GIÁO ÁN Tiết 58: HIỆNTƯỢNGCẢMỨNGĐIỆNTỪ.SUẤTĐIỆNĐỘNGCẢM ỨNG. Bộ môn: Vật Lý. Sinh viên thực hiện: Lê Thanh Nhàn. Tại lớp: 11A2. Giáo viên hướng dẫn: Lê Nam Quốc. Ngày soạn: 24-2-2008 Ngày dạy: 28-2-2008 I. Mục tiêu: 1. Kiến thức: - Phát biểu được khái niệm từ thông, ý nghĩa từ thông và viết được công thức tính từ thông. - Nêu được điều kiện xuất hiệndòngđiệncảmứng và suấtđiệnđộngcảm ứng. - Phát biểu được khái niệm hiện tượngcảmứngứngđiện từ. - Phát biểu được định luật Len-xơ. - Phát biểu được định luật Fa-ra-dây về hiệntượngcảmứngđiệntừ. Viết được công thức xác định suấtđiệnđộngcảm ứng. 2. Kỹ năng. - Vận dụng được định luật Len-xơ đẻ tìm ra chiều dòngđiệncảmứng trong một số trường hợp. - Vận dụng được công thức xác định suấtđiệnđộngcảm ứng. II. Phương pháp. Nêu vấn đề, theo hướng tích cực hoá hoạt động của học sinh. III. Chuẩn bị. 1. Giáo viên. - Tìm hiểu mức độ học sinh đã học về hiệntượngcảmứngđiệntừ. - Dụng cụ thí nghiệm về hiệntượngcảmứngđiện từ. - Một số tranh vẽ sơ đồ thí nghiệm. 2. Học sinh. Ôn tập về: Đường sức từ, hiệntượngcảmứngđiện từ đã học. IV. Tiến trình lên lớp. 1. Ổn định lớp: Kiểm tra sĩ số. 2. Bài mới. Đặt vấn đề: Từ thế kỷ XIX, hiệntượngcảmứngđiện từ đã có một tầm quan trọng đặc biệt vì, về mặt lý thuyết nó cho chúng ta thấy rõ mối quan hệ khăng khít giữa từ trường và dòng điện; Về mặt thực nghiệm, nó cho chỉ chúng ta một phương pháp biến đổi cơ năng thành điện năng thông qua sự biến đổi từ trường. Một ứng dụng quan trọng của hiệntượngcảmứngđiện từ đó là chế tạo ra các loại máy phát điện, các tuabin trong các nhà máy điện. Như vậy dòngđiện chúng ta sử dụng ngày chính là kết quả của việc ứng dụng hiệntượngcảmứngđiện từ. Vậy hiện tượngcảmứngđiện từ là gì? Nó liên quan đến những hiệntượng nào khác? Bài “hiện tượngcảmứngđiệntừ.Suấtđiệnđộngcảm ứng” sẽ giúp chúng ta làm rõ điều đó. 1 Hoạt động 1: Thí nghiệm Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng - Nêu vấn đề: Dòngđiện sinh ra từ trường. Ngược lại từ trường có thể sinh ra dòngđiện không? - Cho học sinh quan sát hình vẽ thí nghiệm 1 ở sgk và trình bày: + Dụng cụ thí nghiệm? + Thử nêu cách tiến hành và dự đoán hiệntượng quan sát được? + Làm thí nghiệm để kiểm chứng. + Giả sử nam châm đứng yên và cho ống dây chuyển động thì có hiệntượng gì xảy ra không? + Kim điện kế bị lệch chứng tở điều gì: + Giải thích nguyên nhân xuất hiệndòngđiện trong ống dây? + Giải thích vì sao có sự biến đổi số đường sức qua ống dây? + Từ đó rút ra kết luận gì về mối liên hệ giữa từ trường nam châm và dòngđiện trong ống dây? - Nêu vấn đề: Trong thí nghiệm 1, ta nghiên cứu từ trường không thay đổi theo - Theo kiến thức đã học ở lớp 9: Từ trường sinh ra dòngđiện khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín biến thiên. - Quan sát và trình bày: +Bao gồm: một nam châm thẳng, một ống dây, một miliampe kế. + Di chuyển nam châm ra xa ống dây, quan sát kim điện kế. Di chuyển nam châm lại gần ống dây, quan sát kim điện kế. Khi đó kim điện kế lệch khỏi vạch số 0. + Khi đó kim điện kế cũng lệch khỏi vạch số 0. + Chứng tỏ trong ống dây có dòng điện. + Khi nam châm lại gần ống dây, số đường sức qua ống dây tăng. Khi nam châm ra xa ống dây, số đường sức qua ống dây giảm. Như vậy có sự biến đổi số đường sức qua ống dây dẫn đến trong ống dây xuất hiệndòng điện. + Do ở gần nam châm cảmứng từ lớn hơn nên số đường sức dày hơn. + Khi số đường sức qua ống dây biến đổi, thì có dòngđiện qua ống dây. 1. Thí nghiệm. a. Thhis nghiệm 1. - Dụng cụ: + nam châm thẳng + ống dây + miliampe kế - Tiến hành: + Di chuyển nam châm ra xa ống dây, quan sát kim điện kế. + Di chuyển nam châm lại gần ống dây, quan sát kim điện kế. - Hiện tượng:Kim điện kế lệch khỏi vạch số 0. - Kết luận: Khi số đường sức từ qua ống dây biến đổi thì có dòngđiện qua ống dây. b. Thí nghiệm 2. - Dụng cụ: + Nam châm điện: ống dây, nguồn điện, biến trở, khoá k. + vòng dây + miliampe kế. - Tiến hành: Di chuyển con chạy trên biến trở, quan sát kim điện kế. - Hiện tượng: Kim điện kế lệch khỏi vạch 0. - Kết luận: Khi số đường sức từ xuyên qua vòng dây biến thiên thì trong vòng dây xuất hiệndòng điện. 2 thời gian, chỉ có số đường sức từ qua ống dây biến đổi, sinh ra dòng điện. Vậy từ trường thay đổi theo thời gian thì có thể sinh ra dòngđiện không? - Cho học sinh quan sát tranh vẽ thí nghiệm 2 ở sgk và trình bày: + Dụng cụ thí nghiệm: + Nếu cách tiến hành và dự đoán hiện tượng: + Tiến hành thí nghiệm. + Khi làm biến đổi dòngđiện qua ống dây, cảmứng từ trong ống dây như thế nào? + Khi đó số đường sức từ trong lòng ống dây như thế nào? + Từ đó, có những hiệntượng gì xãy ra làm lệch kim điện kế? + Khi con chạy ngừng dịch chuyển, trong vòng dây có dòngđiện không? Tại sao? + Rút ra kết luận. - Cho học sinh trả lời câu hỏi C 1 . - Quan sát và trình bày: + Gồm: ống dây, vòng dây, ddmiliampe kế, nguồn điện một chiều, biến trở, khoá k. + Di chuyển con chạy trên biến trở và quan sát kim điện kế. Khi đó kim điện kế lệch khỏi vạch số 0. + Cảmứng từ biến đổi theo. Vì theo cồng thức tính cảmứng từ tròng lòng ống dây: B = 4п. 10 -7 nI + Số đường sức từ cũng biến đổi theo. + Khi đó, dòngđiện qua ống dây biên thiên dẫn đến số đường sức qua ống dây và từ đó số đường sức qua vòng dây cũng biến thiên. Trong vòng dây xuất hiệndòngđiện làm lệch kim điện kế. + Trong vòng dây không có dòng điện. Vì lúc đó, dòngđiện trong ống dây không thay đổi, dẫn đến cảmứng từ và từ đó số đường sức trong lòng ống dây không đổi, nên số đường sức qua vòng dây không đổi. 3 α α Hoạt động 2: Tìm hiểu khái niệm từ thông. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng - Cho học sinh đọc phần định nghĩa từ thông trong 3 phút để trả lời các câu hỏi: + Từ thông là gì? + Từ thông phụ thuộc vào những đại lượng nào và phụ thuộc như thế nào? + Vẽ hình lên bảng và yêu cầu học sinh xác định dấu từ thông trong từng trường hợp: α < 90 o , α = 90 o , α > 90 o . - Trình bày cho học sinh về ý nghĩa từ thông. - Dực vào công thức 38.1 tìm đơn vị từ thông. - Ngoài ra trong hệ SI, từ thông còn có đơn vị vêbe, kí hiệu Wb. - Cho học sinh trả lời câu hỏi C 2 . - Đọc Sgk Và Trả Lời: + Từ Thông Qua Mặt S Là Đại Lượng Đại Số, Kí Hiệu Φ, Được Xác Định Vởi Công Thức: Φ = B.S.Cosα + Từ Thông Tỉ Lệ Thuân Với Cảmứng Từ(B), Diện Tích(S) Và Góc Α Tạo Bởi B Và n . + Hình A: Α < 90 o => Cosα > 0 => Φ>0. Hình B: Α = 90 o => Cosα = 0 => Φ = 0. Hình C: Α > 90 o => Cosα > 90 o => Φ < 0. - Đại Lượng B Có Đơn Vị T, S Có Đơn Vị M 2 => Φ có đơn vị T.m 2 2. Khái niệm từ thông. a. Định nghĩa từ thông. Từ thông qua mặt S là đại lượng đại số, kí hiệu là Φ, được xác định bởi công thức: Φ = B.S.cosα S: diện tích mặt phẳng khung dây đặt trong từ trường đều có cảmứng từ B. v α là góc hợp bởi B và n , n là vectơ pháp tuyến của mặt S có chiều tuỳ ý. a. Φ > 0 b. Φ < 0 n c. Φ = 0 b. Ý nghĩa từ thông. Từ thông qua diện tích S của khung dây đặt vuông góc với các đường sức từ bằng số đường sức từ xuyên qua diện tích đó. c. Đơn vị từ thông. Trong hệ SI: vêbe. Kí hiệu: Wb. Theo công thức: nếu cosα = 1, S = 1m 2 , B = 1T thì Φ = 1Wb. Vậy 1Wb = 1T.1m 2 Hoạt động 3: Hiệntượngcảmứngđiệntừ. 4 Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng - Đặt câu hỏi: + Dựa vào ý nghĩa từ thông và các kết luận từ thí nghiệm 1 và 2 cho biết dòngđiện trong cuộn dây và vòng dây xuất hiện khi nào? + Dòngđiện này được gọi là dòngđiệncảm ứng. Vậy dòngđiệncảmứng là gì? -Tìm hiều suấtđiệnđộng cảm ứng và hiệntượngcảmứngđiện từ: + Nêu bản chất dòngđiện trong kim loại? + Để các electrôn tự do có thể dịch chuyển theo một hướng xác định phải tồn tại một suấtđiện động. Hay nói cách khác để có dòngđiện chạy trong mạch kín thì trong mạch phải tồn tại một suấtđiệnđộng sinh ra nó. Suấtđiệnđộng sinh ra dòngđiệncảmứng trong mạch điện kín là suấtđiệnđộngcảm ứng. + Dựa vào kiến thức đã học hãy cho biết điều kiện để có suấtđiệnđộngcảm ứng? + Hiệntượng xuất hiệnsuấtđiệnđộngcảmứng được gọi là hiệntượngcảmứngđiệntừ. Cho học sinh phát biểu lại. + Khi có sự biến đổi từ thông qua ống dây và vòng dây. + Dòngđiệncảmứng là dòngđiện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch điện kín. + Là dòng chuyển dời có hướng của các electrôn tự do ngược chiều điện trường. + Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch kín. 3. HIệntượngcảmứngđiệntừ. a. Dòngđiệncảm ứng. Dòngđiệncảmứng là dòngđiện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch điện kín. b. Suấtđiệnđộngcảm ứng. - Suấtđiệnđộngcảmứng là suấtđiệnđộng sinh ra dòngđiệncảmứng trong mạch điện kín. - Điều kiện để có suấtđiệnđộngcảm ứng: khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiệnsuấtđiệnđộngcảm ứng. * Hiệntượngcảmứngđiện từ: Là hiệntượng xuất hiệnsuấtđiệnđộngcảm ứng. 5 V. Cũng cố. 1. Bài tập trắc nghiệm. Bài 1: Một khung dây tròn đặt trong một từ trường đều có mặt phẳng khung dây vuông góc với đường sức từ. Trong các trường hợp sau: I. Khung dây chuyển động tịnh tiến trong từ trường theo một phương bất kỳ. II. Bóp méo khung dây. III. Khung dây quay quanh một đường kính của nó. Ở trường hợp nào thì dòngđiệncảmứng xuất hiện trong khung? A. I và II B. II và III C. I và III D. Cả ba trường hợp. Bài 2: Một khung dây dẫn ABCD đặt gần dây dẫn thẳng dài có dòngđiện I chạy qua. Trường hợp nào sau đây trong khung dây dẫn ABCD không xuất hiệndòngđiệncảm ứng? A. Tịnh tiến khung dây ABCD theo phương song song với dây dẫn mang dòngđiện I B. Dịch chuyển khung dây ra xa dòngđiện I. C. Dịch chuyển khung dây lại gần dòngđiện I. D. Quay khung dây quanh trục Ô’. 2. Dặn dò: Học bài và xem trước mục 4 & 5 6 . biến đổi từ thông qua mạch điện kín. b. Suất điện động cảm ứng. - Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín là suất điện động cảm ứng. + Dựa vào kiến thức đã học hãy cho biết điều kiện để có suất điện động cảm ứng? + Hiện tượng