taùc trong vieäc tieán haønh thí nghieäm thì b Năng lượng của ống dây có dòng điện Người ta chứng minh rằng, khi có dòng điện cường độ I đơn giản nhưng việc nhận ra rằng, sau chạy qua ốn[r]
(1)TRƯỜNG PTTH MẠC ĐĨNH CHI GIAÙO AÙN VAÄT LYÙ 11 Tieát : Baøi 62 : HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM NĂNG LƯỢNG CỦA TỪ TRƯỜNG I MUÏC TIEÂU : Hiểu chất tượng tự cảm đóng mạch, ngắt mạch Nắm và vận dụng các công thức xác định hệ số tự cảm ống dây, công thưc xác định suất điện động tự cảm ống dây, xông thức xác định suất điện động tự cảm Hiểu từ trường có lượng Vận dụng công thức xác định lượng từ trường ống dây và công thức xác định mật độ lượng từ trường II PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY : Phương pháp thực nghiệm và nêu vấn đề III THIẾT BỊ , ĐỒ DÙNG DẠY HỌC : IV TIEÁN TRÌNH GIAÛNG DAÏY PHAÂN PHOÁI THỜI GIAN Kieåm tra baøi cuõ vaø kiến thức cuõ lieân quan với bài (3’) Nghieân cứu bài PHAÀN LAØM VIEÄC CUÛA GIAÙO VIEÂN NOÄI DUNG GHI BAÛNG HOẠT ĐÔNG CỦA HỌC SINH TỔ CHỨC ,ĐIỀU KHIỂN Trả lời câu hỏi SGk Laøm baøi taäp 1,2,3, SGK Kiểm tra và đánh giá Hiện tượng tự cảm a) Thí nghieäm Bố trí thí nghiệm sơ đồ hình 62.1 Hiện tượng tự cảm Trong muïc naøy SGK ñöa hai thí nghiệm tượng tự cảm Đây lă hai GV : ĐỖ HIẾU THẢO Lop11.com GHI CHUÙ VAÄT LYÙ PB 11: 62 -1 /7 (2) TRƯỜNG PTTH MẠC ĐĨNH CHI Ñ1 R Ñ2 L , R k Nhận xét : Khi đóng công tắc K ta nhận thấy bóng đèn Đ1 sáng lên, còn bóng đèn Đ2 sáng lên từ từ mặc dù điện trở hai nhánh giống Giải thích Khi đóng công tắc, dòng điện hai nhánh tăng (lúc đầu I = 0, sau đó I 0) Trong nhánh hai dòng điện tăng làm cho từ thông qua ống dây biến đổi. xuất dòng điện cảm ứng ống daây Aùp duïng qui taéc Lenxô doøng ñieän nhaùnh hai không tăng lên nhanh chóng bóng đèn Đ2 sáng lên từ từ b) Thí nghieäm Sơ đồ thí nghiệm trên hình 62.2 Ñ R1 k Nhận xét : Ngắt công tắt K , ta nhận thấy bóng đèn không ngắt mà loé sáng lên sau đó tắt Giaûi thích : Khi ngaét coâng taéc, doøng ñieän maïch GV : ĐỖ HIẾU THẢO GIAÙO AÙN VAÄT LYÙ 11 thí nghieäm coù tính kinh ñieån, SGK cũ dùng hai thí nghiệm này Sơ đồ hình 62.1 SGK là sơ đồ thí nghiệm tượng tự cảm đóng mạch ; sơ đồ hình 62.2 SGK laø thí nghieäm veà tượng tự cảm ngắt mạch Đối với thí nghiệm hình 62.1 SGK, Gv cần nhấn mạnh để học sinh chú ý bóng đèn hai nhánh giống và điện trở hai nhánh Mặc dù vậy, đóng mạch, bóng đèn hai nhánh có cuộn dây sáng leân chaäm hôn Trong thiết bị thí nghiệm, để có hai bóng đèn hai nhánh giống ta có thể chọn trước, muốn điện trở cuûa hai nhaùnh baèng thì GV phaûi điều chỉnh Muốn ta đóng mạch điện cho hai bóng sáng độ sáng thường lă không Di chuyển chạy biến trở thì độ sáng bóng đèn nhánh có biến trở thay đổi Đến nhận thấy độ sáng hai bóng đèn hai nhánh là thì điện trở hai nhánh lúc đó coi là baèng Sau đã làm thí nghiệm theo sơ đồ trên hình 62.1 SGK, để thí nghiệm có tính thuyết phục hơn, GV có thể đổi vị trí hai bóng đèn cho lại đóng mạch Lop11.com VAÄT LYÙ PB 11: 62 -2 /7 (3) TRƯỜNG PTTH MẠC ĐĨNH CHI giảm làm cho từ thông ống dây biến đổi ống dây xuất dòng điện cảm ứng Theo quy tắc Len-xơ thì dòng điện cảm ứng cùng chiều với dòng điện mạch nguồn gây ra, dòng điện này qua bóng đèn bóng đèn loé sáng lên sau đó tắt c) Định nghĩa : Hiện tượng cảm ứng điện từ mạch điện chính biến đổi dòng điện mạch đó gây gọi là tượng tự cảm Suất điện động tự cảm a) Hệ số tự cảm Ta coù = BS cos = thì = BS ~ B Maø B ~ I ~ I Nghia laø = LI (62.1) Hệ số tỉ lệ L công thức (62.1) gọi là hệ số tư cảm ( hay độ tự cảm) mạch điện Trong hệ SI, đơn vị hệ số tự cảm là henri, kí hiệu là H Biểu thức tíng hệ số biểu cảm ống dây dài đặt khoâng khí laø : L = 4.10-7n2v (62.2) Trong đó n là số vòng dây trên đơn vị chiều dài cuûa oáng, V laø theå tích cuûa oáng b) Suất điện động tự cảm Suất điện động sinh tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm Hệ số tự cảm mạch điện là đại lượng không đổi Do đó, có thể viết : = LI GV : ĐỖ HIẾU THẢO GIAÙO AÙN VAÄT LYÙ 11 điện trên Khi đó ta thấy bóng đèn nhaùnh coù oáng daây saùng leân chaäm hôn bóng đèn nhánh Điều đó khẳng ñònh roõ raøng raèng oáng daây chính laø nguyeân nhaân ngaên caûn khoâng cho doøng điện nhánh đó tăng lên nhanh choùng Trên đây ta nói bóng đèn nhánh có ống dây sáng lên chậm bóng đèn nhaùnh kia, nhöng cuõng caàn noùi theâm raèng khoảng thời gian diễn chậm đó ngắn Tuy nhiên, có chú ý trước thì có thể phân biệt Đến đây GV có thể gợi ý H1 Trả lời H1 : Sau đóng mạch ít lâu độ sáng hai bóng đèn hai nhánh lại nhö (Nhö treân ñaây noùi leân sö saùng lên chậm bóng đèn nhánh có ống dây diễn nhanh) Hai bóng đèn sáng chứng tỏ suất điện động cảm ứng ống dây đó không Điều đó có thể giải thích là dòng điện các nhánh đã ổn định, không biến đổi Vì suất điện động cảm ứng ống dây không Việc tiến hành thí nghiệm theo sơ đồ hình 62.2 SGK đơn giản thí nghiệm trước Sau ngắt mạch ta thấy bóng đèn lóe sáng lên tắt Thí nghiệm đó chứng tỏ ngắt mạch ống dây Lop11.com VAÄT LYÙ PB 11: 62 -3 /7 (4) TRƯỜNG PTTH MẠC ĐĨNH CHI GIAÙO AÙN VAÄT LYÙ 11 Thay biểu thức vừa viết vào (59.1) ta suy công thức sinh dòng cảm ứng Để tăng tính xác định suất điện động tự cảm sau : thuyeát phuïc cuûa thí nghieäm, GV coù theå I tieán haønh moät thí nghieäm phuï nhö sau (62.3) L Sau đã làm thí nghiệm theo sơ đồ t treân hình 62.2 SGK, GV thay oáng daây Năng lượng tư trường điện trở R1, nghĩa là a) Nhaän xeùt Thí nghiệm nói trên cho ta thấy sau ngắt công điện trở ống dây, lại tắc, bóng đèn còn sáng khoảng thời ngắt mạch trên Khi đó ta thấy gian Năng lượng làm cho bóng đèn sáng không phải bóng đèn không lóe sáng là nguồn mà là ống dây cung cấp Năng lượng này mạch có ống dây Cũng có thể nói thêm rằng, các động tích trữ ống dây từ trước ngắt công tắc taùc vieäc tieán haønh thí nghieäm thì b) Năng lượng ống dây có dòng điện Người ta chứng minh rằng, có dòng điện cường độ I đơn giản việc nhận rằng, sau chạy qua ống dây có hệ số tự cảm L thì lượng ngắt mạch bóng đèn lóe lên chút thì lại không đơn giản, vì ống dây oáng daây laø : thí nghiệm dùng nhà W LI2 (62.4) trường có độ tự cảm bé nên lóe sáng bóng đèn thường không rõ ràng c) Năng lượng từ trường Vì thí nghiệm này, GV phải Khi cho doøng ñieän chaïy qua oáng daây thì oáng daây nhắc trước để học sinh chú ý thì có từ trường Vì người ta quan niệm nhận loé sáng bóng lượng ống dây chính là lượng từ trường đèn ống dây đó Đến đây, dựa vào thí nghiệm trên GV Ta sử dụng công thức (50.3) để rút biểu thức I có thể đưa định nghĩa tượng tự Sau đó thay biểu thức I vừa vào biểu thức (62.2) caûm Caàn noùi roõ raèng, baûn chaát cuûa hieän vào (62.4) ta : tượng tự cảm là tượng cảm W 10 B V (62.5) ứng điện từ Chỉ có điều khác là 8 tượng nằm mạch điện Từ trường ống dây lă từ trường nên gọi khaûo saùt w là mật độ lượng tư trường thì có thể viết W = Suất điện động tự cảm wV Do đó ta tìm : GV : ĐỖ HIẾU THẢO Lop11.com VAÄT LYÙ PB 11: 62 -4 /7 (5) TRƯỜNG PTTH MẠC ĐĨNH CHI GIAÙO AÙN VAÄT LYÙ 11 Vì chất tượng tự cảm là tượng cảm ứng điện từ nên để thành Công thức (62.6) đúng cho trường hợp từ trường không lập công thức tính suất điện động tự cảm có thể xuât phảt từ công thưc xác định và từ trường phụ thuộc thời gian suất điện động cảm ứng Tuy nhiên, nguyên nhân trưc tiếp gây tượng tự cảm là biến thiên dòng điện mạch Vì thế, hợp lí là biễu diễn suất điện động tự cảm qua biến đổi dòng điện mạch Muốn vậy, roõ raøng laø caàn phaûi thieát laäp moái lieân heä từ thông và cương độ dòng điên I mạch để có thể suy mối liên hệ Đó là lí vì trước nói biểu thức suất điện động tự cảm ta cần nói hệ số tự cảm SGK đã trình bày Vậy là để mở đầu mục này GV cần nói hệ số tự cảm, đại lượng bây gặp lần đầu tiên Để đưa định nghĩa hệ số tự cảm, GV cần nói hệ số tự cảm, GV yêu cầu học sinh nhắc lại các công thức xác định cảm ứng từ dòng điện tròn, dòng điện ống dây và gợi cho học sinh nhận xét mối liên hệ B và I Các công thức vừa nhắc đến chứng tỏ B tỉ lệ với I Điều đó cho thấy rút nhận xét là từ thông qua diện tích giới hạn mạch điện tỉ lệ với I ; = LI,L là w 10 B (62.6) 8 GV : ĐỖ HIẾU THẢO Lop11.com VAÄT LYÙ PB 11: 62 -5 /7 (6) TRƯỜNG PTTH MẠC ĐĨNH CHI GIAÙO AÙN VAÄT LYÙ 11 moät heä soá tæ leä Đến đây, GV thông báo là hệ thức = LI không đúng hai trường hợp nói trên mà nó đúng với dòng điện các maïch coù maïch khaùc Heä soá L hệ thức đó gọi là hệ số tự cảm mạch ñieän ñang xeùt Hệ số tự cảm mạch điện phụ thuộc vào dạng mạch điện đó GV thông báo công thức xác định hệ số tự caûm cuûa maïch ñieän coù daïng moät oáng dây, đó là công thức (62.2) Sau đã thiết lập mối liên hệ và thì việc tìm công thức xác định suất điện động tự cảm không còn gặp khó khăn đáng kể Gợi ý H2 nêu lên vấn đề tương đối khó học sinh trung bình Vì GV có thể gióe thiệu H3 học sinh khá Trả lời H3 : Từ công thức (62.1) ta rút L φ (*) I Neáu oáng daây coù N voøng daây vaø dieän tích moãi voøng daây baèng S thì = NBS Goïi l laê chieàu daøi oáng daây thì = nlBS = nBV Theo (50.3) ta coù B = 4.10-7nI Thay caùc biểu thưc và B vừa viết vào (*) ta thu công thức (62.2) Để lưu ý học sinh sử dụng công thức GV : ĐỖ HIẾU THẢO Lop11.com VAÄT LYÙ PB 11: 62 -6 /7 (7) TRƯỜNG PTTH MẠC ĐĨNH CHI Cuûng coá baøi giaûng Daën doø cuûa hoïc sinh (5’) GIAÙO AÙN VAÄT LYÙ 11 (62.2) GV có thể dùng câu gợi ý H3 Trả lời H3 : (62.2) áp dụng cho trường hôp oáng daây khoâng coù loõi saét, nghóa laø chæ aùp duïng cho oáng daây treân hình 62.3a Năng lượng từ trường GV đưa tượng để chứng tỏ ống dây có lượng SGK chọn tượng để làm dẫn chứng lă tượng thí nghiệm hình 62.2 SGK Sau đó GV dùng phương pháp suy luận để rút kết luận lượng ống dây chính lă lượng từ trường Từ đó, GV thông báo công thức xác định lượng từ trường ống dây Vấn đề nêu Yeâu caàu nhaéc laïi : HS tö löc Nhaán maïnh caùc noäi dung quan troïng Trả lời câu hỏi và làm bài tập SGK Chuẩn bị bài mới” “ GV : ĐỖ HIẾU THẢO Lop11.com VAÄT LYÙ PB 11: 62 -7 /7 (8)