I. Mục đích 1. Kiến thức Hiểu được bản chất và phân biệt được hiện tượng tự cảm khi đóng mạch, khi ngắt mạch. Hiểu được nguyên nhân và bản chất của hiện tượng tự cảm. Hiểu được khái niệm hệ số tự cảm. Nắm được biểu thức tính hệ số tự cảm của ống dây dài và suất điện động tự cảm. 2. Kỹ năng Dự đoán được một số kết quả của thí nghiệm, rút ra kết luận từ các kết quả thu được. Giải thích được một số hiện tượng vật lý. Vận dụng được các công thức để xác định hệ số tự cảm của ống dây, công thức xác định suất điện động tự cảm. 3. Thái độ Nghiêm túc trong giờ học. Sôi nổi phát biểu xây dựng bài. Có ý thức vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống. II. Chuẩn bị 1. Giáo viên Hình vẽ thí nghiệm mô phỏng hiện tượng tự cảm khi đóng mạch và khi ngắt mạch. Một số bài tập vận dụng. 2. Học sinh Định luật Lenxơ về xác định chiều của dòng điện cảm ứng. Biểu thức suất điện động cảm ứng, dòng điện Fucô và các ứng dụng. Hiện tượng tự cảm, công thức từ trường của một số dòng điện.
Giáo án Vật lý 11 Nâng cao Trường Đại Học Quy Nhơn Bài 41: HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM I Mục đích Kiến thức - Hiểu chất phân biệt tượng tự cảm đóng mạch, ngắt mạch - Hiểu nguyên nhân chất tượng tự cảm - Hiểu khái niệm hệ số tự cảm - Nắm biểu thức tính hệ số tự cảm ống dây dài suất điện động tự cảm Kỹ - Dự đốn số kết thí nghiệm, rút kết luận từ kết thu - Giải thích số tượng vật lý - Vận dụng công thức để xác định hệ số tự cảm ống dây, công thức xác định suất điện động tự cảm Thái độ - Nghiêm túc học - Sôi phát biểu xây dựng - Có ý thức vận dụng kiến thức học vào sống II Chuẩn bị Giáo viên - Hình vẽ thí nghiệm mơ tượng tự cảm đóng mạch ngắt mạch - Một số tập vận dụng Học sinh - Định luật Len-xơ xác định chiều dòng điện cảm ứng - Biểu thức suất điện động cảm ứng, dòng điện Fu-cơ ứng dụng - Hiện tượng tự cảm, cơng thức từ trường số dòng điện SV: NGUYỄN THỊ NGỌC DIỆU Trang Giáo án Vật lý 11 Nâng cao Trường Đại Học Quy Nhơn III Tiến trình dạy học Hoạt động 1: Kiểm tra sỉ số kiểm tra, đặt vấn đề (4 phút) Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh - Kiểm tra sỉ số - Nhắc lại kiến thức cũ +Thế tượng cảm ứng điện từ? + Đại lượng đặc trưng cho tượng cảm ứng điện từ? Viết biểu thức? + Định luật Len-xơ chiều dòng điện cảm ứng? + Ai người tìm tượng cảm ứng điện từ? - Đặt vấn đề: Năm 1831, Faraday chứng minh thực nghiệm từ trường sinh dòng điện gọi tượng cảm ứng điện từ Một năm sau đó, Hen-ri (nhà Vật lý người Mỹ) phát tượng tự cảm Vậy tượng tự cảm gì? Đặc trưng mối liên hệ tượng nào? Để trả lời câu hỏi tìm hiểu thơng qua học hôm nay: Hiện tượng tự cảm SV: NGUYỄN THỊ NGỌC DIỆU Trang Giáo án Vật lý 11 Nâng cao Trường Đại Học Quy Nhơn Hoạt động 2: Tìm hiểu tượng tự cảm (20 phút) Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh - Tìm hiểu thí nghiêm 1: + Dụng cụ thí nghiệm: Hai bóng đèn Đ1 Đ2 giống hệt nhau, biến trở R, cuộn dây có điện trở, khóa K, nguồn điện chiều dây dẫn + Bố trí thí nghiệm: Bóng đèn Đ1 mắc nối tiếp với biến trở R tạo thành nhánh (1), bóng đèn Đ2 mắc nối tiếp với cuộn dây có lõi sắt tạo thành nhánh (2) Nhánh (1) và(2) mắc song song với Khoá K mở, đèn không sáng + Yêu cầu học sinh dự đốn kết thí + Dự đốn nghiệm K đóng + Tiến hành thí nghiệm: chiếu thí nghiệm mơ kiểm chứng kết dự đốn học sinh + Dựa vào định luật Len-xơ học sinh giải thích tượng? *Gợi ý khơng trả lời được: o Khi khóa K đóng dòng điện chạy qua o Khi khóa K đóng dòng điện qua cuộn cuộn dây nào? dây tăng o Khi dòng điện chạy qua cuộn dây tăng o Khi dòng điện qua cuộn dây tăng cảm lên, cảm ứng từ xuyên qua cuộn dây ứng từ xuyên qua cuộn dây tăng biến thiên nào? o Cảm ứng từ xun qua cuộn dây tăng o Từ thơng tăng lên theo định luật Len-xơ từ thông xuyên qua cuộn dây tăng lên,theo xuất dòng điện cảm ứng chống lại định luật Len-xơ cuộn dây tăng SV: NGUYỄN THỊ NGỌC DIỆU Trang Giáo án Vật lý 11 Nâng cao Trường Đại Học Quy Nhơn nào? + Yêu cầu học sinh hồn thiện câu trả lời + Khi đóng cơng tắc dòng điện đầy đủ nhánh tăng Trong nhánh (2) dòng điện tăng làm từ thơng qua cuộn dây biến thiên làm xuất dòng điện cảm ứng ngược chiều dòng điện (theo định luật Lenxơ) làm cho dòng điện nhánh (2) khơng tăng lên nhanh chóng Vì đèn Đ sáng lên từ từ Còn nhánh (1) khơng có cuộn dây nên khơng có biến thiên từ thơng nên khơng xuất dòng cảm ứng, đèn Đ1 sáng lên + Nhận xét lại câu trả lời học sinh kết luận lại - Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C1? - Sau đóng khóa K lâu, độ sáng bóng đèn Đ1 Đ2 sáng Vì sau lâu dòng điện mạch đạt giá trị không đổi, từ thông xuyên qua ống dây khơng biến thiên khơng xuất dòng điện cảm ứng, sau bóng đèn sáng bình thường - Nhận xét hình slide hình - Trên slide khóa K bên cực dương, sách giao khoa? sách giáo khoa khóa K bên cực âm - Kết luận giải thích - Tìm hiểu thí nghiêm 2: + Dụng cụ thí nghiệm: bóng đèn Đ, cuộn dây có lõi sắt, nguồn điện chiều, khóa K dây dẫn + Bố trí thí nghiệm: mạch điện gồm đèn Đ SV: NGUYỄN THỊ NGỌC DIỆU Trang Giáo án Vật lý 11 Nâng cao Trường Đại Học Quy Nhơn mắc song song với cuộn dây Ban đầu khóa K đóng, đèn Đ sáng + Yêu cầu học sinh dự đoán kết Kmở +Dự đoán + Tiến hành thí nghiệm mơ để kiểm chứng kết + Nhận xét đưa câu trả lời xác + Yêu cầu học sinh giải thích tượng +Khi mở khóa K, dòng điện i qua cuộn dây quan sát tương tự thí nghiệm giảm nên cản ứng từ qua cuộn dây giảm làm cho từ thơng qua cuộn dây giảm, xuất dòng điện cảm ứng lớn chống lại tăng i, ic phóng qua đèn làm bóng đèn Đ lóe sáng lên tắt + Nhận xét kết luận lại ý kiến học sinh - Qua thí nghiệm có điều chung? - Đều có biến thiên từ thông - Thông báo nhận xét cho học sinh: + Cả hai thí nghiệm trên: Đều tượng cảm ứng điện từ Nguyên nhân sinh biến đổi dòng điện mạch - Hiện tượng tự cảm tượng cảm - Hiện tượng tự cảm gì? ứng điện từ mạch điện biến đổi dòng điện mạch gây - Thơng báo thí nghiệm tượng tự cảm đóng mạch thí nghiệm tượng tự cảm ngắt mạch Hoạt động 3: Tìm hiểu hệ số tự cảm suất điện động tự cảm (18 phút) Hoạt động giáo viên SV: NGUYỄN THỊ NGỌC DIỆU Hoạt động học sinh Trang Giáo án Vật lý 11 Nâng cao Trường Đại Học Quy Nhơn - Ta biết đại lượng đặc trưng cho tượng cảm ứng điện từ suất điện động cảm ứng Tương tự đại lượng đặc trưng cho tượng tự cảm suất điện động tự cảm - Nhắc lại công thức xác định cảm ứng từ + Cảm ứng từ dòng điện tròn: dòng điện tròn dòng điện ống dây? B= + Cảm ứng từ dòng điện ống dây: B= -Nhận xét mối quan hệ B i? -Từ biểu thức tính từ thông cho biết mối quan hệ B? -B tỉ lệ thuận với i - =>tỉ lệ thuận với B - tỉ lệ thuận với i - Nhận xét mối quan hệ i? - Thông báo: Từ thơng qua diện tích giới hạn mạch điện tỉ lệ với cường độ dòng điệntrong mạch nên viết: + Với hệ số tỉ lệ, gọi hệ số tự cảm + Đơn vị L hệ SI Henri, kí hiệu H -Yêu cầu học sinh làm câu hỏi C2? - Suy nghĩ trả lời: +Nếu ống dây có N vòng dây diện tích vòng S thì: +Gọi chiều dài ống dây, n số vòng dây đơn vị chiều dài thì: => Từ (29.3) SV: NGUYỄN THỊ NGỌC DIỆU Trang B= Giáo án Vật lý 11 Nâng cao Trường Đại Học Quy Nhơn - Đánh giá kết luận lại câu trả lời Từ (41.1a) L= học sinh - Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C3? - Chỉ áp dụng cho trường hợp ống dây khơng có lõi sắt nghĩa hình a Vì cơng thức 41.2 thiết lập cho trường hơp ống dây đặt mơi trường khơng khí - Lưu ý cho học sinh: + Cơng thức 41.1 dùng cho dòng điện có dạng khác + Công thức 41.2 áp dụng cho ống dây đặt mơi trường khơng khí - Thông báo nội dụng suất điện động tự cảm - u cầu học sinh xây dựng cơng thức tính suất điện động tự cảm? - Từ (41.1) => Mà ec = => etc = Hoạt động 5: Củng cố kiến thức, vận dụng dặn dò (3 phút) Hoạt động giáo viên - Nhắc lại kiến thức trọng tâm Hoạt động học sinh - Về làm tập 1,2,3 sgk/199 - Học đầy đủ, chuẩn bị hôm sau IV Nội dung ghi bảng SV: NGUYỄN THỊ NGỌC DIỆU Trang Giáo án Vật lý 11 Nâng cao Trường Đại Học Quy Nhơn BÀI 41:HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM Hiện tượng tự cảm a Thí nghiệm + Sơ đồ thí nghiệm: Đ1 R L,R _ - Đ2 K + + Kết thí nghiệm: Đèn Đ1 sáng lên ngay, đèn Đ2 sáng lên từ từ + Giải thích:Khi đóng K: Dòng điện i2 qua cuộn dây tăng → B tăng → từ thông qua cuộn dây tăng → xuất ic chống lại tăng i2 → Đ2 sáng lên từ từ Dòng i1 tăng lên nhanh khơng có ic cản trở → Đ1 sáng lên b Thí nghiệm + Sơ đồ thí nghiệm: Đ L,R _- + K + Kết quả: Khi khóa K mở, ta nhận thấy bóng đèn khơng tắt mà lóe sáng lên tắt SV: NGUYỄN THỊ NGỌC DIỆU Trang Giáo án Vật lý 11 Nâng cao Trường Đại Học Quy Nhơn + Giải thích:Khi mở khóa K → dòng điện i qua cuộn dây giảm → B qua cuộn dây giảm → từ thông qua cuộn dây giảm → xuất ic lớn chống lại giảm i → ic chạy qua đèn → đèn Đ lóe sáng lên tắt c Hiện tượng tự cảm - Hiện tượng tự cảm tượng cảm ứng điện từ mạch điện biến đổi dòng điện mạch gây Suất điện động tự cảm: a Hệ số tự cảm: - Từ thông qua diện tích giới hạn mạch điện tỉ lệ với cường độ dòng điện mạch đó: (41.1) Trong đó: L: hệ số tự cảm i: cường độ dòng điện chạy mạch (41.1a) - Biểu thức tính hệ số tự cảmtrong ống dây dài đặt khơng khí: 10-7n2V Trong (41.2) n: số vòng dây đơn vị chiều dài ống dây V: thể tích ống dây b Suất điện động tự cảm: - Suất điện động sinh tượng tự cảm gọi suất điện động tự cảm - Biểu thức: etc = (41.3) V Rút kinh nghiệm ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… SV: NGUYỄN THỊ NGỌC DIỆU Trang ... đèn → đèn Đ lóe sáng lên tắt c Hiện tượng tự cảm - Hiện tượng tự cảm tượng cảm ứng điện từ mạch điện biến đổi dòng điện mạch gây Suất điện động tự cảm: a Hệ số tự cảm: - Từ thông qua diện tích... học sinh: + Cả hai thí nghiệm trên: Đều tượng cảm ứng điện từ Nguyên nhân sinh biến đổi dòng điện mạch - Hiện tượng tự cảm tượng cảm - Hiện tượng tự cảm gì? ứng điện từ mạch điện biến đổi dòng... lượng đặc trưng cho tượng cảm ứng điện từ suất điện động cảm ứng Tương tự đại lượng đặc trưng cho tượng tự cảm suất điện động tự cảm - Nhắc lại công thức xác định cảm ứng từ + Cảm ứng từ dòng điện