LLDH vat ly II chuong 3

Chơng 5 Dạy học điện từ học ở lớp 9 THCS 5.1. Cấu tạo của chơng trình Điện từ học đợc học một lần ở lớp 9. Chơng trình gồm 21 tiết đợc phân phối nh sau : 1. Nam châm vĩnh cửu 1 tiết 2. Nam châm điện 2 tiết 3. Từ trờng. Từ phổ. Đờng sức từ 3 tiết 4. Lực điện từ. Quy tắc bàn tay trái. Động cơ điện 2 tiết 5. Hiện tợng cảm ứng điện từ 2 tiết 6. Máy phát điện. Sơ lợc về dòng điện xoay chiều 3 tiết 7. Máy biến thế. Tải điện năng đi xa 2 tiết 8. Thực hành 2 tiết 9. Ôn tập, tổng kết 2 tiết 10. Kiểm tra 2 tiết 5.2. Mục tiêu của chơng trình 1. Mô tả đợc hiện tợng chứng tỏ nam châm vĩnh cửu có từ tính 2. Nêu đợc sự tơng tác giữa từ cực của hai nam châm. 3. Mô tả cấu tạo và giải thích hoạt động của la bàn. 4. Mô tả đợc thí nghiệm của Ơxtét để phát hiện dòng điện có tác dụng từ 5. Nêu đợc cấu tạo và hoặt động của nam châm điện, một số ứng dụng của nam châm điện 6. Phát biểu đợc quy tắc nắm tay phải về chiều của đờng sức từ trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua. 7. Phát biểu đợc quy tắc bàn tay trái về chiều của lực từ tác dụng lên dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua đặt trong từ trờng đều. Vận dụng đợc quy tắc này để xác định một trong ba yếu tố khi biết hai yếu tố kia. 8. Mô tả cấu tạo và giải thích hoạt động của động cơ điện một chiều. 9. Nêu một thí dụ hoặc mô tả một thí nghiệm trong đó xảy ra hiện tợng cảm ứng điện từ và nêu đợc điều kiện sinh ra dòng điện cảm ứng khi đó. 116 10. Mô tả cấu tạo và giải thích hoạt động của máy phát điện xoay chiều. 11. Nêu đợc dấu hiệu chính để phân biệt dòng điện xoay chiều với dòng điện một chiều và các tác dụng của dòng điện xoay chiều. 12. Nhận biết dụng cụ đo cờng độ dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều. 13. Nêu đợc các số chỉ của ampe kế và vôn kế xoay chiều cho biết giá trị hiệu dụng của cờng độ hoặc của điện áp xoay chiều. 14. Nêu đợc cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến thế và tác dụng của máy biến thế trong việc vận tải điện từ nhà máy điện tới nơi tiêu thụ. 15. Nghiệm lại công thức 1 1 2 2 U n U n = bằng thí nghiệm. 5.3. Đặc điểm về nội dung 5.3.1. Tác dụng từ của nam châm và của dòng điện. Từ trờng a) ở lớp 5 và lớp 7, HS đã đợc biết một số đặc điểm của nam châm : nam châm có thể hút sắt, nam châm có hai cực Bắc, Nam, hai cực cùng tên đẩy nhau, khác tên hút nhau. Đến lớp 9, HS đợc biết thêm, không phải chỉ nam châm mới có tác dụng từ (có thể tác dụng lực từ lên một kim nam châm khác) mà cả dòng điện cũng có tác dụng từ. Từ sự giống nhau đó đi đến nhận xét chung là không gian xung quanh nam châm và xung quanh dòng điện đều có khả năng tác dụng lên kim nam châm đặt trong đó. Ta nói rằng trong không gian đó có từ trờng. Nh vậy là chơng trình không đa ra định nghĩa từ trờng nh trong SGK cũ mà chỉ đa ra một cách nhận biết từ trờng. Tuy từ trờng cũng là một dạng vật chất, nhng chúng ta không nhìn thấy, nhận biết đợc từ trờng trực tiếp bằng các giác quan mà chỉ có thể nhận biết thông qua một đặc tính của nó : đó là tác dụng lực từ lên kim nam châm đặt trong nó. b) Vì theo chơng trình mới, ở THCS học sinh không học điện trờng nên đây là lần đầu tiên HS đợc biết về khái niệm trờng. Đây là một loại dạng vật chất mới mà HS cha có đủ điều kiện để nhận biết đầy đủ những đặc tính của nó nh năng lợng, khối lợng, cho nên chỉ yêu cầu HS nhận biết đợc một dấu hiệu tồn tại của trờng. 5.3.2. Khái niệm đờng sức từ Vì không trực tiếp quan sát đợc từ trờng bằng giác quan cho nên việc vận dụng khái niệm này để giải thích các hiện tợng có liên quan đến từ trờng sẽ gặp rất nhiều khó khăn. Các nhà khoa học đã tìm ra một cách biểu diễn từ trờng 117 bằng hình vẽ, sử dụng rất có hiệu quả trong nhiều trờng hợp. Đó là biểu diễn từ trờng bằng các đờng sức từ. Theo định nghĩa, đờng sức từ là những đờng cong liên tục nối liền cực Bắc và cực Nam của nam châm và tiếp tuyến tại mọi điểm với trục Bắc Nam của kim nam châm đặt tại điểm đó. Chiều của đờng sức từ là chiều từ cực Nam đến cực Bắc trong kim nam châm đặt ở điểm đó. Mật độ (độ mau tha) của đờng sức từ biểu diễn độ mạnh yếu của lực từ tại điểm đó theo một quy ớc chọn trớc. Nh vậy đờng sức từ là mô hình biểu diễn một đặc tính của từ trờng : sự phân bố các lực từ trong không gian quanh nam châm về hớng và cờng độ của lực từ. Từ phổ cho ta hình ảnh trực quan về đờng sức từ, cho biết sự phân bố các lực từ. Vật lí học ngày nay gọi các đờng sức từ đó là đờng cảm ứng từ. Nhng vì HS ở lớp 9 cha học khái niệm cảm ứng từ cho nên dùng khái niệm đờng sức từ cho dễ hiểu. Đờng sức từ với t cách là một mô hình của từ trờng, đợc sử dụng có hiệu quả trong việc xác định lực từ của nam châm hay dòng điện tác dụng lên kim nam châm hay dòng điện khác và để khảo sát hiện tợng cảm ứng điện từ, dòng điện xoay chiều, máy biến thế. Đó cũng là điểm khác biệt so với chơng trình cũ trong đó mô hình đờng sức từ không đợc chú ý đúng mức. Đây cũng là một dịp tốt để HS bớc đầu làm quen với phơng pháp mô hình, xem nh là một phơng pháp nhận thức phổ biến của vật lí học. 5.3.3. Từ trờng của dòng điện Chơng trình mới không đi sâu vào tìm hiểu từ trờng của dây dẫn thẳng có dòng điện một chiều chạy qua vì vấn đề này ít có ứng dụng thực tiễn. Chơng trình lại chú trọng tìm hiểu từ trờng của ống dây có dòng điện chạy qua vì có nhiều ứng dụng quan trọng và sự giống nhau rõ nét về từ tính của nam châm và dòng điện : ống dây có dòng điện một chiều chạy qua có từ trờng tơng tự nh từ trờng của một thanh nam châm thẳng Chơng trình mới đa ra quy tắc nắm tay phải để tìm chiều của đờng sức từ ở bên trong ống dây có dòng điện chạy qua, thay thế cho quy tắc cái đinh ốc trong SGK cũ. Ngời ta ứng dụng tính chất này cùng với sự nhiễm từ của sắt thép để chế tạo nam châm điện đợc sử dụng rất nhiều trong đời sống và kĩ thuật. Thông qua thí nghiệm, HS nhận biết đợc cấu tạo và hoạt động của nam châm điện, các cách làm thay đổi lực từ của nam châm điện, những thuận lợi của việc sử dụng nam châm điện. Nguyên tắc hoạt động của rơ-le điện từ của loa điện là những kiến thức không thể thiếu. 5.3.4. Lực điện từ 118 Lực tác dụng của từ trờng lên một đoạn dây dẫn thẳng đặt trong từ trờng đ- ợc khảo sát khá kĩ lỡng dẫn đến quy tắc bàn tay trái. Đây là một cơ hội tốt để cho HS làm quen với các khâu của phơng pháp thực nghiệm trong nghiên cứu vật lí. Tuy nhiên do sự hạn chế về kiến thức toán học nên ở đây chỉ nghiên cứu việc xác định chiều của lực điện từ. Quy tắc bàn tay trái sẽ giúp cho việc tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của động cơ điện một chiều. Khi tìm hiểu động cơ điện một chiều, chỉ cần chú ý đến hai bộ phận chính tạo ra chuyển động quay của động cơ : nam châm tạo ra từ tr ờng và khung dây có dòng điện chạy qua quay do tác dụng của lực điện từ. Nam châm là bộ phận đứng yên gọi là stato, khung dây là bộ phận quay gọi là rôto. Thật ra mỗi động cơ điện còn một bộ phận để đa điện vào cuộn dây gọi là bộ góp điện. Bộ phận góp điện có cấu tạo và hoạt động khá phức tạp không có liên quan đến các kiến thức vật lí mà là một giải pháp kĩ thuật cho nên không cần đi sâu, chỉ cần nhận biết qua quan sát mô hình động cơ. 5.3.5. Bài tập vận dụng quy tắc nắm tay phải và quy tắc bàn tay trái Vì tầm quan trọng đặc biệt của hai quy tắc này nên SGK bố trí một tiết luyện tập về hai quy tắc này. Những bài luyện tập ở đây đòi hỏi phải áp dụng hai quy tắc đó cùng với những kiến thức về nam châm từ trờng để xem xét dự đoán hay giải thích những hiện tợng có liên quan đến tơng tác giữa nam châm và dòng điện, giữa nam châm và ống dây có dòng điện chạy qua hoặc giữa hai ống dây có dòng điện chạy qua. Bài thực hành về chế tạo nam châm vĩnh cửu và xác định từ tính của ống dây điện nhằm luyện tập hai kĩ năng cơ bản cần phải nắm vững khi làm việc với nam châm vĩnh cửu và ống dây có dòng điện chạy qua : đó là xác định từ cực của nam châm và của ống dây. 5.3.6. Hiện tợng cảm ứng điện từ Vì ở THCS không nghiên cứu khái niệm suất điện động nên không nghiên cứu hiện tợng cảm ứng điện từ một cách tổng quát mà chỉ xét một trờng hợp riêng là dòng điện cảm ứng, nghĩa là hiện tợng cảm ứng điện từ xảy ra trong cuộn dây dẫn kín. 119 Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng. Phát biểu điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng thực chất là phát biểu một trờng hợp riêng của định luật cảm ứng điện từ : khi từ thông xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín biến thiên thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng. Từ thông là một đại lợng vật lí đợc định nghĩa theo công thức : = BScos ở trờng THCS cha thể đa ra định nghĩa đó đợc nêu không dùng khái niệm từ thông. Có thể dùng mô hình đờng sức từ mà HS đã biết ở trên để biểu diễn từ thông nh sau : có thể biểu diễn từ thông bằng số đờng sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây theo một mật độ quy ớc chọn trớc. Nếu trên một hình vẽ biểu diễn từ trờng của một nam châm trong một thí nghiệm cụ thể thì chỗ đờng sức càng mau từ trờng càng mạnh, từ thông qua tiết diện S của cuộn dây đặt ở đó càng lớn. Vì vậy để đơn giản, không cần chỉ ra quy ớc về mật độ đờng sức từ. Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng đợc phát biểu đơn giản là : trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng khi số đờng sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến đổi (tăng hay giảm). Việc nhận biết dòng điện cảm ứng từ trớc đến nay thờng dùng điện kế. Cách làm này có nhợc điểm là khi dòng điện đã tắt, kim của điện kế do quán tính vẫn lắc l. Mặt khác, khi dòng điện cảm ứng đổi chiều nhanh thì kim lại đứng yên. Vì thế chơng trình của SGK mới dùng đèn LED để phát hiện dòng điện cảm ứng. Đèn LED có đặc điểm là chỉ cho dòng điện chạy qua đèn theo một chiều xác định (đèn bật sáng) và đèn có thể bật sáng với hiệu điện thế thấp khoảng 1,8V. 5.3.7. Dòng điện xoay chiều. Từ trớc đến nay ở nớc ta chỉ nghiên cứu dòng điện xoay chiều ở lớp 12, vì về mặt lí thuyết cần đến hàm số sin mặc dù rằng HS trong đời sống hằng ngày luôn luôn sử dụng dòng điện xoay chiều và sử dụng nhiều hơn dòng điện một chiều. Ngày nay, do cách dạy học theo ph ơng pháp mới (dạy bằng hoạt động) kết hợp với sử dụng đèn LED, có thể tổ chức cho HS tìm hiểu một số tính chất cơ bản của dòng điện xoay chiều ở lớp 9 mà không cần đến kiến thức về hàm số sin. 120 a) Về điều kiện xuất hiện dòng điện xoay chiều. Mắc hai bóng đèn LED song song ngợc chiều vào hai đầu một cuộn dây dẫn kín rồi đặt cuộn dây vào trong từ trờng của một nam châm. Khi làm cho số đờng sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây luân phiên tăng giảm (đa nam châm lại gần rồi ra xa cuộn dây, cho nam châm quay trớc cuộn dây .) thì hai bóng đèn luân phiên bật sáng, nghĩa là trong cuộn dây có dòng điện cảm ứng luân phiên đổi chiều : đó là dòng điện xoay chiều. b) Về các cách tạo ra dòng điện xoay chiều Vận dụng điều kiện xuất hiện dòng điện xoay chiều, HS có thể tìm ra nhiều cách khác nhau để tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín. Có hai cách rất thuận tiện thờng đợc sử dụng là : cho nam châm quay trớc cuộn dây hay cho cuộn dây quay trong từ trờng của một nam châm. Bằng những thí nghiệm đơn giản có thể thực hiện đợc cả hai phơng án này ngay ở trên lớp. c) Máy phát điện xoay chiều. Những kiến thức về cách tạo ra dòng điện xoay chiều ở trên giúp cho HS nhanh chóng hiểu đợc cấu tạo và hoạt động của hai loại máy phát điện xoay chiều : máy phát điện có nam châm quay và máy phát điện có cuộn dây quay. ở đây không đi sâu vào các chi tiết kĩ thuật của máy phát điện nh bộ góp điện, lõi sắt ghép bằng tôn cách điện . Qua thực hành mà HS phát hiện ra là hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây của máy càng cao khi tốc độ quay của máy càng lớn. d) Dòng điện xoay chiều cũng có tác dụng nhiệt, tác dụng từ, tác dụng quang, tác dụng sinh lí nh dòng điện không đổi. Chơng trình chú ý nghiên cứu kĩ tác dụng từ vì có nhiều ứng dụng quan trọng. Khi dòng điện đổi chiều thì lực từ cũng đổi chiều. Với dòng điện xoay chiều thờng dùng lấy từ lới điện quốc gia ở nớc ta có tần số 50Hz thì lực từ đổi chiều rất nhanh nh thế rất khó quan sát. Cần phải có những thiết bị đặc biệt mới quan sát đợc. SGK mới giới thiệu một số trong các thiết bị đó và các công ti thiết bị cũng đã kịp sản xuất để cung cấp cho các trờng học. e) Về nguyên tắc hoạt động của máy biến thế. Nhờ kiến thức về điều kiện xuất hiện dòng điện xoay chiều mà HS có thể hiểu đợc nguyên nhân vì sao phải sử dụng dòng điện xoay chiều để chạy máy biến thế và vì sao dòng điện ở đầu ra của máy biến thế cũng là dòng điện xoay chiều. Điều này trớc đây không thể làm đợc ở trờng THCS. 121 5.4. Phơng pháp dạy học Một số kiến thức cụ thể 5.4.1. Đặc điểm chung Đặc trng cơ bản của phơng pháp dạy học phần Điện từ học ở lớp 9 là áp dụng rộng rãi phơng pháp thực nghiệm và phơng pháp mô hình để tìm tòi nghiên cứu những đặc tính của sự vật hiện tợng, xây dựng kiến thức mới. Những kiến thức thuộc phần Điện từ học ở lớp 9 chỉ hạn chế ở mặt định tính cho nên không cần phải thực hiện các phép đo định lợng các đại lợng vật lí cũng nh xử lí thông tin bằng công cụ toán học. Trong quá trình tìm tòi nghiên cứu điều quan trọng nhất là phải có những thao tác chính xác tác động vào tự nhiên làm bộc lộ những đặc tính bản chất của sự vật hiện tợng, quan sát một cách tỉ mỉ tinh tế nhận biết những dấu hiệu bản chất và sử dụng lập luận lôgic để tìm các mối quan hệ có tính quy luật. Có nhiều cơ hội để cho HS làm quen với ph ơng pháp thực nghiệm và phơng pháp mô hình. Về phơng pháp thực nghiệm HS đã đợc làm quen nhiều lần ở các lớp 6, 7, 8. Còn đối với phơng pháp mô hình thì trớc đây HS ít có dịp làm quen hơn và chỉ làm quen với một vài giai đoạn của phơng pháp này chứ cha có dịp tham gia vào toàn bộ các giai đoạn của phơng pháp mô hình trong việc xây dựng một mô hình cụ thể. Phơng pháp mô hình bao gồm 4 giai đoạn chính sau đây : a) Làm thí nghiệm tác động vào đối tợng để làm bộc lộ những tính chất bản chất của vật gốc. b) Xây dựng mô hình. Bằng sự so sánh tơng tự, ngời ta tìm những vật, hệ thống vật, những hình vẽ, kí hiệu đã biết và có những tính chất giống nh vật gốc để mô tả vật gốc, thay thế cho vật gốc trong các phép suy luận tiếp theo để tìm những tính chất mới cha biết của vật gốc. Hệ thống thay thế đó gọi là mô hình của vật gốc. c) Thao tác trên mô hình suy ra hệ quả lí thuyết, nghĩa là áp dụng những lập luận lôgic cho những biến đổi của mô hình để suy ra một tính chất mới, một mối quan hệ mới của mô hình. Bằng phép tơng tự ta dự đoán rằng vật gốc cũng có tính chất mới phát hiện của mô hình. d) Thực nghiệm kiểm tra. Bản thân mô hình là một sản phẩm của t duy. Hệ quả suy ra từ mô hình cũng chỉ có tính chất là một dự đoán. Cần phải làm thí nghiệm để kiểm tra lại xem vật gốc có tính chất mới đó không. Nếu có thì mô hình đợc coi là phản ánh đúng vật gốc. Nếu không đúng thì phải bỏ đi và xây dựng mô hình mới. 122 Nh vậy mô hình tuy phản ánh đặc tính bản chất của vật gốc nhng không đồng nhất với vật gốc. Mỗi mô hình chỉ phản ánh một số mặt nào đó của vật gốc. Mô hình có thể đợc sửa đổi, bổ sung để ngày càng phản ánh đầy đủ hơn tính chất của vật gốc. Trong phần Điện từ học sử dụng hai loại mô hình : Mô hình vật chất nh mô hình động cơ điện, mô hình máy phát điện, mô hình máy biến thế, mô hình rơ-le điện từ . Những mô hình này hoặc có cấu tạo giống vật gốc, hoặc có chức năng giống vật gốc. Mô hình lí tởng : đó là mô hình hợp thành bởi các hình vẽ, các kí hiệu trừu tợng biểu diễn những đặc tính của vật gốc. Ví dụ nh mô hình đờng sức từ biểu diễn từ trờng về mặt phân bố lực từ xung quanh nam châm hay xung quanh dây dẫn có dòng điện chạy qua. Mô hình lí tởng này có tác dụng to lớn hơn mô hình vật chất vì nó có thể giúp ta suy ra nhiều tính chất mới của vật gốc. 5.4.2. Phơng pháp dạy học khái niệm từ trờng Nh đã nói ở trên, khái niệm từ trờng là một khái niệm phức tạp, ở trờng THCS cha đủ điều kiện để có thể xác định đầy đủ những đặc tính của từ trờng và do đó cha thể đa ra một Không đa ra định nghĩa rõ ràng, đầy đủ về từ trờng, chơng trình vật lí THCS chỉ yêu cầu hình thành biểu tợng về từ trờng, đa ra một cách nhận biết từ trờng dựa vào tác dụng của từ trờng lên kim nam châm. Sau đó đa ra cách biểu diễn từ trờng bằng mô hình đờng sức từ để tiện việc sử dụng sau này. Quá trình hình thành biểu tợng về từ trờng diễn ra nh sau : Giai đoạn 1. Nhận biết một tính chất đặc biệt của không gian ở xung quanh một nam châm hay một dòng điện. ở lớp 5 và lớp 7 HS đã biết nam châm có đặc tính hút sắt. Đến lớp 9 cần làm cho HS nhận biết thêm rằng lực hút của nam châm tác dụng lên các vụn sắt đặt ở những vị trí khác nhau quanh nam châm thì khác nhau. Làm thí nghiệm rắc mạt sắt lên một tờ giấy nằm ngang trên đó có đặt một thanh nam châm thì thấy các mạt sát tự sắp xếp các mạt sắt không đồng đều, chỗ mau, chỗ tha, có hình dạng những đờng cong nối hai cực của nam châm và tập trung nhiều ở hai cực. Điều đó cho phép ta dự đoán rằng các lực từ tác dụng lên vụn sắt phụ 123 thuộc vào vị trí của vụn sắt trong không gian xung quanh nam châm. Có thể kiểm tra dự đoán này bằng cách đặt một kim nam châm nhỏ có trục quay thẳng đứng ở các vị trí khác nhau xung quanh nam châm, thì thấy hớng Nam Bắc của kim nam châm và cờng độ lực từ tác dụng lên cực của kim nam châm phụ thuộc vào vị trí đặt kim nam châm. Giai đoạn 2. Dấu hiệu để nhận biết sự tồn tại của từ trờng Kết quả của những quan sát ở trên cho phép đa ra một câu hỏi : trong không gian xung quanh nam châm có cái gì làm cho lực từ tác dụng lên kim nam châm ở các vị trí khác nhau lại khác nhau ? Câu hỏi này GV nêu ra để HS suy nghĩ, chú ý đến vấn đề cần giải quyết chứ HS không thể trả lời đợc. Đến đây GV đa ra thông báo : các nhà khoa học cho rằng xung quanh nam châm có từ trờng. Chính từ trờng đó tác dụng lực từ lên kim nam châm hay lên vụn sắt. Khoa học ngày nay đã đa ra nhiều bằng chứng về sự tồn tại của từ trờng. Một trong những dấu hiệu của sự tồn tại của từ trờng là : từ trờng tác dụng lực từ lên kim nam châm đặt trong đó. Từ nay ta dùng dấu hiệu đó để nhận biết tại một nơi trong không gian có từ trờng hay không. Bằng dụng cụ thí nghiệm đặc biệt có thể cho HS nhận biết thêm rằng không phải chỉ các vụn sắt nằm trên miếng bìa đặt nằm ngang mới chịu tác dụng của lực từ mà mạt sắt để ở bất kì vị trí nào xung quanh nam châm cũng bị lực từ tác dụng, có nghĩa là từ trờng tồn tại ở mọi điểm xung quanh nam châm. Tiếp theo giúp HS bằng thí nghiệm phát hiện ra rằng không phải chỉ nam châm vĩnh cửu mà một dòng điện chạy qua một dây dẫn cũng có từ tính nh nam châm. Điều đó khẳng định thêm một lần nữa rằng không phải thanh nam châm hay cuộn dây dẫn (có bản chất rất khác nhau) trực tiếp tác dụng lực từ lên kim nam châm mà xung quanh nam châm hay dây dẫn có dòng điện tồn tại một môi trờng chung gọi là từ trờng. Chính từ trờng này tác dụng lực từ lên kim nam châm đặt trong đó. Giai đoạn 3. Xây dựng mô hình đờng sức từ để biểu diễn từ trờng. Ta không thể quan sát từ trờng bằng mắt đợc cho nên khó có thể dự đoán đợc hớng và độ lớn của lực từ tác dụng lên kim nam châm đặt tại một điểm trong từ tr- ờng. Do đó khó có thể kiểm tra đợc tính đúng đắn của nhận định cho rằng xung quanh nam châm hay dòng điện có từ trờng. Mô hình đờng sức từ giúp ta giải 124 quyết đợc khó khăn này. (Việc xây dựng mô hình đờng sức từ sẽ đợc xét trong mục dới đây). ở lớp 9 mô hình đờng sức từ chỉ mang những đặc điểm định tính sau đây : a) Từ phổ là hình ảnh trực quan của đờng sức từ. b) Đờng sức từ là những đờng cong liên tục nối cực Bắc và cực Nam của một nam châm, ở bên ngoài nam châm. c) Nếu đặt các kim nam châm nối tiếp nhau trên một đờng sức từ thì trục Nam Bắc của các kim nam châm luôn tiếp xúc với đờng sức từ (không cắt ngang) và cực Bắc của kim nam châm luôn hớng theo một chiều từ cực Bắc đến cực Nam ở ngoài thanh nam châm. Chiều đó cũng đợc quy ớc là chiều của đờng sức từ. Nói cách khác chiều của đờng sức từ biểu diễn chiều của lực từ tác dụng lên cực Bắc của kim nam châm đặt tại mỗi điểm trên đờng sức từ. d) Chỗ đờng sức mau thì lực từ mạnh, chỗ đờng sức tha thì lực từ yếu Sau đó khảo sát đờng sức từ của một số nam châm và dòng điện : nam châm thẳng, nam châm chữ U, ống dây có dòng điện. Khi khảo sát đờng sức từ của ống dây có dòng điện có thể rút ra nhận xét có ý nghĩa thực tiễn : đờng sức từ có cả ở trong lòng ống dây, ở bên trong nam châm vĩnh cửu. Thực ra đờng sức từ là đờng cong khép kín gồm một phần ở trong và một phần ở ngoài nam châm. ở lớp 9 không đề cập đến tính chất khép kín này của các đờng sức từ. Giai đoạn 4. Vận dụng mô hình đờng sức từ để nghiên cứu một số hiện tợng. Xác định chiều của lực từ tác dụng lên kim nam châm hay lên dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt trong từ trờng. Xác định điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng, dòng điện xoay chiều. Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện một chiều, của máy biến thế. Những kết quả nghiên cứu này phù hợp với thực tiễn, chúng tỏ rằng mô hình đờng sức từ phản ánh đúng thực tiễn, nghĩa là khẳng định sự tồn tại của từ trờng. 5.4.3. Dạy học khái niệm đờng sức từ Dới đây sẽ trình bày một phơng án thiết kế những hoạt động tự lực mà HS cần thực hiện để hình thành kiến thức về đờng sức từ. 125 [...]... điện cảm ứng xoay chiều ii chuẩn bị Nh phơng án cơ bản III Tổ chức hoạT động nhận thức của học sinh 138 Hoạt động của HS Trợ giúp của GV Hoạt động 1 Phát hiện vấn đề mới cần nghiên cứu : Biểu diễn TN Giới thiệu nguồn điện có một dòng điện khác với dòng điện có 2 ổ lấy điện DC 3V và AC 3V Lần một chiều do pin và acquy gây ra lợt mắc bóng đèn 3V vào hai ổ, đèn đều sáng, chứng tỏ 2 ổ đều có điện Cá... điện xoay chiều 3 Bố trí đợc hai cách tạo ra dòng điện xoay chiều (cho nam châm quay và cho cuộn dây quay) 4 Nêu đợc điều kiện xuất hiện dòng điện xoay chiều II chuẩn bị Đối với mỗi nhóm HS : Một cuộn dây dẫn kín có hai đèn LED, mắc song song ngợc chiều vào hai đầu cuộn dây Một nam châm vĩnh cửu có thể quay quanh trục thẳng đứng Một cuộn dây dẫn có thể quay trong từ trờng của nam châm III tổ chức... hình 33 .4 SGK thì hai đèn LED vạch hai nửa vòng sáng đối diện nhau B Phơng án nâng cao i mục tiêu 1 Phát hiện đợc sự đổi chiều của dòng điện cảm ứng và tìm đợc nguyên nhân gây nên sự đổi chiều đó 2 Nêu đợc đặc điểm của dòng điện xoay chiều 3 Đề xuất đợc phơng án bố trí thí nghiệm để tạo ra dòng điện xoay chiều Làm thí nghiệm kiểm tra 4 Tìm đợc điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều ii chuẩn... hợp cụ thể, trong đó xuất hiện hay không xuất hiện dòng điện cảm ứng II Chuẩn bị HS ôn lại cách biểu diễn từ trờng bằng đờng sức từ và các cách tạo ra dòng điện cảm ứng bằng nam châm vĩnh cửu và nam châm điện Cho mỗi nhóm HS Hình vẽ đờng sức từ của một nam châm vĩnh cửu trên giấy trong và hình vẽ cuộn dây dẫn trên giấy trắng 132 III Tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh Hoạt động của HS Trợ giúp... chiều (khi số đờng sức từ đang tăng mà chuyển thành giảm hay đang giảm mà chuyển thành tăng) Hoạt động 3 Tìm hiểu khái niệm dòng điện xoay chiều Làm việc cá nhân Đọc và làm theo C2 SGK Phân tích sự biến thiên của số đ ờng sức từ qua tiết điện S của cuộn dây dẫn khi cho nam châm quay trớc cuộn dây nh hình 33 .2 SGK Suy ra dự đoán về chiều của dòng điện cảm ứng Làm thí nghiệm kiểm tra Xét tơng tự nh mục... châm đứng yên so với cuộn ờng sức từ xuyên qua tiết diện S của dây cuộn dây dẫn khi đa nam châm vào trong lòng cuộn dây và kéo nam châm ra khỏi cuộn dây Hoạt động 3 Tìm hiểu mối quan hệ giữa sự tăng hay Hớng dẫn HS nhớ lại những trờng 133 giảm của số đờng sức từ qua tiết diện S của cuộn dây với sự xuất hiện dòng điện cảm ứng (tìm điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng) Làm việc cá nhân hợp xuất hiện... nam châm thẳng và xác định đợc chiều của đờng sức từ Nêu đợc đờng sức từ biểu diễn đợc tính chất gì của từ trờng II Chuẩn bị Cho mỗi nhóm HS 1 thanh nam châm thẳng 1 tấm nhựa cứng có giá đặt nằm ngang 1 lọ mạt sắt 1 bút dạ 8 kim nam châm có trục quay thẳng đứng (hay 8 la bàn nhỏ) III Hoạt động của học sinh Mục tiêu Tiến trình Nhắc lại dấu hiệu để nhận biết có từ trờng Xác định vấn đề cần Không... từ qua S đang tăng mà chuyển sang giảm hay ngợc lại) Thảo luận chung ở lớp về kết luận Hoạt động 3 Tìm hiểu khái niệm mới : Dòng điện Có hiện tợng gì xảy ra nếu ta liên tục xoay chiều cho số đờng sức từ qua S luân phiên 139 Hoạt động của HS Cá nhân tự đọc thông báo trong SGK về dòng điện xoay chiều (mục 3) Hoạt động 4 Tìm hiểu cách tạo ra dòng điện xoay chiều Làm việc theo nhóm Trợ giúp của GV tăng,... lại Có thể thay bằng thí nghiệm ở hình 5 .3 Dây dẫn là một thanh đồng hay nhôm thẳng AB có thể lăn trên hai đờng ray bằng kim loại đặt song song nằm ngang trong từ trờng của một nam châm hình chữ U Khi đóng công tắc cho dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn thì lực từ tác dụng lên Hình 5 .3 đoạn dây sẽ làm cho nó chuyển động theo một hớng xác định dọc theo đờng ray 3 Thí nghiệm tạo ra dòng điện cảm ứng Theo... Bắc của lực từ Sự sắp xếp các Nêu đợc sự sắp xếp các mạt sắt cho biết hớng và mạt sắt cho ta biết điều gì ? cờng độ của lực từ ở mỗi điểm 126 Mục tiêu Hoạt động 3 Tiến trình Kết quả Làm việc theo nhóm a) Thử vẽ một đờng Lần lợt thực hiện 3 điểm a, b, cong nối cực Nam c của mục tiêu với cực Bắc của a) Sẽ đợc vài đờng cong liên nam châm dọc theo tục dựa theo sự sắp xếp của các mạt sắt nối đuôi mạt sắt . nam châm vĩnh cửu trên giấy trong và hình vẽ cuộn dây dẫn trên giấy trắng. 132 III Tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh Hoạt động của HS Trợ giúp của. châm đứng yên so với cuộn dây. Hoạt động 3 Tìm hiểu mối quan hệ giữa sự tăng hay Hớng dẫn HS nhớ lại những trờng 133 giảm của số đờng sức từ qua tiết diện