Vat ly 11 Nang cao - Chuong 5

- Kết luận sơ bộ: Mỗi khi từ thông qua mạch kín C biến thiên thì trong mạch đó xuất hiện một dòng điện gọi là dòng điện cảm ứng.. Vậy có thể phát biểu định luật Lenx theo khác khác: Từ

Trang 1

CHƯƠNG V: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

TIẾT 58 BÀI 38: HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG (TIẾT 1)

I MỤC TIÊU

Kiến thức:

- Phát biểu và viết đươc công thức tính từ thông

- Nêu được điều kiện để từ thông biến thiên

- Phát biểu được định nghĩa hiện tượng cảm ứng điện từ

- Ôn lại các kiến thức về đường sức từ, hiện tượng cảm ứng điện từ học ở lớp 9

III CÁC BƯỚC LÊN LỚP

1 Ổn định trật tự:

2 Kiểm tra bài cũ (5 phút):

- Nêu định nghĩa và các tính chất của đường sức?

- Dạng đường sức của một số trường hợp: nam châm thẳng, nam châm chữ U

3 Tiến trình dạy học bài mới:

Hoạt động 1 (5 phút): Giới thiệu sơ lược về chương cảm ứng điện từ

- Nêu vấn đề: Dòng điện sinh ra từ trường Câu

hỏi ngược lại là từ trường có sinh ra dòng điện

được hay ko?

- Ở chương này ta nghiên cứu hiện tượng cảm

Hoạt động 3 (20 phút): Tìm hiểu hiện tượng cảm ứng điện từ

- Biểu diễn thí nghiệm:

+ Cho thanh nam châm SN dịch chuyển lại gần

- Quan sát thí nghiệm và trả lời các câu hỏi:

Ngày soạn: 01/03/2008

Ngày dạy: 04/03/2008

Trang 2

hoặc ra xa mạch kín (C) có hai đầu nối với điện

kế (G).

+ Thay nam châm SN bằng một nam châm điện

và cho dòng điện qua nam châm biến thiên.

- Yêu cầu học sinh từ thí nghiệm chỉ ra nguyên

nhân chung gây ra dòng điện cảm ứng?

- Cho học sinh quan sát một thí nghiệm khác:

Khung dây đặt vào trong lòng một nam châm

hình chữ U Nam châm chuyển động nhưng

không thấy có dòng điện Tại sao?

- Cho học sinh quan sát thí lại các thí nghiệm với

sự xuất hiện của đường sức

- Phân tích các ý kiến của học sinh

- Trong trường hợp có dòng điện cảm ứng, từ

thông qua mạch kín (C) có thay đổi không?

- Kết luận sơ bộ: Mỗi khi từ thông qua mạch kín

(C) biến thiên thì trong mạch đó xuất hiện một

dòng điện gọi là dòng điện cảm ứng

- Trong các trường hợp sau ở mạch kín (C) có

dòng điện cảm ứng không?

a Nam châm SN đứng yên, mạch (C) chuyển

động

b Nam châm SN đứng yên, làm biến dạng (C)

- Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong trường hợp

+ Từ thông biến thiên nên có dòng điện cảm ứng.

Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu khái niệm từ thông

- Yêu cầu học sinh đọc sách và trả lời các câu

hỏi sau:

+ Từ thông là gì?

+ Từ thông phụ thuộc vào những yếu tố nào và

phụ thuộc như thế nào?

+ Đơn vị của từ thông là gì?

+ Trong điều kiện nào có sự biến thiên từ

thông?

- Gợi ý: Việc chọn vec-tơ pháp tuyến dương ảnh

hưởng đến dấu của từ thông như thế nào?

- Ý nghĩa của từ thông: diễn tả số đường sức

- Đọc phần từ thông và trả lời:

+ Từ thông qua mặt S là đại lượng, ký hiệu Ф, cho bởi Ф = Bscosα.

+ Từ thông phụ thuộc vào 3 yếu tố: cảm

ứng từ (B); diện tích (S) và góc tạo bởi n

và B (α).

+ Đơn vị trong hệ SI (vebe).

+ Chiều n cùng chiều B: Ф dương.

Chiều n ngược chiều B: Ф âm.

Trang 3

xuyên qua một diện tích S nào đó.

Hoạt động 4 (3 phút): Vận dụng, củng cố

- Nhắc lại định nghĩa từ thông, ý nghĩa từ thông

- Nhắc lại nguyên nhân gây ra hiện tượng cảm

ứng điện từ

- Nhớ lại các kiến thức đã học làm các bài tập trong sách

Hoạt động 5 (2 phút): Giao nhiệm vụ về nhà

- Nêu câu hỏi và bài tập về nhà:

+ Xem lại các kiến thức trong bài: Từ thông

(định nghĩa, ý nghĩa, công thức)

+ Xem lại nguyên nhân gây ra hiện tượng cảm

ứng điện từ.

- Yêu cầu:

+ Đọc trước bài phần còn lại bài 38.

- Ghi câu hỏi và bài tập về nhà

- Ghi những chuẩn bị cho bài sau

Trang 4

TIẾT 59 BÀI 38: TỪ THÔNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ (TIẾT 2)

I MỤC TIÊU

Kiến thức:

- Phát biểu được định luật Lenx bằng các cách khác nhau

- Phát biểu được định nghĩa và nêu công thức suất điện động cảm ứng

- Ôn lại các kiến thức về đường từ thông, hiện tượng cảm ứng điện từ

- Nêu hiện tượng cảm ứng điện từ? Nguyên nhân gây ra hiện tượng cảm ứng điện từ?

Hoạt động 1 (15 phút): Xây dựng định luật Lenx về chiều dòng điện cảm ứng

- Dòng điện cảm ứng có chiều như thế nào?

- Đưa ra các hình vẽ, thí nghiệm và hướng dẫn

học sinh suy luận

+ Chọn chiều dương trên (C) thuận với chiều

đường sức qua (C) Khi đó, chiều pháp tuyến

dương n thuận với chiều dương đã chọn.

+ Khi đưa nam châm SN lại gần (C) như hình vẽ

thì từ thông qua (C) tăng hay giảm? Kết quả thí

nghiệm cho biết dòng điện cảm ứng có chiều

như thế nào?

- Dòng điện cảm ứng xuất hiện thì cũng sinh ra

từ trường, gọi là từ trường cảm ứng Từ trường

do nam châm gây ra gọi là từ trường ban đầu

- Suy nghĩ về câu hỏi đặt ra

- Quan sát thí nghiệm và trả lời các câu hỏi của giáo viên

+ Từ thông tăng và dòng điện cảm ứng trong (C) có chiều ngược với chiều dương trên (C).

+ Từ thông giảm và dòng điện cảm ứng trong (C) có chiều trùng với chiều dương trên (C).

+ Dùng quy tắc bàn tay phải, tìm chiều từ trường cảm ứng từ cho mỗi trường hợp và rút ra nhận xét.

Ngày soạn: 04/03/2008

Ngày dạy: 06/03/2008

Trang 5

Hai từ trường này có mối liên hệ với nhau như

thế nào?

- Khi nam châm SN rơi gần về phía mạch kín

(C) thì mặt (C) đối diện với cực Bắc của nam

châm là mặt Bắc hay mặt Nam? Lực của từ

trường cảm ứng tác dụng lên nam châm có

hướng như thế nào?

- Khi đưa nam châm SN ra xa mạch kín (C) thì

mặt (C) đối diện với cực Bắc của nam châm là

mặt Bắc hay mặt Nam? Lực của từ trường cảm

ứng tác dụng lên nam châm có hướng như thế

nào?

- Khái quát: Trong cả hai trường hợp, lực từ

đều ngược hướng với chuyển động của nam

châm Vậy có thể phát biểu định luật Lenx theo

khác khác: Từ thông qua (C) biến thiên do kết

quả của một chuyển động nào đó thì từ trường

cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói

trên.

+ Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sực biến thiên của từ thông ban đầu qua mạch kín.

+ Dùng quy tắc nắm bàn tay phải tìm được mặt của (C) đối diện với cực Bắc của nam châm là mặt Bắc Lực từ có tác dụng đẩy nam châm ra xa.

+ Dùng quy tắc nắm bàn tay phải tìm được mặt của (C) đối diện với cực Bắc của nam châm là mặt Nam Lực từ có tác dụng kéo nam châm lại gần.

Hoạt động 1 (10 phút): Xây dựng khái niệm suất điện động cảm ứng

- Yêu cầu học sinh làm câu 1

- Hướng dẫn học sinh thảo luận và trả lời

- Đặt vấn đề: Ở những bài trước chúng ta

nghiên cứu về hiện tượng cảm ứng điện chủ yếu

về mặt định tính Có thể tính cường độ dòng

điện cảm ứng được không?

- Sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch

kín (C) tương đương với sự tồn tại một nguồn

điện trong mạch đó Suất điện động của nguồn

này được gọi là suất điện động cảm ứng

- Vậy xuất điện động cảm ứng là gì?

- Kết luận

- Độ lớn của suất điện động cảm ứng có phụ

- Suy nghĩ trả lời câu 1

- Suy nghĩa về vấn đề đặt ra và trả lời các câu hỏi của giáo viên

+ Suất điện động cảm ứng là suất điện đông sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.

Trang 6

thuộc vào sự biến thiên từ thông không? Nếu có

thì phụ thuộc thế nào?

- Đưa ra các lập luận:

+ Giả sử mạch kín (C) dịch chuyển trong từ

trường trong khoảng thời gian Δt, từ thông qua

mạch biến thiên một đại lượng ΔФ, trong mạch

xuất hiện dòng điện cảm ứng.

+ Lực từ tác dụng lên mạch điện thực hiện công

ΔA = iΔФ cản trở chuyển động của mạch Để

thực hiện sự dịch chuyển của mạch ngoài phải

có ngoại lực sinh cộng ΔA’ = -ΔA = -iΔФ (1).

+ Tương tự như ở nguồn điện ta thấy ΔA’ đó độ

lớn bằng phần năng lượng bên ngoài cung cấp

cho mạch điên và được chuyển hóa thành điện

năng, nê có ΔA’ = E C iΔt.

+ Từ đó E C = -ΔФ/Δt.

+ Tỉ số -ΔФ/Δt cho ta biết điều gì?

+ Hỏi: Độ lớn suất điện động cảm ứng phụ

thuộc vào yếu tố nào? Viết công thức tính độ lớn

của suất điện động cảm ứng?

+ Khái quát và thông báo kết luận và đưa ra

định định luật Faraday.

- Sử dụng mẫu máy phát điện xoay chiều một

pha đơn giản làm thí nghiệm minh họa

- Tìm ví dụ trong thực tế chứng tỏ suất điện

động cảm ứng phụ thuộc vào tốc độ biến thiên từ

thông

+ Tốc độ biến thiên từ thông.

Hoạt động 3 (10 phút): Tìm hiểu về chiều của suất điện động cảm ứng

- Hỏi dấu (-) trong công thức EC = - ΔФ/Δt nói

Trang 7

Hoạt động 4 (3 phút): Vận dụng, củng cố

- Nhắc lại định luật Lenx và cho học sinh áp

dụng để tìm dòng điện trong một số trường hợp

- Nhắc lại bản chất dòng điện Fu-cô

- Nhớ lại các kiến thức đã học làm các bài tập trong sách

+ Xem lại các kiến thức trong bài: Định luật

Lenx và cách áp dụng.

+ Xem lại bản chất dòng Fu-cô, ứng dụng và

cách khắc phục.

- Yêu cầu:

+ Đọc trước bài bài 39.

Trang 8

TIẾT 60 BÀI 39: SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG MỘT ĐOẠN DÂY DẪN CHUYỂN ĐỘNG

- Ôn lại các kiến thức về đường từ thông, hiện tượng cảm ứng điện từ

- Nêu định luật Lenx, các xác định chiều dòng điện cảm ứng?

Hoạt động 1 (15 phút): Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường.

- Trình bày thí nghiệm theo sơ đồ hình 39.1

SGK

- Khi cho đoạn mạch MN chuyển động tịnh tiến

và tiếp xúc với hai thanh ray, ta thấy kim điện kế

quay; khi ta cho đoạn dây MN dừng lại thì kim

điện kế chỉ 0 Điều đó chứng tỏ điều gì?

- Kết luận: Suất điện động cảm ứng chỉ suất

hiện ở đoạn dây MN chuyển động.

- Học sinh theo dõi thí nghiệm, suy luận

- Học sinh trả lời câu hỏi của giáo viên:

+ Khi đoạn dây MN chuyển động, từ thông qua mạch MNPQ biến thiên Do đó, trong mạch xuất hiện xuất điện động cảm ứng + Khi đoạn dây MN đứng yên thì trong mạch không xuất hiện suất điện động cảm ứng.

Ngày soạn: 05/03/2008

Ngày dạy: 07/03/2008

Trang 9

Hoạt động 1 (10 phút): Xác định 2 cực của nguồn – quy tắc bàn tay phải

- Đặt vấn đề: Trở lại thí nghiệm hình 39.1 SGK

và sợi MN đóng vai trò nguồn điện trong mạch.

- Trong hai đầu MN, đầu nào là cực dương và

đầu nào là cực âm?

- Nếu ta biết hướng của các đường sức từ, chiều

chuyển động của đoạn dây MN, ta dùng bàn tay

phải xác định cực âm và cực dương của nguồn

điện (đoạn dây MN) được không?

- Kết luận: Nêu quy tắc bàn tay phải, chỉ chiều

từ cực âm sang cực dương của nguồn điện.

- Học sinh suy nghĩ và thảo luận theo nhóm, trả lời câu hỏi của giáo viên

- Nhận xét: Gọi MN là một nguồn điện thì

M là cực âm, N là cực dương.

Hoạt động 3 (10 phút): Tìm hiểu về biểu thức suất điện động cảm ứng trong đoạn dây

- Giáo viên đặt điều kiện và đưa ra công thức:

|Ec| = |ΔФ/Δt|

- Trong đó: ΔФ là từ thông được quét bởi đoạn

dây trong thời gian Δt

- Vì các vecto v và B đều vuông góc với MN

+ Khi MN chuyển động tình tiến về phía trái

trên hình 39.1 SGK Theo quy tắc bàn tay trái

thì lực Loren tác dụng lên các electron có chiều

như thế nào?

+ Trên electron có mấy lực tác dụng, mối quan

hệ giữa các lực đó như thế nào?

+ Viết biểu thức liên hệ giữa fB và fE ở trạng

thái cân bằng.

+ Gọi l là chiều dài của đoạn MN thì công thức

liên hệ giữa E và U liên hệ với nhau như thế

nào? Từ đó rút ra công thức liên hệ giữa hiệu

điện thế U hai đầu MN với B, V và L?

- Theo dõi, thảo luận và trả lời

+ Lực Loren tác dụng lên các electron có chiều từ N → M Do đó đầu M thừa eletron, đầu N thiếu electron Trong MN xuất hiện điện trường e (gọi là điện trường cảm ứng).

+ Ngoài lực Loren fB, còn có lực điện trường cảm ứng fE tác dụng lên electron

Lực Loren không đổi, còn lực điện trường tăng dần cho điến khi bằng lực Loren.

E = Bv

U = El = lBv + Trong trường hợp này hiệu điện thế U giữa hai đầu MN chính là suất điện động của nguồn điện MN Ta có:

Trang 10

+ Trong trường hợp vecto vận tốc của hạt mang

điện và đường sức từ không vuông góc với nhau

mà hợp với nhau góc α.

U = Blv + Vậy khi đoạn dây MN chuyển động thì

độ lớn của suất điện động trong đoạn dây

đó là:

E C = Blv + Công thức: E C = Blvsinα

Hoạt động 5 (3 phút): Máy phát điện

- Dùng thí nghiệm kết hợp với hình 39.5 giới

thiệu quy tắc cấu tạo máy phát điện xoay chiều

cho học sinh

- Cấu tạo của máy phát điện gồm những bộ phận

nào?

- Kết luận:

+ Bộ phận chính của máy phát điện xoay chiều

gồm một khung dây xoay trong từ trường của

một nam châm.

+ Vì sao khi khung dây quay quanh trong từ

trường thì có dòng điện?

+ Nhờ 2 bán khuyên bằng động tiếp xúc với 2

chổi quét Q, dòng điện đưa ra mặt ngoài có

chiều không đổi Ta có máy phát điện một chiều.

- Nhớ lại cấu tạo máy phát điện đã học ở lớp 9

+ Khi khung dây quay qua cách cạnh AD

và BC cắt các đường sức từ, vì vậy trong các đoạn dây đó xuất hiện suất điện động cảm ứng, suất điện động này sinh dòng điện cảm ứng làm đèn sáng.

+ Khi khung dây quay qua một vòng thì dòng điện đổi chiều một lần nhờ 2 chổi quét D.

- Yêu cầu:

+ Đọc trước bài bài 40.

Trang 11

TIẾT 61 BÀI TẬP

- Ôn lại kiến thức trong chương V

Hoạt động 1 (5 phút): Nhắc lại các kiến thức đã học

1 Hiện tượng cảm ứng điện từ :

- Từ thông gửi qua diện tích S đặt trong từ trường đều là φ=BScosα (với α

là góc hợp bởi vecto pháp tuyến n và đường sức từ).

- Nếu từ trường không đều thì ta vẫn có thể áp dụng công thức trên được

nhưng với điều kiện : diện tích S phải rất nhỏ, vì trong một giới hạn nhỏ

như vậy, từ trường có thể coi là đều

- Định luật cảm ứng điện từ : Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới

hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng

2 Định luật Len–xơ cho phép ta xác định chiều của dòng điện cảm ứng:

- Khi từ thông tăng thì dòng điện cảm ứng phải làm cho nó không tăng

Do đó dòng điện cảm ứng phải sinh ra một từ trường có B C ngược lại với

B đã sinh ra nó.

- Ngược lại, khi từ thông giảm thì dòng điện cảm ứng phải sinh ra từ

trường B C có phải cùng chiều với B.

- Định luật Fa–ra–đây cho ta cách xác định suất điện động cảm ứng :

Trang 12

- Dấu “–“ chỉ suất điện động có dấu ngược lại sự biến thiên của từ thông.

Hoạt động 2 (35 phút): Hướng dẫn giải một số bài tập về điện tích lực điện

- Bài 1: Cuộn dây dẫn dẹt, 100 vòng,

diện tích mỗi vòng S=100cm2, điện trở

R=0,1Ω, quay đều trong từ trường đều có

B=0,05T Trục quay trùng với đường

kính của vòng dây và vuông góc với B,

Tính cường độ dòng điện trung bình

trong cuộn dây trong thời gian Δt=0,5s

khi nó quay được một góc 60o kể từ vị trí

mặt phẳng vòng dây vuông góc với cảm

ứng từ

- Bài 2: Đoạn dây dẫn dài 50cm chuyển

động tịnh tiến với vận tốc 2m/s trong từ

trường đều có cảm ứng từ B=0,2T, có

phương vuông góc với mặt phẳng chứa

AB và vecto vận tốc Hướng của vécto

vận tốc như hình 5.3 Góc α=30o Xác

định độ lớn và dấu suất điện động cảm

ứng trong đoạn dây

- Bài 3: Dây dẫn chiều dài l = 20cm

chuyển động với vận tốc v = 18km/h

theo phương vuông góc với B của một từ

trường đều (B = 0,5T) Tính từ thông qua

diện tích mà dây quét trong thời gian Δt

= 1s và suất điện động xuất hiện ở hai

đầu dây

- Từ thông qua cuộn dây lúc đầu :

φo =NBS.cos0.

- Từ thông sau Δt : φ = NBScos60 o

- Độ biến thiên từ thông:

- Cường độ dòng điện : I=e c /R = 0,05/0,1 = 0,5A.

- Chú ý ở đây véctơ vận tốc không vuông góc với đoạn dây Do đó trong thời gian Δt nó chỉ quét được một diện tích là S=AB.v.Δt.sinα= l.v.Δt.sinα

- Từ thông qua nó biến thiên một lượng:

Δφ=B l.v.Δt.sinα.sinυ.

- Do đó suất điện động cảm ứng sẽ là :

e c = B l.v.sinα.sinυ = 0,2.0,5.2.sin30 o sin90 o =0,1V.

- Theo qui tắc bàn tay phải, dòng điện có chiều từ A đến B Như vậy A là cực âm, B là cực dương.

- Từ thông qua diện tích mà dây quét trong thời gian Δt là:

ΔФ = BΔS = BlΔt = 0,5(Wb)

- Suất điện động cảm ứng trong dây là:

e c = 0,5(V)

Hoạt động 4 (2 phút): Giao nhiệm vụ về nhà

- Nêu câu hỏi và bài tập về nhà

- Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau

Định dạng
Số trang	23
Dung lượng	857 KB