Napětí z měnícího se magnetického pole

Žáci zkoumají, kdy změna magnetického pole vyvolá napětí, a popisují, jak tento jev využívá dynamo, zapalovací cívka nebo bezdrátová nabíječka.

Průvodce tématem Napětí z měnícího se magnetického pole v předmětu Fyzika pro 9. třídu: co mají žáci zvládnout, na co navázat a kde nejčastěji chybují. K tomu příprava na hodinu, pracovní list nebo písemka, které ScioBot připraví na jedno kliknutí přesně pro tento ročník.

Připravit hodinu Všechny formáty

Klikněte a tvořte

Získejte přípravu zdarma

Vyberte formát. Jedním kliknutím otevřete tvorbu na téma Napětí z měnícího se magnetického pole (9. třída) — ScioBot ho připraví za vás.

Připravit hodinu

Další formáty na jedno kliknutí

Téma i ročník jsou už vyplněné. Nic nepíšete — rovnou tvoříte.

Při elektromagnetické indukci vzniká ve vodiči nebo cívce napětí, když se mění magnetické pole procházející obvodem. Změnu může způsobit pohyb magnetu vůči cívce, pohyb vodiče v magnetickém poli nebo změna proudu v sousední cívce. V 9. ročníku žáci jev popisují kvalitativně a vysvětlují, že napětí vzniká při změně pole, ne při pouhé přítomnosti magnetu.

Výstup CAP-FYZ-004-ZV9-012 se vztahuje k experimentálnímu zkoumání magnetů a vodičů s proudem i k praktickému využití těchto jevů. Žáci mohou pozorovat, že při pohybu magnetu vůči cívce se na voltmetru objeví krátká výchylka, a uvést příklady využití indukce. Výstup CAP-FYZ-002-ZV9-006 zde propojují s přeměnami energie: například v dynamu se mechanická energie mění na elektrickou.

Téma se zaměřuje na vznik indukovaného napětí a jeho využití v dynamu, zapalovací cívce a bezdrátovém nabíjení. Transformátor lze uvést jako další příklad využití měnícího se magnetického pole; jeho konstrukce ani výpočty nejsou hlavním obsahem tématu.

Předpoklady

  • Magnetické pole, indukční čáry a pole permanentního magnetu
  • Magnetické pole vodiče s proudem a elektromagnet
  • Elektrické napětí a proud v uzavřeném obvodu
  • Elektrický proud v jednoduchém obvodu a jeho měření

Klíčové pojmy

Indukované napětí
Napětí vzniklé ve vodiči nebo cívce při změně magnetického pole procházejícího obvodem. Může se objevit i v rozpojeném obvodu; proud poteče až po jeho uzavření.
Změna magnetického pole
Napětí se indukuje, když se mění magnetické pole procházející obvodem, například při pohybu magnetu vůči cívce. Samotná přítomnost nehybného magnetu v cívce nestačí.
Cívka a počet závitů
Za stejných podmínek vzniká při rychlejší změně magnetického pole nebo při větším počtu závitů zpravidla větší indukované napětí. Žáci vztah zkoumají kvalitativně, bez vzorce.
Dynamo (generátor)
Při otáčení cívky v magnetickém poli nebo magnetu u cívky se mění magnetické pole procházející obvodem a vzniká napětí. Mechanická energie se při tom mění na elektrickou.
Zapalovací cívka
Při rychlé změně proudu v jedné části cívky se v její druhé části indukuje vysoké napětí. Tento krátký napěťový impulz se využívá například k vytvoření jiskry v zapalování.
Bezdrátové nabíjení
Měnící se magnetické pole vysílací cívky indukuje napětí v přijímací cívce zařízení. Energie se tak přenáší mezi cívkami bez přímého elektrického spojení.
Motor a generátor
Elektromotor mění elektrickou energii na pohyb, zatímco generátor mění pohyb na elektrickou energii. V obou zařízeních hrají roli magnety, cívky a jejich vzájemné působení.

Časté miskoncepce

  • Častá chyba

    „Magnet je v cívce, takže voltmetr musí pořád ukazovat napětí.“

    Jak na to

    Nechte magnet v cívce v klidu a potom ho zasuňte nebo vysuňte. Výchylka se objeví při pohybu; po jeho zastavení ustane. Společně formulujte pravidlo, že napětí vzniká při změně magnetického pole procházejícího obvodem.

  • Častá chyba

    „Když vznikne napětí, musí téct proud, i když je obvod rozpojený.“

    Jak na to

    Porovnejte měření napětí na rozpojeném obvodu s měřením proudu v uzavřeném obvodu. Rozlište, že napětí může být i bez proudu, který teče jen uzavřeným obvodem.

  • Častá chyba

    „Dynamo vyrábí energii samo od sebe, stačí ho zapnout.“

    Jak na to

    Nechte žáka otáčet dynamem připojeným k žárovce a poté bez ní. Spojte rozsvícení žárovky s mechanickou prací potřebnou k otáčení a s přeměnou mechanické energie na elektrickou (CAP-FYZ-002-ZV9-006).

  • Častá chyba

    „Indukce je totéž co síla, kterou magnetické pole působí na vodič s proudem.“

    Jak na to

    Porovnejte elektromotor, v němž působení magnetického pole na vodič s proudem vyvolává pohyb, s generátorem, v němž změna magnetického pole procházejícího obvodem vyvolá napětí. Žáci přiřadí dynamo a elektromotor k příslušnému jevu.

Jak učit

2–3 hodiny

  1. Evokace: ukažte bezdrátovou nabíječku nebo dynamo na kolo a zeptejte se, jak se v těchto zařízeních přenáší energie.
  2. Uvědomění: předveďte pokus s magnetem, cívkou a voltmetrem. Porovnejte zasouvání magnetu různou rychlostí s jeho nehybnou polohou a propojte pozorování s dynamem, zapalovací cívkou a dvěma cívkami naproti sobě.
  3. Reflexe: žáci doplní schéma „změna magnetického pole → indukované napětí → při uzavřeném obvodu proud“ a vztáhnou je k dynamu, zapalovací cívce a bezdrátovému nabíjení.

Nápady na aktivity

  • Stanoviště: žáci použijí stejnou cívku a porovnají výchylku voltmetru při různě rychlém pohybu magnetu a při jeho klidu. Z pozorování formulují pravidlo o změně magnetického pole.
  • Přiřazování přeměn energie: u dynama na kolo, indukčního vařiče nebo bezdrátové nabíječky a zapalovací cívky žáci popíší, jaká změna pole se uplatní a jaké formy energie vstupují a vystupují.

Hodnocení

Ústně nebo na kartě: žák popíše, za jakých podmínek voltmetr připojený k cívce ukáže výchylku, a vysvětlí, proč nestačí nehybný magnet.

Krátký úkol: u dynama, zapalovací cívky a bezdrátového nabíjení žák popíše změnu magnetického pole a pojmenuje přeměnu nebo přenos energie (CAP-FYZ-004-ZV9-012, CAP-FYZ-002-ZV9-006).

Zdroje

Co pro vás ScioBot připraví k tématu Napětí z měnícího se magnetického pole

Interaktivní aktivity, které žáci spustí na tabletu či tabuli, tisknutelné kartičky a hry pro celou třídu – každý formát na téma Napětí z měnícího se magnetického pole jedním klikem.

Základní materiály

Interaktivní aktivity 15

K tisku a rozstříhání 8

Hry pro celou třídu 4

Očekávané výstupy

  • CAP-FYZ-002-ZV9-006 Představí formy a přeměny energie v každé oblasti fyziky, se kterou se setkává, a ukáže také souvislosti různých forem energie v různých oblastech fyziky.
  • CAP-FYZ-004-ZV9-012 Experimentálně ukáže vzájemné působení permanentních magnetů i magnetu a vodiče s proudem a uvede praktické využití těchto jevů.

Učíte Napětí z měnícího se magnetického pole trochu jinak?

Popište ScioBotu vlastními slovy, co s žáky chcete zvládnout a kolik máte času. Materiál přizpůsobí vašemu ŠVP, třídě i žákům se speciálními vzdělávacími potřebami.

Napsat ScioBotu

Související témata