема по ГОСТ: источник (длинная черта «+»), ключ, амперметр в кружке, реостат (прямоугольник со стрелкой), провод AB. Реостат ограничивает ток: без него провод замыкает источник накоротко.

R05.5

Исследование 2 · результаты

Угол поворота стрелки и сила тока

$I$ , А	$α$ , °
0	0
0,5	16
1,0	30
1,5	41
2,0	50
3,0	60

ток в обратную сторону — тот же угол, в другую сторону

Данные — пример одного опыта (провод в 2 см над стрелкой). Если опыт проводится в классе, записать свои числа вместо этих; при токе до 1–2 А учесть нагрев провода.
Вопросы: 1) Как меняется угол при росте тока? (растёт.) 2) Растёт ли он пропорционально — вдвое больше ток, вдвое больше угол? (Нет: 1 А → 30°, 2 А → 50°.) 3) Почему стрелка не встаёт поперёк провода (90°)? (На неё действует ещё и магнитное поле Земли — оно тянет стрелку к северу.)
Построение графика: точки по таблице, плавная линия через точки (открывается по щелчку). Подписи осей с единицами обязательны.

R05.5

Вывод · запомнить

Что показал опыт Эрстеда

Вокруг проводника с током существует магнитное поле

Нет тока

стрелка не поворачивается

Другое направление тока

поворот в другую сторону

Больше ток

больше угол поворота

R05.5

Проверь себя

Куда повернётся северный конец стрелки?

R05.4–R05.5

Осторожно

Типичные ошибки

Где ошибаются	Неверно	Верно
полюса Земли	на севере — северный магнитный полюс	на севере — южный магнитный полюс
компас	показывает точно на географический север	на магнитный полюс; они не совпадают
опыт Эрстеда	стрелку повернул нагретый провод	стрелку повернуло магнитное поле тока
опыт Эрстеда	провод можно положить как угодно	провод — вдоль стрелки, над или под ней

R05.4–R05.5

Закрепление

Решите

1базаСеверный конец стрелки показывает на север. Какой магнитный полюс Земли находится в Арктике? Почему?

2базаНачертите схему цепи для опыта Эрстеда: источник, ключ, амперметр, реостат, провод.

3базаКак с помощью компаса узнать, есть ли ток в проводе, не разрывая цепь?

4повыш.Стрелка отклонилась на 30° к западу. Ток уменьшили и изменили его направление. Что произойдёт со стрелкой?

5практикаПочему компас «врёт» рядом с ножом, телефоном или в салоне автомобиля?

6повыш.У Луны нет общего магнитного поля. Поможет ли космонавту на Луне компас? Чем опасно отсутствие поля?

Ответы: 1) Южный магнитный: северный конец стрелки притягивается к разноимённому полюсу. 2) Последовательно: источник — ключ — амперметр — реостат — провод AB; условные обозначения как на сл. 8. 3) Поднести компас к проводу (провод вдоль стрелки): если стрелка повернулась — ток есть.
4) Стрелка повернётся к востоку, угол станет меньше 30°. 5) Стальные предметы, магниты в динамике телефона, стальной кузов автомобиля и его электропроводка создают или искажают магнитное поле рядом с компасом.
6) Нет: стрелка не встанет в определённом направлении. Без «щита» частицы Солнца и космические частицы свободно достигают поверхности — опасно для человека и приборов.
1–3 — всем; 4–6 — по готовности.

R05.5 · ОГЭ

В формате ОГЭ

ОГЭ, линия 4: текст с пропусками

4Вставьте на место пропусков слова из списка.

Над магнитной стрелкой вдоль неё натянули провод и подключили к источнику через ключ. При замыкании ключа стрелка (А) ____. Значит, вокруг проводника с током существует (Б) ____. При смене направления тока стрелка поворачивается (В) ____. С ростом силы тока угол поворота (Г) ____.

Ответ: А ___ Б ___ В ___ Г ___

Список

остаётся на месте
поворачивается
электрическое поле
магнитное поле
в ту же сторону
в противоположную сторону
увеличивается
уменьшается

рефлексия · ДЗ

Итог урока

Проверьте себя и потренируйтесь

Ответьте одной фразой

Почему компас показывает на север?
Что доказал опыт Эрстеда?
Какая гипотеза урока подтвердилась неожиданно для вас?

Домашнее задание

Схема опыта Эрстеда и вывод из него
Сообщение: полярное сияние или магнитные бури (2–3 источника)
* Самодельный компас: иголка, магнит, пробка, вода
Тренажёр: reknow.ru/8/physics/8_physics_magnitnye.htm

Паспорт соответствия · скрытый слайд

PHY8-057 · Магнитные явления

Поле	Значение
ФРП	«Физика» (базовый уровень), 7–9 кл., Москва – 2025 · 8 класс
Строка, урок	R05 «2.3 Магнитные явления», 6 ч · урок 2/6 · тип И (исследование)
Единицы → слайды	R05.4 «Магнитное поле Земли и его значение для жизни на Земле» → 2, 4–7, 12–15 · R05.5 «Опыт Эрстеда» → 2, 4, 8–15 · повторение R05.1–R05.3 → 3
Результаты	REQ-1.3, REQ-1.6 → 5, 6, 11, 13 · REQ-1.16 → 7, 13 · REQ-1.8 → 4, 9, 10 · REQ-1.9, REQ-1.13, REQ-1.15 → 8, 13 · REQ-1.11 → 9 · REQ-1.2 → 12, 14 · REQ-1.17, REQ-1.19 → 15 · EL-7.15, EL-7.16, EL-7.21
Вне урока	линии магнитного поля тока, электромагниты — PHY8-058 (R05.6–R05.7); действие поля на проводник с током, электродвигатель — R05.8–R05.10; правило буравчика — не включено
Проверки	автопроверка: pending · методист: pending