Bài 31. Tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song. Định nghĩa đơn vị ampe

Ngày 10 tháng 2 năm 2008 Bài 31 Tiết 49:TƯƠNG TÁC GIỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG. ĐỊNH NGHĨA AM-PE I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Sử dụng được quy tắc bàn tay trái xác định chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện để giải thích vì sao hai dòng điện cùng chiều thì đẩy nhau, hai dòng điện ngược chiều thì hút nhau. - Thành lập được công thức xác định lực từ tác dụng lên một đơn vị chiều dài của dòng điện. - Phát biểu được định nghĩa đơn vị Am-pe. 2. Kĩ năng - Vận dụng được công thức xác định lực từ tác dụng lên một đơn vị chiều dài của dòng điện để giải một số bài toán đơn giản. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: - Giáo án điện tử + giáo án word. - Dự kiến nội dung ghi bảng word (HS tự ghi theo GV) Bài 31 TƯƠNG TÁC GIỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG. ĐỊNH NGHĨA ĐƠN VỊ AM-PE 1. Tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song a. Giải thích thí nghiệm - Hai dòng điện song song cùng chiều thì hút nhau, ngược chiều thì đẩy nhau. b. Công thức tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song Cảm ứng từ của dòng I 1 tại diểm A là : r I B 1 7 10.2 − = ⇒ Lực từ tác dụng lên đoạn CD mang dòng điện I 2 có chiều dài  là:  2 1 7 2 I r I 10.2IBF − == ⇒ Lực từ tác dụng lên một đơn vị dài của dây dẫn mang dòng điện I 2 là: r II 10.2F 21 7 − = (*) 2. Định nghĩa đơn vị Am-pe Trong công thức (*) ta thấy: N10.2F m1r A1II 7 21 − =⇒    = == Định nghĩa đơn vị Am-pe: SGK 1 C D D CE F E F 2. Học sinh: Các kiến thức về lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ. 1. 1. Phát biểu qui tắc bàn tay trái ? Công thức đònh luật Ampe? Phát biểu qui tắc bàn tay trái ? Công thức đònh luật Ampe? 2. Từ trường của dòng điện thẳng : 2. Từ trường của dòng điện thẳng : • • Ph Ph át biểu q át biểu q ui tắc n ui tắc n ắm bàn tay phải ắm bàn tay phải . . • • Đ Đ ộ ộ lớn cảm ứng từ gây ra tại một điểm trong không khí bởi một dòng điện lớn cảm ứng từ gây ra tại một điểm trong không khí bởi một dòng điện thẳng thẳng Hoạt động 2: Giải thích tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song Hoạt động của trò Hoạt động của KIỂM TRA BÀI CŨ Phát biểu Quy tắc bàn tay trái xác định chiều lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện? Định luật Am – Pe? Đặc điểm lực từ tác dụng lên dây dẫn thẳng đặt từ trường đều ? Xác định đường sức từ dòng điện thẳng qua điểm M Véc tơ cảm ứng từ M? I r B M TIẾT 34: TƯƠNG TÁC GiỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG ĐỊNH NGHĨA ĐƠN VỊ AMPE Tương tác hai dòng điện thẳng song song: a Trường hợp hai dòng điện song song chiều * Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn PQ: r - Véc tơ cảm ứng từ B1 A: + Điểm đặt: Tại A + Phương: Vuông góc với mặt phẳng chứa dây dẫn + Chiều: hướng phía trước (theo quy tắc nắm bàn tay phải) −7 I1 B = 2.10 + Độ lớn: r M I1 I2 P A r B1 N r r B1 Q - Véc tơ dọc theo dây dẫn PQ TIẾT 34: TƯƠNG TÁC GiỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG ĐỊNH NGHĨA ĐƠN VỊ AMPE Tương tác hai dòng điện thẳng song song: a Trường hợp hai dòng điện song song chiều * Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn PQ: r - Véc tơ cảm ứng từ B1 A: r - Lực từ F12 dòng điện I1 tác dụng lên đoạn PQ: + Điểm đặt: trung điểmr PQ + Phương: Vuông góc với B1 PQ + Chiều: Hướng dây dẫn MN π + Độ lớn: F12 = B1I 2l.sin α = B1I 2l (α = ) = 2.10−7 I1I l r M I1 I2 P A r F12 N r r B1 Q TIẾT 34: TƯƠNG TÁC GiỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG ĐỊNH NGHĨA ĐƠN VỊ AMPE Tương tác hai dòng điện thẳng song song: a Trường hợp hai dòng điện song song chiều * Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn PQ: * Lực từ tác dụng lênr đoạn dây dẫn MN: - Véc tơ cảm ứng từ B2 K: + Điểm đặt: Tại K + Phương: Vuông góc với mặt phẳng chứa dây dẫn + Chiều: hướng phía sau (theo quy tắc nắm bàn tay phải) −7 I B = 2.10 + Độ lớn: r M I1 I2 A K r B2 N P r F12 r r B1 Q TIẾT 34: TƯƠNG TÁC GiỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG ĐỊNH NGHĨA ĐƠN VỊ AMPE Tương tác hai dòng điện thẳng song song: a Trường hợp hai dòng điện song song chiều * Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn PQ: * Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn MN: r - Véc tơ cảm ứng từ B2 K: r - Lực từ F12 dòng điện I2 tác dụng lên đoạn MN: + Điểm đặt: trung điểm MN r + Phương: Vuông góc với B MN + Chiều: Hướng dây dẫn PQ + Độ lớn: π F21 = B2 I1l.sin α = B2 I1l (α = ) II = 2.10−7 l = F12 r song song chiều * KL: Hai dòng điện thẳng hút M I1 I2 A K r B2 N P r r F21 F12 r B1 Q r Lực tác dụng lên đơn vị chiều dài dây dẫn - I1I F = 2.10 r −7 TIẾT 34: TƯƠNG TÁC GiỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG ĐỊNH NGHĨA ĐƠN VỊ AMPE Tương tác hai dòng điện thẳng song song: a Trường hợp hai dòng điện song song chiều b Trường hợp hai dòng điện song song ngược chiều * KL: Hai dòng điện thẳng song song ngược chiều đẩy M I1 r K B r F21 N I2 r B1 r P A r F12 Q TIẾT 34: TƯƠNG TÁC GiỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG ĐỊNH NGHĨA ĐƠN VỊ AMPE Tương tác hai dòng điện thẳng song song: Định nghĩa đơn vị Ampe I1 = I = I   r = 1m  → I = 1A  −7 F = 2.10 N  F = 2.10− I1I r2 VẬN DỤNG Hai dây dẫn thẳng song song mang dòng điện I1 I2 đặt cách khoảng r không khí Trên đơn vị dài dây chịu tác dụng lực từ có độ lớn là: II A F = 2.10−7 I1I C F = 2π.10 −7 22 r r2 I1I B F = 2.10 r −7 I1I D F = 2π.10 r −7 F = 2.10− I1I r2 VẬN DỤNG Câu 2: Khi tăng đồng thời cường độ dòng điện hai dây dẫn thẳng song song lên lần lực từ tác dụng lên đơn vị dài dây tăng lên: A lần B lần C lần D 12 lần F = 2.10− I1I r2 VẬN DỤNG Câu 3: Ba dòng điện chiều cường độ 15A chạy qua ba dây dẫn thẳng đặt đồng phẳng dài vô hạn Biết khoảng cách dây 10cm dây 5cm dây 15cm Xác định lực từ đơn vị độ dài : a Dây dây tác dụng lên dây I1 = I = I3 = 15A b Dây dây tác dụng lên dây Tóm tắt: r12 = 10cm = 0,1m r r BG: F12 F13 r r23 = 5cm = 0, 05m r F I1 I2 F32 I3 r = 15cm = 0,15m 23 I1 I2 r F2 r F3 13 I3 I1I3 15.15  = 2.10 −7 = 3.10 −4 (N)  r13 0,15  −4  → F3 = F13 + F23 = 12.10 (N) II 15.15 F23 = 2.10 −7 = 2.10 −7 = 9.10 −4 (N)   r23 0,05 II 15.15  F12 = 2.10 −7 = 2.10−7 = 4.5.10 −4 (N)  −4 r12 0,1  → F2 = F32 − F12 = 4.5.10 (N)  F32 = F23 = 9.10−4 (N)  F13 = 2.10 −7 −−−−−− r F3 ? r F2 ? TƯƠNG TÁC GIỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG. ĐỊNH NGHĨA ĐƠN VỊ AM PE I. Tương tác I. Tương tác giữa giữa hai dòng điện thẳng song song hai dòng điện thẳng song song II. Đònh nghóa đơn vò cường độ dòng điện (Ampe) r I 1 D C B A B 1 M 2 dây dẫn song song có dòng điện chạy cùng chiều I 2 r F 1 I 1 D C B A B 1 M I 2 Dòng điện I 1 qua dây thứ nhất tạo ra ở trung điểm M của đoạn dây CD = l trên dây thứ hai một từ trường B 1 có:  Phương vuông góc mặt phẳng tạo bởi hai dây dẫn  Chiều hướng ra sau (qui tắc cái đinh ốc 1)  Độ lớn: B 1 = 2.10 -7 I 1 r 2 dây dẫn song song có dòng điện chạy cùng chiều M Độ lớn của lực từ tác dụng lên dây dẫn CD = l? mà B 1 = 2.10 -7 I 1 r F 1 = 2.10 -7 I 1 I 2 l r Lực từ do từ trường B 1 tác dụng lên dây CD mang dòng điện I 2 : F 1 = B 1 .I 2 .l α (vì = 90 0 ) Công thức Ampe: F = B.I.l.sin α F 1 D B 1 I 2 M 2 dây dẫn song song có dòng điện chạy cùng chiều  Chiều hướng về dây thứ nhất (qui tắc bàn tay trái)  Phương vuông góc với B 1 và dây thứ hai  Độ lớn: F 1 = 2.10 -7 I 1 I 2 l r Từ trường B 1 tác dụng lên đoạn dây CD = l có dòng điện I 2 đi qua một lực F 1 có: F 1 I 1 D C B A B 1 M I 2 M 2 dây dẫn song song có dòng điện chạy cùng chiều B 2 F 2 I 1 D C B A N I 2 B 2 N F 2 B 1 I 1 M F 1 F 1 = F 2 = 2.10 -7 I 1 I 2 l r D C B A Vậy: hai dòng điện I 1 và I 2 cùng chiều chạy trên 2 dây dẫn song song thì hút nhau với lực có độ lớn: I 2 B 1 M F 1 I 2 B 2 I 1 N F 2 D C B A Vậy: hai dòng điện I 1 và I 2 ngược chiều chạy trên 2 dây dẫn song song thì đẩy nhau với lực có độ lớn: F 1 = F 2 = 2.10 -7 I 1 I 2 l r 2 dây dẫn song song có dòng điện chạy ngược chiều Đònh nghóa đơn vò cường độ dòng điện Lực từ của từ trường B 1 tác dụng lên đoạn dây mang dòng điện I 2 có chiều dài l được tính theo biểu thức: F = 2.10 -7 I 1 I 2 l r Độ lớn của lực từ tác dụng lên mỗi đơn vò chiều dài của dòng điện: F = 2.10 -7 I 1 I 2 r Nếu r = 1m, I 1 = I 2 = 1A thì F = ?2.10 -7 N (l = 1m) Vậy: ampe là cường độ của dòng điện không đổi khi chạy trong hai dây dẫn song song dài vô hạn, tiết diện ngang rất nhỏ đặt cách nhau 1m trong chân không thì mỗi mét chiều dài của mỗi dây có lực từ tác dụng là 2.10 -7 N Đònh nghóa đơn vò cường độ dòng điện Độ lớn của lực từ tác dụng lên mỗi đơn vò chiều dài của dòng điện: F = 2.10 -7 I 1 I 2 r Nếu r = 1m, I 1 = I 2 = 1A thì F = 2.10 -7 N TƯƠNG TÁC GIỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG ĐẶT SONG SONG Bài 1 : Ba dòng điện cùng chiều cùng cường độ 10A chạy qua ba dây dẫn thẳng đặt đồng phẳng và dài vô hạn . Biết rằng khoảng cách giữa dây 1 và 2 là 10cm dây 2 và 3 là 5cm và dây 1và 3 là 15cm. xác định lực từ do : a. Dây 1 và dây 2 tác dụng lên dây 3 b. Dây 1 và dây 3 tác dụng lên dây 2 Bài 2 : Hai dây dẫn dài song song cách nhau 20cm . lực từ tác dụng lên mỗi mét chiều dài dây dẫn là 0.04N . Tìm cường độ dòng điện trong mỗi dây trong 2 trường hợp . a. b. Bài 3: Hai dòng điện thẳng đặt song song cách nhau 20cm mang hai dòng điện cùng chiều I 1 = I 2 = 20A, dòng điện thứ 3 đặt song song với hai dòng điện trên và thuộc mặt phẳng trung trực của 2 dòng I 1 , I 2 ; cách mặt phẳng này một khoảng d. Biết I 3 = 10A và ngược chiều với I 1 . a. Tính lực từ tác dụng lên 1m dòng I 3 nếu d = 10cm. b. Tìm d để lực từ tác dụng lên 1m dòng I 3 đạt cực đại, cực tiểu? Bài 4: Hai dòng điện thẳng dài vô hạn đặt song song cách nhau 30cm mang hai dòng điện cùng chiều I 1 = 20A, I 2 = 40A. a. Xác định vị trí đặt dòng I 3 để lực từ tác dụng lên I 3 là bằng không. b. Xác định chiều và cường độ của I 3 để lực từ tác dụng lên I 1 cũng bằng không. Kiểm tra trạng thái của dây I 2 lúc này? Bài 5 : Qua ba đỉnh của tam giác đều ABC đặt ba dây dẫn thẳng dài vuông góc với mặt phẳng ABC ,có các dòng điện I = 5A đi qua cùng chiều . Hỏi cần đặt một dòng điện thẳng dài có độ lớn và hướng như thế nào , ở đâu để hệ 4 dòng điện ở trạng thái cân bằng . PHẦN TRẮC NGHIỆM Câu 1: Phát biểu nào sau đây không đúng? A. Lực tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song có phương nằm trong mặt phẳng hai dòng điện và vuông góc với hai dòng điện. B. Hai dòng điện thẳng song song cùng chiều hút nhau, ngược chiều đẩy nhau. C. Hai dòng điện thẳnh song song ngược chiều hút nhau, cùng chiều đẩy nhau. D. Lực tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song có độ lớn tỉ lệ thuận với cường độ của hai dòng điện. Câu 2: Khi tăng đồng thời cường độ dòng điện trong cả hai dây dẫn thẳng song song lên 3 lần thì lực từ tác dụng GIÁO ÁN DỰ GIỜ Thứ 7 ngày 23 tháng 02 năm 2013 Giáo viên dạy : Cô Hoàng Quý Trang. Tiết 8. Lớp : 11/9 Phòng: 9 Phòng : Hội trường. Môn học : Vật lý. Bài dạy : Bài 31 TƯƠNG TÁC GIỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG. ĐỊNH NGHĨA ĐƠN VỊ AMPE Sinh viên dự giờ : Đinh Trung Nguyên Bài 31: TƯƠNG TÁC GIỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG. ĐỊNH NGHĨA ĐƠN VỊ AMPE I. MỤC TIÊU: 1. Về kiến thức: - Thành lập được các công thức xác định lực từ tác dụng lên một đơn vị chiều dài của dòng điện. - Phát biểu được định nghĩa đơn vị ampe. 2. Về kỹ năng: Vận dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều của lực từ tác dụng lên một đoạn dòng điện để giải thích vì sao hai dòng điện cùng chiều thì đẩy nhau, hai dòng điện ngược chiều thì hút nhau. II. CHUẨN BỊ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC: 1. Giáo viên: - Hình vẽ 31.1 SGK. - Bộ thiết bị TN về tương tác giữa hai dòng điện song song. 2. Học sinh: Ôn lại tương tác từ, đường cảm ứng từ, quy tắc bàn tay trái. III. TIẾN TRÌNH LÊN LỚP VÀ CÁC HOẠT ĐỘNG: 1. Ổn định lớp: KTSS 2. Các hoạt động: Hoạt động 1: Tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung chính CH: Hãy cho biết hiện tượng gì xảy ra khi ta đặt hai dây dẫn mang dòng điện song song và gần nhau? GV: Xét hai dây dẫn mang dòng điện cùng chiều. CH: Hãy xác định cảm ứng từ và lực từ do dòng điện I 1 gây ra tại điểm A trên đoạn dòng HSTL: Hai dòng điện có thể hút hoặc có thể đẩy nhau tùy thuộc vào chiều của hai dòng điện. HSTL: HS thảo luận nhóm để xác định B ur và I. TƯƠNG TÁC GIỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG 1. Giải thích thí nghiệm: Xét hai dòng điện song song, cùng chiều. Theo quy tắc bàn tay phải thì cảm ứng từ B ur do dòng điện I 1 gây ra tại F r B r B r F r Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung chính điện CD? GV: Nhận xét và kết luận. GV: Nêu câu hỏi C1 Áp dụng quy tắc nắm tay phải và quy tắc bàn tay trái, hãy chỉ ra rằng hai dòng điện song song, ngược chiều thì đẩy nhau? CH: Từ kết quả thu được, hãy rút ra kết luận vế sự tương tác khi hai dòng điện cùng chiều và ngược chiều? CH: Viết công thức xác định cảm ứng từ do dòng điện I 1 gây ra tại điểm A TƯƠNG TÁC GIỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG ĐỊNH NGHĨA ĐƠN VỊ AM-PE A. MỤC TIÊU BÀI HỌC  Kiến thức - Sử dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dòng điênh để giải thích vì sao hai dòng điện cùng chiều thì đẩy nhau, hai dòng điện ngược chiều thì hút nhau . - Thành lập được và vận dụng được các công thức xác định tác dụng lên một đơn vị chiều dài của dòng điện.  Kỹ năng - Giải thích nguyên nhân hai dây dẫn có dòng điện lại hút hoặc đẩy nhau. - Tìm được lực tương tác giữa hai dây dẫn. B. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên a) Kiến thức và đồ dùng - Thí nghiệm tương tác hai dây dẫn có dòng điện song song. - Hình vẽ tương tác hai dây dẫn. b) Dự kiến ghi bảng: (chia làm hai cột). Bài 31: Tương tác giữa hai dònhg điện thẳng song song. Định nghĩa đơn vị Ampe. 1) Tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song: a)Giải thích thí nghiệm : SGK b)Công thức tính lực tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song: + Dây dẫn MN có I 1 , PQ có I 2. Cảm ứng từ tại A ( đặt dây PQ) 7 1 2.10 I B r   + Chiều dài CD là l, lực tác dụng lên CD: 7 1 2 2 2.10 I I F BI l l r    + Lực tác dụng lên 1 mét chiều dài: 7 1 2 2.10 I I F r   2) Định nghĩa Ampe: SGK I 1 = I 2 = I, F = 2.10 -7 N, r= 1m thì I= 1A 2.Học Sinh - Ôn lại tương tác từ, đường cảm ứng từ, quy tắc bàn tay trái. 3.Gợi ý ứng dụng CNTT GV có thể chuẩn bị một số hình ảnh về tương tác từ . C. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1: (… phút) :Ổn định tổ chức. Kiểm tra bài cũ. Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên - Báo cáo tình hình lớp - Trả lời câu hỏi của thầy - Nhận xét câu trả lời của bạn. - Yêu cầu HS cho biết tình hình của lớp. - Nêu câu hỏi về tương tác từ. - Nhận xét câu trả lời của HS và cho điểm. Hoạt động 2: Tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song. Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên - Quan sát thí nghiêm - Tìm cách giải thích. - Thảo luận về tương tác hai dây dẫn. - Tìm hiểu từ trường của các dòng điện như thế nào? Quy tắc bàn tay trái? - - - Trình bày cách giải thích của mình. - .Làm thí nghiệm tương tác hai dòng điện thẳng song song và yêu cầu HS giải thích. - Yêu cầu HS trình bày cách giải thích - Nhận xét. - Nêu câu hỏi C1. - Yêu cầu HS đọc phần 1.b. - Nhận xét câu trả lời của bạn. - Đọc SGK. - Thảo luận về lực tác dụng. - Tìm công thức xác định lực tác dụng lên mỗi mét chiều dài dựa vào công thức đã học về cảm ứng từ là lực từ. - Trình bày công thức - Nhận xét câu trả lời của bạn. - Tổ chức thảo luận về lực tác dụng. - Yêu cầu HS trình bày . - Nhận xét. Hoạt động 3: (… phút) :Phần 2: Định nghĩa Ampe. Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên - Đọc SGK và trả lời câu hỏi của thầy - Thảo luận nhóm - Trình bày định nghĩa. - Nhận xét câu trả lời của bạn - Yêu cầu HS dựa vào công thức trên, nếu F=1N, l=1m, r=1m thì I=1A ta có định nghĩa Ampe. - Trình bày định nghĩa Hoạt động 4: (… phút): Vận dụng , củng cố Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên - Đọc SGK - Trả lời câu hỏi - Ghi nhận kiến thức - Nêu câu hỏi 1,2 SGK. - Tóm tắt bài. Đọc “ Em có biết ” - Đánh giá, nhận xét ... THẲNG SONG SONG ĐỊNH NGHĨA ĐƠN VỊ AMPE Tương tác hai dòng điện thẳng song song: a Trường hợp hai dòng điện song song chiều b Trường hợp hai dòng điện song song ngược chiều * KL: Hai dòng điện thẳng. .. dẫn PQ TIẾT 34: TƯƠNG TÁC GiỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG ĐỊNH NGHĨA ĐƠN VỊ AMPE Tương tác hai dòng điện thẳng song song: a Trường hợp hai dòng điện song song chiều * Lực từ tác dụng lên đoạn... r B1 Q TIẾT 34: TƯƠNG TÁC GiỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG ĐỊNH NGHĨA ĐƠN VỊ AMPE Tương tác hai dòng điện thẳng song song: a Trường hợp hai dòng điện song song chiều * Lực từ tác dụng lên đoạn