Nghiên cứu vận dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề vào phần từ trường và cảm ứng điện từ lớp 11 THPT

Bài Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện cảm ứng từ I Vấn đề hoá nội dung dạy học Một dây dẫn mang dòng điện đặt từ trờng có lực từ tác dụng, cách xác định vectơ lực nh ? Các vấn đề cần giải quyết: - Phơng lực từ xác định nh ? - Cơ sở để xác định chiều lực từ ? - Mối liên quan chiều dòng điện, chiều từ trờng chiều lực từ? - Xác định độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện ? - Công thức Ampe lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt từ trờng II Vị trí học Bài thứ ba thuộc chơng từ trờng sau học sinh nghiên cứu khái niện từ trờng đờng cảm ứng từ hai trớc Có thể nói sở để học sinh nghiên cứu phần tiếp theo: Tơng tác hai dây dẫn song song mang dòng điện, lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện, lực Lorentz v.v Nội dung gồm hai phần: - Phơng chiều lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện - Cảm ứng từ III Mục đích, yêu cầu - Học sinh phải trả lời đợc vấn đề sau kết thúc học - Học sinh chứng kiến phân tích tìm phơng án thí nghiệm để giải vấn đề - Học sinh quan sát thí nghiệm - Học sinh tham gia phân tích kết thí nghiệm để rút kết luận cho vấn đề cần nghiên cứu IV Chuẩn bị cho học - Yêu cầu học sinh ôn lại từ trờng, đờng cảm ứng từ - Chuẩn bị thí nghiệm: Nam châm hình móng ngựa, cân, nguồn điện chiều, khung dây dẫn Bài mới: GV: Trong phần trớc (bài chơng từ trờng ), thí nghiệm nhận biết đợc từ trờng tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện Vậy làm để xác định phơng, chiều độ lớn lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện? Bài hôm nghiên cứu vấn đề Phơng chiều lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện Phơng chều lực từ đợc xác định theo quy luật nào? 70 GV: Treo khung dây dẫn (cha có dòng điện )vào đầu đòn cân đĩa đầu đặt cân cho cân thăng GV: Nếu đặt nam châm móng ngựa cho cạnh AB khung dây nằm khoảng không gian hai cực nam châm cho AB với đờng cảm ứng từ em dự toán có tợng xẩy ra? HS1: Cân giữ thăng từ trờng tác dụng lên dây dẫn AB có dòng điện HS2: Cân bị nghiêng phía khung dây nam châm có từ tính nên hút dây dẫn AB GV: - Làm thí nghiệm để xem dự đoán đúng, nhiên học sinh thấy cân thăng giáo viên đặt nam châm theo vị trí khác (thẳng đứng, nằm nghiêng) - Nh từ trờng tác dụng lực từ lên dây dẫn mang dòng điện GV: Hớng dẫn học sinh xây dựng giả thuyết phơng chiều lực từ GV: Đặt vị trí khung dây nh hình vẽ 48.1b SGK đặt câu hỏi: Nếu cho dòng điện chạy qua khung dây cho dòng điện dây dẫn AB có chiều từ A đến B em dự đoán có tờng xẩy ra? Vì sao? HS1: Cân giữ thăng từ trờng tác dụng lực hút lên dây dẫn AB lực theo phơng nằm ngang, phơng với đờng cảm ứng từ HS2: Cân lệch phía cân từ trờng tác dụng lực hút lên dây dẫn AB theo phơng thẳng đứng hớng từ dới lên GV: Làm TNKT học sinh thấy cân nghiêng phía khung dây điều chứng tỏ lực mà từ trờng tác dụng lên dây dẫn AB lực hút theo phơng thẳng đứng từ xuống Đến học sinh ngạc nhiên thấy từ trờng đều, lực từ không phơng với đờng cảm ứng từ lực điện phơng với đờng sức điện điện truờng cảm thấy vấn đề cần phải nghiên cứu GV: Bây giờ, em dự đoán phơng lực từ chiều lực từ phụ thuộc yếu tố nào? HS: Phơng Ft không phơng với đờng cảm ứng từ, Ft vuông góc với đờng cảm ứng từ đoạn dây dẫn hay vuông góc với mặt phẳng (đờng cảm ứng từ đoạn dây dẫn ) + Chiều Ft có số ý kiến khác nhau: HS1: Chiều Ft phụ thuộc chiều dòng điện I dây dẫn AB HS2: Chiều Ft phụ thuộc chiều đờng cảm ứng từ chiều dòng điện GV: Tạm thời chấp nhận GT mà học sinh vừa nêu để hớng dẫn học sinh bớc loại bỏ GT không hợp lý 71 GV: Làm kiểm đợc phơng Ft luôn vuông góc với mặt phẳng chứa đờng cảm ứng từ đoạn dây dẫn, chiều Ft theo phơng án Học sinh dễ dàng nêu phơng án sau: HS1: Đổi chiều dòng điện, Ft vuông góc với mặt phẳng chứa đờng cảm ứng từ đoạn dây dẫn AB nhng chiều không đổi cho chiều Ft phụ thuộc chiều đờng cảm ứng từ tức cân nghiêng phía khung dây HS2: Đảo hai cực nam châm Ft vuông góc với mặt phẳng chứa đờng cảm ứng từ đoạn dây dẫn AB có chiều không đổi cho chiều Ft phụ thuộc vào chiều dòng điện I dây dẫn AB nghiêng phía khung dây HS3: Đồng thời đảo cực nam châm đổi chiều dòng điện, Ft vuông góc với mặt phẳng chứa đờng cảm ứng từ đoạn dây dẫn AB có chiều không đổi, cân nghiêng phía khung dây (vì cho phụ thuộc chiều dòng điện chiều đờng cảm ứng từ vừa đổi chiều dòng điện, vừa đổi chiều đờng cảm ứng, dẫn đến Ft đổi chiều lần nên lại trở chiều ban đầu) GV: Mời học sinh lên làm TNKT học sinh xác nhận đắn phơng án thứ 3: Lực từ tác dụng lên dây dẫn AB có phơng vuông góc với mặt phẳng chứa đờng cảm ứng từ đoạn dây dẫn AB có chiều phụ thuộc chiều đờng cảm ứng từ chiều dòng điện GV: Để thuận tiện vận dụng, phải đa quy tắc để thể mối liên hệ đồng thời hớng Ft , I đờng cảm ứng? (đồng thời treo hình vẽ sẵn lên bảng để học sinh dễ liên hệ nêu quy tắc) Đến học sinh lúng túng, giáo viên nêu: Quy tắc bàn tay trái (ngoài có ngời ta dùng bàn tay phải, quy tắc tam diện thuận Cho học sinh vận dụng: GV sử dụng thí nghiệm nhng giả sử cho nam châm nằm theo vị trí (HV2) yêu cầu học sinh xác định chiều lực Ft từ kết luận thăng cân HS: áp dụng quy tắc bàn tay trái, lực Ft có phơng nằm ngang, hớng phía nam châm nên cân giữ thăng GV: Làm TNKT để kiểm ttra đùng đắn vận dụng Cảm ứng từ 72 a) Độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện GV: Chúng ta xác định đợc phơng, chiều lực từ F tác dụng lên dây dẫn AB độ lớn ? HS: Bằng trọng lợng cân ta đặt thêm vào đĩa cân cân lại vị trí thăng (Tất nhiên thí nghiệm đợc giáo viên chuẩn bị kỹ cho việc bớt hay thêm vào cân thực cách thuận lợi nhanh chóng, dễ xác định ) GV: Trong trờng hợp tổng quát, cân sử dụng cân làm để xác định độ lớn F ? HS: Ta phải tìm xem độ lớn F phụ thuộc vào độ lớn đại l1 ợng hay phải tìm biểu thức độ lớn F Nếu học sinh không trả lời đợc giáo viên gợi ý cách đề nghị HS nêu cách tính số lực quen thuộc học (lực đàn hồi, lực ma sát, lực Coulomb, ) từ HS thấy việc cần thiết phải xác định biểu thức độ lớn lực từ Ft GV: Độ lớn Ft phụ thuộc đại lợng ? HS1: Phụ thuộc I HS2: Phụ thuộc từ trờng nam châm HS3: Đa số nói phụ thuộc I từ trờng nam châm GV: Hãy nêu phơng án thí nghiệm kiểm tra ? HS1: Vẫn dùng nam châm, thay đổi I, đo Ft HS2: Giữ nguyên I, thay đổi từ trờng cách thay nam châm khác nhau, đo Ft GV: Làm TNKT, HS thấy Ft tỉ lệ với I Ft tỉ lệ với độ mạnh yếu từ trờng nam châm (đợc xác định hút mạnh hay yếu nam châm vật sắt nhỏ treo sợi dây) HS khó tự nêu đợc lực từ phụ thuộc vào chiều dài dây dẫn nên GV gợi ý GV: Ft có phụ thuộc chiều dài dây dẫn không ? HS1: Có phụ thuộc HS2: Không phụ thuộc GV: Hãy nêu phơng án TNKT ? HS: Cho từ trờng không đổi (vẫn dùng nam châm), thay dây dẫn có chiều dài khác nhau, điều chỉnh cho I không đổi, đo Ft GV: Mời HS lên làm TNKT, lớp quan sát thấy Ft tỉ lệ với Thí nghiệm đo Ft xác khó GV cho HS thấy tỉ lệ Ft đại lợng mà đo xác Ft 73 GV: Với thí nghiệm xác, ngời ta xác định đợc điểm từ trờng cho trớc xác định, tỉ số Ft/I1 số Vậy ta kết luận đại lợng Ft/I.1? việc sử dụng phơng pháp tơng tự hoàn toàn hợp lý HS đợc nghiên cứu kỹ phần điện trờng Các em liên hệ tiến trình logic hình thành khái niệm cờng độ điện trờng E điện trờng với khái niệm cảm ứng từ B từ trờng HS: Tại điểm từ trờng ta có Ft/I1 không phụ thuộc I, đại lợng đặc trng cho từ trờng phơng diện tác dụng lực điểm ta xét (điểm đặt dây dẫn AB) GV: Đúng đại lợng Ft/I1 đặc trng cho từ trờng điểm gọi cảm ứng từ điểm từ trờng giống nh cách gọi cờng độ điện trờng điểm điện trờng Kí hiệu cảm ứng từ điểm từ trờng B GV: Yêu cầu HS nêu định nghĩa cảm ứng từ điểm sau hoàn thiện Đến GV nói thêm tên gọi B để HS hiểu lại có tên cảm ứng từ vai trò giống nh E điện trờng b) Véc tơ cảm ứng từ GV: Cảm ứng từ đại lợng đặc trng cho từ trờng mặt tác dụng lực giống nh véc tơ cờng độ điện trờng E đặc trng cho điện trờng phơng diện tác dụng lực lực từ đại lợng véc tơ cảm ứng từ phải đại lợng véc tơ Véc tơ cảm ứng từ điểm có: - Phơng trùng với trục nam châm thử nằm cân điểm - Chiều chiều từ cực nam sang cực bắc nam châm thử - Độ lớn véc tơ cảm ứng từ B Sau đa véc tơ cảm ứng từ GV yêu cầu HS phát biểu xác phơng lực từ định nghĩa từ trờng GV: Dựa vào véc tơ cảm ứng từ cho biết quan hệ đờng cảm ứng từ véc tơ cảm ứng từ, từ định nghĩa từ trờng HS: Đờng cảm ứng từ đờng mà tiếp tuyến với điểm trùng với véc tơ cảm ứng từ điểm đó, chiều trùng với chiều véc tơ cảm ứng từ điểm Từ trờng từ trờng mà véc tơ cảm ứng từ điểm song song, chiều có độ lớn nh Sau GV yêu cầu HS vẽ véc tơ cảm ứng điểm khác từ trờng nam châm móng ngựa đợc vẽ sẵn giấy để biết đợc mức độ nắm khái niệm HS điều chỉnh lại cho chuẩn xác Đến HS cần nắm đợc đơn vị cảm ứng từ, cách dựa vào biểu thức B = F/I1 Trong hệ SI F = 1N, I= 1A, 1=1m B = đơn vị cảm ứng từ có tên gọi Tesla, kí hiệu T; 1T = 1N/1A.1m 74 Để HS thấy cảm ứng từ 1T lớn hay HS có khái niệm độ lớn đơn vị Tesla (T), GV giới thiệu bảng giá trị cảm ứng từ số từ trờng thông thờng - Từ trờng trái đất 5.10-5T - Kim nam châm 10-4T - Nam châm thông thờng 10-2T - Nam châm điện lớn phòng thí nghiệm 2T - Từ trờng bề mặt mặt trời 5T - Từ trờng electron nguyên tử 10T - Nam châm siêu dẫn 20T - Trong khoảng không vũ trụ 10-10T - Giá trị nhỏ phòng có chắn từ 10-14T GV: Hãy phát biểu phơng, chiều độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn màng dòng điện đặt từ trờng vuông góc với véc tơ cảm ứng từ điểm HS: Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện có phơng vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dây dẫn véc tơ cảm ứng từ điểm đặt dây dẫn, có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái, có độ lớn F= B/I1 Để đến xây dựng công thức Ampe GV chuyển sang cho HS vận dụng vào trờng hợp Vận dụng: GV: Nếu dây dẫn đợc đặt song song với đờng cảm ứng từ tợng xảy ? HS: Lúng túng, số cho xác định đợc lực từ lúc theo quy tắc bàn tay trái Rất HS cho lực từ tác dụng lên dây dẫn dây dẫn đặt phơng với đờng cảm ứng từ GV: Làm thí nghiệm với dây dẫn đặt phơng với đờng cảm ứng từ (vẫn cân lực từ trên) HS thấy cân lại vị trí thăng Chứng tỏ lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện đợc đặt phơng với đờng (véc tơ) cảm ứng từ hay lực tác dụng không GV đặt câu hỏi tiếp: Nếu đặt dây dẫn tạo với véc tơ cảm ứng từ góc lực từ tác dụng lên dây dẫn đợc tính nh ? Đồng thời với việc nêu câu hỏi, GV vẽ hình lên bảng (dây dẫn nghiêng với véc tơ cảm ứng từ góc ) gợi ý HS thành phần véc tơ cảm ứng từ gây tác dụng lực Từ HS dễ dàng nhận thấy phải phân tích véc tơ cảm ứng từ hai thành phần: thành phần song song với dây dẫn không gây tác dụng, thành phần vuông góc với dây dẫn gây tác dụng lực có độ lớn F t = IBlsin GV tóm tắt lại: Nh có công thức tổng quát để tính lực tác dụng lên dây dẫn đặt từ trờng Ft= IBlsin trờng hợp dây dẫn đặt 75 vuông góc sin = nên Ft = IBl, dây dẫn đặt phơng với véc tơ cảm ứng từ sin = nên Ft= Đó hai trờng hợp riêng công thức tổng quát IBlsin gọi công thức Ampe Mở rộng thêm bớc GV lại đặt câu hỏi: Nếu dây dẫn từ trờng từ trờng làm để tính lực từ ? HS dễ dàng trả lời ta chia đoạn dây dẫn nhiều đoạn đủ nhỏ cho từ trờng đoạn nhỏ biến thiên xem nh từ trờng để áp dụng công tác Ampe giống nh việc tính đờng chuyển động biến đổi đều, tính công đoạn đờng mà lực thay đổi, ta cha nên nói khái niệm vi phân, nhng điểm ta lu ý để sau mà HS học đến khái niệm vi phân ta cho HS biết chất việc chia nhỏ đoạn dây để xem từ trờng vùng không gian chia nhỏ từ trờng để áp dụng công thức Ampe Nh công thức Ampe áp dụng đợc cho từ trờng không với cách làm GV: Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện có nhiều ứng dụng quan trọng kỹ thuật đời sống Trong tiết sau tiếp tục nghiên cứu Các em làm tập 5, 6, Bài lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện I Vị trí học Bài đợc nghiên cứu sau HS biết lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện Vì thuận lợi cho HS khảo sát khung dây hình chữ nhật xem nh gồm bốn đoạn dây dẫn Bài nằm sau Tơng tác hai dây dẫn song song mang dòng điện Định nghĩa đơn vị cờng độ dòng điện nằm trớc lực Loretz II Mục đích yêu cầu Dới tổ chức đạo GV, HS tự lực tìm tòi xây dựng kiến thức: khung dây mang dòng điện đặt từ trờng có ngẫu lực từ tác dụng làm cho khung quay từ trờng Biết vận dụng công thức mô 76 men ngẫu lực từ giải toán giải thích ứng dụng lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện thực tế III Phơng pháp dạy học Sử dụng nhiều phơng pháp dạy học chủ yếu phơng pháp dạy học giải vấn đề IV Công tác chuẩn bị cho GV yêu cầu HS ôn lại kiến thức cũ: - Tác dụng lực vật rắn có trục quay cố định, quy tắc mô men lực, ngẫu lực - Chuẩn bị thí nghiệm: Khung dây dẫn mang dòng điện, từ trờng a) Khung dây mang dòng điện đặt từ trờng Vấn đề đặt khung dây mang dòng điện lại quay từ trờng quay nh nào? GV: Dùng mạch điện gồm đoạn dây dẫn nối với nguồn điện chiều khoá K đặt cho dây dẫn với đờng cảm ứng từ lòng nam châm móng ngựa Sau mô tả việc bố trí thí nghiệm, GV đặt câu hỏi: đóng mạch điện, em dự đoán có tợng xảy dây dẫn? HS: Dây dẫn chuyển động phía lực từ tác dụng lên dây dẫn có chiều đợc xác định theo quy tắc bàn tay trái GV: Nếu đổi chiều dòng điện, dây dẫn chuyển động ? HS: Dây dẫn chuyển động theo chiều ngợc lại tức xuống phía dới GV: Làm thí nghiệm xác nhận đắn câu trả lời GV: Nếu đặt dây dẫn phơng với đờng cảm ứng từ dây dẫn chuyển động ? HS: Dây dẫn không chuyển động lực từ tác dụng lên dây dẫn không GV: Làm thí nghiệm, HS thấy nh câu trả lời GV: Nếu đặt khung dây hình chữ nhật cho mặt phẳng khung dây phơng với đờng cảm ứng từ (nh hình vẽ 1.3.1) có tợng xẩy rađối với khung dây không? A I O D A D n n B B B I O C B Hình vẽ 1.3.1 C Hình vẽ 1.3.2 77 HS1: Khung dây không chuyển động dòng điện cặp đoạn dây song song ngợc chiều nên cặp lực tác dụng lên chúng cân đôi HS2: Khung dây quay GV: Đóng mạch điện HS thấy khung dây quay đến vị trí hình vẽ 1.3.2 Đây tình hống gây ý dặc biệt HS hoàn toàn khác biệt hẳn với dự đoán số đông HS thúc HS tìm hiểu tình GV: Đặt vấn đề với HS rằng: tìm hiểu xem khung dây quay quay liên tục hay quay đến vị trí xác định? Trớc hết GV cho HS quy ớc: Nếu quay đinh ốc theo chiều dòng điện khung chiều tiến đinh ốc chiều véc tơ pháp tuyến n khung dây (treo hình vẽ thể chiều dòng điện véc tơ n ) GV:Vì khung dây quay? HS:Vì có mô men lực tác dụng vào khung dây? GV: mô men lực nào? HS1: Mô men lực từ HS2: Mô men trọng lực GV: Nếu mô men lực từ khung dây chuyện động nào? HS: Sẽ quay dới tác dụng mô men trọng lực GV: Làm thí nghiệm kiểm tra Không cho dòng điện chạy qua khung dây, khung dây đứng yên GV: Nh khung dây quay đâu? HS: Chỉ mô men lực từ HS: Đặt khung dây nh hình vẽ 1, đóng mạch điện, khung dây quay góc 900 GV: Nếu đặt khung dây nh vị trí ban đầu, đổi chiều dòng điện, khung dây chuyển động nh nào? HS: Khung dây quay theo chiều ngợc lại HS làm thí nghiệm kiểm tra thấy khung dây quay nh dự đoán GV: Có nhận xét vị trí khung dây dừng lại đứng yên cân hai thí nghiệm? HS: Mặtphẳng khung dây với đờng cảm ứng từ, khung dây quay đến vị trí mà véc tơ pháp tuyến n khung hớng với véc tơ cảm ứng từ B F2 F1 I A B 78 n F2 F4 B C I F3 Hình vẽ 1.3.3 Hình vẽ 1.3.4 GV: Đây vị trí cân bền hay không bền ? HS1: Cân bền HS2: Cân không bền GV: Hãy kiểm tra HS: Cho khung dây lệch khỏi vị trí cân khung dây lại quay vị trí cũ chứng tỏ vị trí vị trí cân bền GV: Tại khung dây đứng yên vị trí cân có lực từ tác dụng ? HS1: Lực từ có giá qua trục quay HS2: Các mô men lực từ cân GV: Hãy biểu diễn lực từ tác dụng lên khung dây hình vẽ (GV treo hình vẽ khung dây vị trí cân bền mời HS lên xác định) HS: Biểu diễn lực theo quy tắc bàn tay trái GV: Có kết luận tác dụng lực từ trờng hợp ? HS: vị trí cân bền, lực từ F 1= F3, F2 = F4 (nh hình vẽ 3) có tác dụng kéo giãn khung mà tác dụng làm quay khung GV: Nếu khung dây bị lệch khỏi vị trí cân bền lực từ có tác dụng nh ? HS: Chỉ có F F tạo thành ngẫu lực để chứng tỏ mô men ngẫu lực có tác dụng làm quay khung vị trí cân bền GV: Hãy nói đầy đủ đặc điểm khung dây vị trí cân bền ? HS: Mặt phẳng khung dây với đờng cảm ứng từ, véc tơ n hớng với véc tơ B lực từ tác dụng lên khung dây có tác dụng kéo giãn khung GV: Trong hai thí nghiệm khung dây quay đến vị trí cân bền dừng lại hay không ? HS: Khung dây quay đến vị trí cân mô men 0, quán tính tiếp tục quay lệch khỏi vị trí cân bằng, mô men quay lại khác không làm quay vị trí cân bền nh dao động quanh vị trí cân bền dừng hẳn GV: Hãy tóm tắt tác dụng từ trờng lên khung dây mang dòng điện 79 HS: (Nêu giả thuyết) khung dây mang dòng điện đặt từ trờng có ngẫu lực từ tác dụng lên khung làm cho khung quay quanh trục vị trí cân bền GV: Trong hai thí nghiệm trên, đóng mạch điện khung dây quay đến vị trí cân bền Nh có cách để khung lại tiếp tục quay không ? HS: Vị trí cân bền lại trở thành vị trí cân không bền, có nghĩa cặp lực từ tạo thành ngẫu lực phải đổi chiều hay ta đổi chiều dòng điện cảm ứng từ GV: Hãy biểu diễn lực từ tác dụng lên khung dây vị trí cân không bền cho biết tác dụng lực từ khung dây trờng hợp ? (Đồng thời GV treo hình vẽ lên bảng yêu cầu HS xác định) HS: Sử dụng quy tắc bàn tay trái để xác định thấy cặp lực từ có tác dụng làm co khung, mô men quay không GV: Sau đổi chiều dòng điện hay cảm ứng từ, khung dây quay đợc hay quay liên tục ? HS: Quay đợc 1800 (tức nửa vòng) lại vị trí cân bền Do muốn khung quay liên tục ta phải đổi chiều dòng điện hay cảm ứng từ sau khung dây quay đợc 1/2 vòng hay 1800 GV: Cho HS làm thí nghiệm kiểm tra điều dự đoán HS: Đơn giản đổi chiều dòng điện sau 1/2 vòng kiểm tra thấy nh b) Biểu thức mô men lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện GV: Chúng ta biết mô men ngẫu lực từ có tác dụng làm quay khung Vậy mô men ngẫu lực từ phụ thuộc yếu tố ? HS: Phụ thuộc vào độ lớn ngẫu lực từ tay đòn d ngẫu lực hay phụ thuộc vào I, B, AB (AB = b) d GV: Lúc GV chủ động treo hình vẽ sẵn yêu cầu HS quan sát tay đòn ngẫu lực vị trí khác trình khung dây quay HS: vị rtí cân M = d= 0, vị trí mặt phẳng khung dây song song với đờng cảm ứng từ d= a mô men cực đại; vị trí trung gian (nh hình vẽ 1.3.4) d = a sin GV: - Đúng công thức tính mô men ngẫu lực từ đợc xác định biểu thức M = BIbasin hay M = B(IS)sin - Mô men ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây phụ thuộc vào yếu tố đặc trng: Từ trờng B, đặc tính khung dây (S,I), vị trí tơng đối khung dây từ trờng (sin ) Vận dụng: Trong thí nghiệm biết muốn khung dây quay liên tục phải đổi chiều dòng điện sau 1/2 chu kỳ quay Nh có cách để đầu khung dây nửa chu kỳ đầu tiếp xúc với cực âm nửa chu kỳ sau tiếp xúc với cực dơng đầu ngợc lại hay dòng điện khung tự đổi chiều sau 1/2 chu kỳ để khung quay liên tục 80 HS: Vì khung dây quay tròn quanh trục, ta gắn đầu khung dây với bán khuyên lần lợt tiếp xúc với vật cố định đợc nối với hai cực nguồn GV: Đúng hai vật cố định ngời ta gọi hai quét đợc tì lên hai bán khuyên chúng có mô hình nguyên tắc động điện chiều (đồng thời treo hình vẽ mô hình nguyên tắc động điện chiều Vậy nêu nguyên tắc hoạt động HS: Nhìn vào mô hình giải thích GV: Cũng thí nghiệm trên, cho dòng điện có cờng độ khác chạy qua khung dây dẫn ( trờng hợp mặt phẳng khung dây song song với đờng cảm ứng từ) khung dây quay đến vị trí cân bền tức quay góc 900 lực từ tác dụng lên khung dây khác dòng điện có cờng độ khác Nh có biện pháp để khung dây quay đợc góc khác cho dòng điện có cờng độ khác chạy qua Hay dựa vào góc quay mà dòng điện? (Đồng thời GV đa mô hình điện kế khung quay) hớng dẫn HS giải thích nguyên tắc hoạt động HS: Khi gắn vào trục quay khung dây hai lò xo xoắn cho hai khung dây quay,lò xo bị biến dạng, lực đàn hồi tạo mô men xoắn có tác dụng cản trở chuyển động quay khung dây Khi mô men xoắn cân với mô men ngẫu lực từ khung dây dừng lại, lúc khung dây quay đợc góc tơng ứng với độ lệch kim bảng chia Vậy cho dòng điện có cờng độ khác qua khung góc khác mà đo đợc dòng điện qua khung khác GV: Đúng vậy, nhờ cách mắc điện trở phụ khác với điện kế mà ta có Ampe kế hay vôn kế nh em đợc nghiên cứu phần trớc Về nhà em làm tập3,4,5 Phụ lục Các câu hỏi kiểm tra cuối đợt TNSP 2.1 Bài kiểm tra số Câu 1: Chọn câu câu sau đây: Tơng tác từ là: a)Tơng tác hai dòng điện b) Tơng tác hạt mang điện chuyển động c) Tơng tác nam châm dòng điện d) Tơng tác hai nam châm e) Cả a), c), d) Từ trờng a) Là môi trờng vật chất tồn xung quanh hạt mang điện chuyển động 81 b) Tồn xung quanh hạt mang điện chuyển động tác dụng lực từ lên hạt mang điện khác chuyển động c) Là môi trờng vật chất tồn xung quanh hạt mang điện tác dụng lực lên hạt mang điện khác chuyển động d) Cả a) b) e) a) c) Câu 2: Một AC nằm ngang dài 20cm, hai đầu đợc treo cách điện vào hai lò xo nh nhau, đợc đặt từ trờng nằm ngang vuông góc với nh hình vẽ 2.1 Cảm ứng từ B = 0,8T, độ cứng lò xo k = 6N/m Dòng điện qua AC phải có cờng độ theo chiều để lò xo giãn 2cm A D B A C B Hình vẽ 4.1 C Hình vẽ 4.2 2.2 Bài kiểm tra số 2: Câu 1: Chọn câu sai câu sau đây: a)Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện đặt từ trờng (không đổi theo thời gian) b) Sẽ đổi chiều đổi chiều dòng điện đổi chiều đờng cảm ứng từ c) Có phơng vuông góc với trục kim nam châm đặt đó(trong từ trờng) d) Có phơng vuông góc với đờng cảm ứng từ dây dẫn e) Có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái g) Có độ lớn tỉ lệ với cờng độ dòng điện dây dẫn chiều dài dây dẫn Câu 2: Một đoạn dây đồngBC nằm ngang nh hình vẽ 4.2, ngời ta treo hai đầu hai đoạn dây dẫn AB CD hoàn toàn mềm dẻo có khối lợng không đáng kể Một nam châm điện gây từ trờng có cảm ứng từ B chiếm toàn không gian chứa BC vùng BC di chuyển đến Một dòng điện không đổi I chạy dây theo chiều ABCD Hãy xác định chiều đờng cảm ứng từ nam châm điện cho: a) Đoạn dây AB không chịu lực từ 82 b) Doạn dây BC bị đẩy lên cao Tính cờng độ dòng điện nhỏ để tợng xảy Cho khối lợng đơn vị dài dây m = 1,5.10-2 kg/m, B = 0,04T g = 10m/ s2 c) Đoạn dây BC bị lệch góc khỏi mặt phẳng ABCD dới tác dụng lực từ nằm ngang Tính biết I = 1A 4.3 Bài kiểm tra số Câu Một điện kế gồm khung dây kích thớc 25 x 30mm, có quấn 100 vòng dây, đặt từ trờng 0,15T nam châm vĩnh cửu Khung dây đợc treo sợi dây dẻo, cho phép quay đợc quanh trục thẳng đứng trùng với trục đối xứng Khi khung dây dòng điện, khung quay góc dây treo bị xoắn, tác dụng mô men xoắn vào khung, tỉ lệ với góc quay khung, chống lại quay khung Mô men xoắn ứng với góc quay 10 Tính góc quay khung Câu 2: Trong hình vẽ sơ đồ nguyên tắc máy phát điện pha - Stato: có hai cuộn dây điện P, Q đợc nối với nh hình vẽ 4.3 - Rôto nam châm điện đợc nuối dòng điện chiều quay theo chiều mũi tên a) Khi rôto quay, bóng điện máy đợc thắp sáng Giải thích tợng b) Xác định chiều dòng điện mạch thời điểm nam châm đến vị trí vẽ hình c) Ngay sau đó, vị trí nam châm dòng điện mạch đổi chiều ? Tại vị trí dòng điện mạch triệt tiêu ? (3đ) P M Q M Hình vẽ 4.3 83 phụ lục phiếu điều tra giáo viên Xin thầy (cô) giáo vui lòng cho biết ý kiến vấn đề đợc hỏi dới Nếu đồng ý với ý kiến xin đánh dấu x vào ô điền vào chố trống Hoạt động tự lực HS lớp a) Thời gian HS tham gia tích cực, tự lực vào việc tìm tòi kiến thức dới hớng dẫn GV tiết học (45 phút) dới 10 phút Từ 10 phút đến 20 phút Từ 20 phút đến 30 phút b) Số HS tham gia phát biểu ý kiến xây dựng tiết học từ HS đến HS Những phơng pháp dạy học mà thầy (cô) hay sử dụng a) b) c) d) g) Kết hợp nhiều phơng pháp chủ yếu h) Thầy (cô) giáo có nhu cầu đợc bồi dỡng phơng pháp dạy học không ? Có Không Việc sử dụng thí nghiệm GV HS lớp Tỉ lệ tiết học có sử dụng thí nghiệm % Giáo viên sử dụng thí nghiệm để minh hoạ kiến thức, để xây dựng kiến thức, làm giống nh SGK, theo ý đồ riêng Gv vận dụng dạy Những thuận lợi khó khăn chủ yếu thầy (cô) giảng dạy chờng Từ trờng Cảm ứng điện từ a) Thuận lợi b) Khó khăn - Kiến thức mà HS nhớ phần Từ trờng Cảm ứng điện từ đợc học lớp % - Những sai sót mà HS thờng mắc phải nghiên cứu phần Từ trờng Cảm ứng điện từ lớp 11 THPT . 84 Xin chân thành cảm ơn thầy (cô) giáo vui lòng giúp đỡ chứng hoàn thành công tác điều tra Đề Câu 1: Phát biểu quy tắc xác định chiều lực Lorenxiơ tác dụng lên hạt mang điện Biểu diễn hình vẽ lực Lorenxơ Câu 2: Dây dẫn thẳng dài có dòng điện I1 = 10A qua đặt không khí a) Tính cảm ứng từ điểm cách dây 10cm b) Tính lực từ tác dụng lên 1m dây mang dòng điện I2 = 5A đặt song song, cách I1 10 cm Câu 3: Cho hai dòng điện có I1 = I2 = 6A chạy hai dây dẫn thẳng, dài, chéo vuông góc với chân không ; khoảng cách đờng vuông góc chung O1 O2 = 8cm Hãy xác định cảm ứng từ trung điểm đờng vuông góc chung Câu 4: Hãy chọn câu câu sau: Lực tác dụng lên điện tích chuyển động từ trờng a) Không phụ thuộc vận tốc điện tích b) Tỉ lệ nghịch với điện tích c) Hớng vuông góc với vận tốc điện tích d) Hớng theo chiều từ trờng 85 [...]... khi vận dụng trong bài dạy 4 Những thuận lợi và khó khăn chủ yếu khi thầy (cô) giảng dạy chờng Từ trờng và Cảm ứng điện từ a) Thuận lợi b) Khó khăn - Kiến thức mà HS còn nhớ về phần Từ trờng và Cảm ứng điện từ đã đợc học ở lớp 9 % - Những sai sót mà HS thờng mắc phải khi nghiên cứu phần Từ trờng và Cảm ứng điện từ ở lớp 11 THPT . 84 Xin chân thành cảm ơn thầy (cô) giáo đã vui lòng giúp đỡ chứng... quanh các hạt mang điện chuyển động 81 b) Tồn tại xung quanh các hạt mang điện chuyển động và tác dụng lực từ lên hạt mang điện khác chuyển động trong nó c) Là môi trờng vật chất tồn tại xung quanh các hạt mang điện và tác dụng lực lên hạt mang điện khác chuyển động trong nó d) Cả a) và b) đều đúng e) cả a) và c) đều đúng Câu 2: Một thanh AC nằm ngang dài 20cm, hai đầu đợc treo cách điện vào hai lò xo nh... dòng điện cảm ứng từ GV: Hãy biểu diễn lực từ tác dụng lên khung dây khi nó ở vị trí cân bằng không bền và cho biết tác dụng của lực từ đối với khung dây trong trờng hợp này ? (Đồng thời GV treo hình vẽ lên bảng và yêu cầu HS xác định) HS: Sử dụng quy tắc bàn tay trái để xác định và thấy rằng các cặp lực từ chỉ có tác dụng làm co khung, mô men quay bằng không GV: Sau khi đổi chiều dòng điện hay cảm ứng. .. CD hoàn toàn mềm dẻo và có khối lợng không đáng kể Một nam châm điện gây ra một từ trờng đều có cảm ứng từ B chiếm toàn bộ không gian chứa BC và cả vùng BC sẽ di chuyển đến Một dòng điện không đổi I chạy trong dây theo chiều ABCD Hãy xác định chiều các đờng cảm ứng từ nam châm điện sao cho: a) Đoạn dây AB không chịu một lực từ nào 82 b) Doạn dây BC bị đẩy lên cao Tính cờng độ dòng điện nhỏ nhất để hiện... những vấn đề đợc hỏi dới đây Nếu đồng ý với ý kiến nào xin đánh dấu x vào ô 9 hoặc điền vào chố trống 1 Hoạt động tự lực của HS ở trên lớp a) Thời gian HS tham gia tích cực, tự lực vào việc tìm tòi kiến thức mới dới sự hớng dẫn của GV trong một tiết học (45 phút) 9 dới 10 phút 9 Từ 10 phút đến 20 phút 9 Từ 20 phút đến 30 phút b) Số HS tham gia phát biểu ý kiến xây dựng bài trong một tiết học từ HS... trong một tiết học từ HS đến HS 2 Những phơng pháp dạy học nào mà thầy (cô) hay sử dụng a) b) c) d) g) Kết hợp nhiều phơng pháp trong đó là chủ yếu h) Thầy (cô) giáo có nhu cầu đợc bồi dỡng về các phơng pháp dạy học mới không ? 9 Có 9 Không 3 Việc sử dụng thí nghiệm của GV và HS ở trên lớp Tỉ lệ các tiết học có sử dụng thí nghiệm % Giáo viên sử dụng thí nghiệm để 9 minh hoạ kiến thức, 9 để xây... bằng bền tức là đều quay đi một góc 900 mặc dù lực từ tác dụng lên khung dây khác nhau do dòng điện có cờng độ khác nhau Nh vậy có biện pháp nào để khung dây sẽ quay đợc những góc khác nhau khi cho dòng điện có cờng độ khác nhau chạy qua Hay dựa vào các góc quay mà do dòng điện? (Đồng thời GV đa ra mô hình điện kế khung quay) và hớng dẫn HS giải thích nguyên tắc hoạt động HS: Khi gắn vào trục quay của... trong một từ trờng đều nằm ngang vuông góc với thanh nh hình vẽ 2.1 Cảm ứng từ B = 0,8T, độ cứng của lò xo k = 6N/m Dòng điện đi qua thanh AC phải có cờng độ bằng bao nhiêu và đi theo chiều nào để mỗi lò xo giãn ra 2cm A D B A C B Hình vẽ 4.1 C Hình vẽ 4.2 2.2 Bài kiểm tra số 2: Câu 1: Chọn câu sai trong các câu sau đây: a)Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện đặt trong từ trờng đều (không... chiều dòng điện và đổi chiều đờng cảm ứng từ c) Có phơng vuông góc với trục của kim nam châm đặt tại đó(trong từ trờng) d) Có phơng vuông góc với các đờng cảm ứng từ và dây dẫn e) Có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái g) Có độ lớn tỉ lệ với cờng độ dòng điện trong dây dẫn và chiều dài dây dẫn Câu 2: Một đoạn dây đồngBC nằm ngang nh hình vẽ 4.2, ngời ta treo ở hai đầu hai đoạn dây dẫn AB và CD hoàn... nhau và vuông góc với nhau trong chân không ; khoảng cách đờng vuông góc chung O1 O2 = 8cm Hãy xác định cảm ứng từ tại trung điểm của đờng vuông góc chung đó Câu 4: Hãy chọn câu đúng trong các câu sau: Lực tác dụng lên một điện tích chuyển động trong từ trờng thì a) Không phụ thuộc vận tốc của điện tích b) Tỉ lệ nghịch với điện tích c) Hớng vuông góc với vận tốc của điện tích d) Hớng theo chiều từ trờng ... véc tơ cảm ứng từ B Sau đa véc tơ cảm ứng từ GV yêu cầu HS phát biểu xác phơng lực từ định nghĩa từ trờng GV: Dựa vào véc tơ cảm ứng từ cho biết quan hệ đờng cảm ứng từ véc tơ cảm ứng từ, từ định... Gv vận dụng dạy Những thuận lợi khó khăn chủ yếu thầy (cô) giảng dạy chờng Từ trờng Cảm ứng điện từ a) Thuận lợi b) Khó khăn - Kiến thức mà HS nhớ phần Từ trờng Cảm ứng điện từ đợc học lớp. .. tác dụng làm cho khung quay từ trờng Biết vận dụng công thức mô 76 men ngẫu lực từ giải toán giải thích ứng dụng lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện thực tế III Phơng pháp dạy học Sử dụng