từ".
Với mong muốn góp phần khắc phục một số hạn chế về chương trình tài liệu SGK; một số khó khăn lúng túng cho GV khi sử dụng hai bộ sách và những sai lầm mà HS gặp phải, dưới sự chỉ đạo của thầy hướng dẫn khoa học GS. TS Phạm Hữu Tòng , nhóm nghiên cứu chúng tôi đã nghiên cứu kĩ nội dung kiến thức chương "Cảm ứng điện từ", từ đó xây dựng sơ đồ tiến trình phát triển mạch kiến thức của chương như sau:
(1). Lực Lozenxơ .
(3,4). *(3). Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường.
*(4). Khái niệm từ thông.
(5). Độ lớn suất điện động cảm ứng trong một mạch kín (khung dây) chuyển động trong từ trường.
(6). Sự xuất hiện suất điện động cảm ứng trong mạch kín khi từ thông qua mạch kín biến thiên nói chung. Hiện tượng cảm ứng điện từ.
(7). Hiện tượng tự cảm.
(8). Độ lớn của suất điện động tự cảm. (9). Hệ số tự cảm.
(10). Dòng điện Fucô.
(11).Tác dụng của dòng Fucô. (12). Năng lượng từ trừơng.
(2). Sự xuất hiện suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường. Chiều của dòng điện cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường .
Chú giải sơ đồ
1. Lực Lorenxơ.
+ Lực Lorenxơ là lực mà từ trường tác dụng lên một hạt mang điện chuyển động trong nó.
+ Có phương vuông góc với mặt phẳng chứa véc tơ vận tốc của hạt mang điện và véc tơ cảm ứng từ tại điểm khảo sát.
+ Có chiều tuân theo quy tắc sau: Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để cho các đường cảm ứng từ xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay chỉ chiều của véc tơ vận tốc của hạt mang điện chuyển động, khi đó ngón cái choãi ra 900 chỉ chiều của lực Lorenxơ nếu hạt mang điện dương và chỉ chiều ngược lại nếu hạt mang điện âm.
2. Sự xuất hiện suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường. Chiều của dòng điện cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường.
Khi một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường với vận tốc v
vuông góc với đoạn dây dẫn và hợp với B
một góc thì trong đoạn dây dẫn đó xuất hiện một suất điện động được gọi là suất điện động cảm ứng. Nếu nối hai đầu đoạn dây bằng một dây dẫn tạo thành mạch kín thì trong mạch có dòng điện do suất điện động cảm ứng sinh ra được gọi là dòng điện cảm ứng.
Chiều của dòng điện cảm ứng chạy trong mạch kín là chiều của dòng điện cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường tuân theo quy tắc bàn tay phải: Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón cái choãi ra 900 hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều của dòng điện cảm ứng chạy trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường (đó là chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn), và cho ta biết chiều của dòng điện chạy trong mạch kín nếu nối hai đầu đoạn dây tạo thành mạch kín.
- Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong
từ trường phụ thuộc tốc độ chuyển động của đoạn dây theo công thức:
e Bvl sin với 0
v, l 90
và góc v, B
Trong đó: + B: là cảm ứng từ.
+ v: là tốc độ chuyển động của đoạn dây. + l: là chiều dài đoạn dây.
- Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường tỉ lệ với tốc độ cắt từ thông qua diện tích quét bởi đoạn dây, tức là tỷ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch kín khi một đoạn của mạch kín chuyển động trong từ trường: e (BScos )
t t
với = góc n, B
, ở đây ta gọi BS cos là từ thông. Trong đó: + S: là diện tích quét bởi đoạn dây.
+
t
: là tốc độ biến thiên của từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch kín khi một đoạn của mạch kín chuyển động trong từ trường.
4. Khái niệm từ thông .
- Từ thông qua diện tích S là đại lượng được tính bằng công thức: BScos
, bằng số đường sức từ vuông góc với diện tích S (B là độ lớn cảm ứng từ).
+ Từ thông là một đại lượng đại số có giá trị dương hoặc âm tuỳ thuộc vào dấu của cos do đó tuỳ thuộc vào việc chọn chiều của pháp tuyến n
của diện tích S.
+ Đơn vị của từ thông là vê be (viết tắt Wb). 1Wb = 1T. 1
+ Từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch kín biến thiên càng nhanh thì suất điện động cảm ứng trong mạch kín càng lớn.
5. Độ lớn suất điện động cảm ứng trong một mạch kín (khung dây) chuyển động trong từ trường.
- Suất điện động cảm ứng trong mạch kín chuyển động trong từ trường có độ lớn tỷ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch kín và trái dấu với .
e t ; Nếu mạch gồm N vòng dây: e N t Trong đó: + t
: là tốc độ biến thiên của từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch kín.
+ N: là số vòng dây của khung.
- Dòng điện cảm ứng trong một mạch kín phải có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra chống lại sự biến thiên của từ thông đã sinh ra nó. (Định luật Len-xơ)
6. Sự xuất hiện suất điện động cảm ứng trong mạch kín khi từ thôn qua mạch kín biến thiên nói chung. Hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Khi từ thông qua một diện tích giới hạn bởi mạch kín biến thiên thì trong mạch kín đó xuất hiện suất điện động gọi là suất điện động cảm ứng làm sinh ra dòng điện + L : Hệ số tự cảm.
+ i
t
: Tốc độ biến thiên cường độ dòng điện qua mạch. trong mạch gọi là dòng điện cảm ứng.
- Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỷ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch (Định luật Fa-ra-day)
e t ; Nếu mạch gồm N vòng dây: e N t
- Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra chống lại sự biến thiên từ thông đã sinh ra nó. (Định luật Lenxơ)
- Hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
Là hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây ra.
8. Độ lớn của suất điện động tự cảm.
Suất điện động được sinh ra bởi hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm. tc i e L t
Trong đ ó: +etc: Suất điện động tự cảm.
9. Hệ số tự cảm (hay còn gọi là độ tự cảm).
+ Hệ số tự cảm (hay còn gọi là độ tự cảm) của một mạch điện chỉ phụ thuộc vào hình dạng, kích thước của mạch điện và phụ thuộc vào tính chất của môi trường trong đó ta đặt mạch điện.
N L
i
trong đó:- N là số vòng dây của mạch.
- là từ thông của một vòng dây do dòng điện i gây ra.. - i là dòng điện đi qua các vòng dây.
+ Đơn vị: 1 henri =1H=1Wb/1A. + Hệ số tự cảm của ống dây dài
7 2
4 10
L n V
Trong đó - : hệ số từ thẩm của môi trường, với không khí 1. - n: số vòng dây trên 1đơn vị chiều dài ống n N
l
.
- V: thể tích của ống dây( V = S.l với S: là diện tích của một vòng dây).
10. Dòng điện Fu-cô:
Là dòng cảm ứng được sinh ra trong khối vật dẫn khi vật dẫn chuyển động trong từ trường hay được đặt trong từ trường biến đổi theo thời gian.
11. ứng dụng của dòng Fu-cô.
a.Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của máy đo điện năng, bếp điện từ, lò cảm ứng. Từ đó thấy được tác dụng có lợi của dòng điện Pucô
b. Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của máy biến thế, động cơ điện. Từ thấy được tác dụng có hại của dòng Pucô và tìm cách khắc phục tác dụng có hại đó.
12. Năng lượng từ trường.
a. Khi cho dòng điện chạy qua ống dây thì trong ống dây có từ trường. Năng
lượng của ống dây chính là năng lượng của từ trường trong ống dây đó.
2
1 2
W Li b. Mật độ năng lượng từ trường.
7 2 1 10 8 w B