2.4.1. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức Định luật cảm ứng điện từ theo các giai đoạn của PPTN.
Bác bỏ GT1 Bác bỏ HQ GT1 Hệ quả GT1:
Nam châm chuyển động tương đối với ống dây thì sinh ra dòng điện trong ống dây
Khẳng định hệ quả GT2 Hiện tượng cảm ứng điện từ:
Khi nam châm chuyển động tương đối với ống dây hoặc thay đổi cường độ dòng điện chạy trong nam châm điện đặt cố định sát ống dây
thì xuất hiện dòng điện cảm ứng trong ống dây.
ĐVĐ: Dòng điện sinh ra từ trường vậy ngược lại từ trường có sinh ra dòng điện được không? trong điều kiện nào thì từ trường có thể sinh ra dòng điện?
GT1: Từ trường không sinh ra dòng điện, nhưng khi nam châm quay hoặc tiến gần và ra xa ống dây thì mới sinh ra dòng điện trong ống dây.
GT2: Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín biến thiên thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện.
TN kiểm tra:
TN1: Cho nam châm quay quanh một trục trùng với trục của cuộn dây thì không có dòng điện.
TN 2: Bật tắt công tắc của nam châm điện thì trong cuộn dây cũng xuất hiện dòng điện.
GT2: Khi từ thông xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín biến thiên thì trong cuộn dây dẫn xuất hiện dòng điện.
Hệ quả GT2: Tổng số đường cảm ứng từ xuyên qua tiết diện S theo một mật độ quy ước trước biểu diễn từ thông.
TN kiểm tra: Lần lượt biến đổi B, biến đổi α, biến đổi S.
Kết quả: Khi biến đổi từ thông thì xuất hiện dòng điện.
Bổ sung GT2
2.4.2. ý tưởng dạy học kiến thức Định luật cảm ứng điện từ.
- Vì số lượng thiết bị thí nghiệm có hạn nên chúng tôi sẽ tiến hành chia lớp thành các nhóm lý thuyết và nhóm thực nghiệm, nhưng khi làm việc với học sinh thì chúng tôi đưa yêu cầu tất cả các nhóm cùng làm tính toán bằng lý thuyết rồi sau đó tất cả cùng làm thực nghiệm qua quan sát hoặc sau khi tìm ra kết quả, thì yêu cầu học sinh biểu diễn cho cả lớp quan sát.
- Thiết kế thí nghiệm cho thanh nam châm quay quanh một trục bằng cách dùng kẹp giấy, sợi chỉ, giá treo trong trường hợp xuất hiện và không xuất hiện dòng điện trong ống dây.
2.4.3. Tiến trình dạy học bài “Hiện tượng cảm ứng điện từ- Suất điện động cảm ứng”(tiết1) theo PPTN.
2.4.3.1. Mục tiêu bài học + Kiến thức:
1. áp dụng PPTN để nghiên cứu điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín.
2. Phát biểu được định nghĩa từ thông, ý nghĩa từ thông. 3. Phát biểu được định luật cảm ứng điện từ.
4. Phân biệt được hiện tượng cảm ứng điện từ, dòng điện cảm ứng, suất điện động cảm ứng trong mạch điện kín.
1. Đề ra được các cách khác nhau để làm xuất hiện dòng điện cảm ứng và kiểm tra được các cách đó.
2. Rèn luyện kỹ năng thực nghiệm: sử dụng, bố trí thí nghiệm, xử lí kết quả.
+ Thái độ:
1.Tạo hứng thú, lòng ham muốn nghiên cứu, niềm vui của sự thành công khi giải quyết được nhiệm vụ.
2. Xây dựng tinh thần đoàn kết giúp đỡ nhau trong học tập. 2.4.3.2. Chuẩn bị của giáo viên và học sinh. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Giáo viên:
1. chuẩn bị bộ thí nghiệm gồm:
Ba ống dây, ba khung dây, ba cuộn dây.
Ba điện kế, một vôn kế.
Hai Đinamô xe đạp, sáu đoạn dây dẫn.
Ba thanh nam châm, ba sợi chỉ, ba kẹp giấy.
Hai nam châm điện.
Ba bộ Pin hay Acquy.
2. Mô hình thí nghiệm cảm ứng điện từ, máy chiếu, bài soạn trên giấy, bài giảng điện tử.
3. GV chuẩn bị cho mỗi HS một phiếu học tập, thay cho sách giáo khoa và sách bài tập trên lớp (xem phần phụ lục 1).
4. Nội dung ghi bảng và trình chiếu: Chương V-Cảm ứng điện từ
Bài 38: Hiện tượng cảm ứng điện từ.
Suất điện động cảm ứng trong mạch điện kín. 1. Thí nghiệm :
a) Thí nghiệm 1: Một điện kế nối với một ống dây tạo thành mạch kín, một thanh nam châm lại gần, ra xa, hoặc quay trước ống dây.
Kết luận: Bản thân từ trường không
sinh ra dòng điện nhưng khi nam châm chuyển động tương đối với ống dây thì xuất hiện dòng điện trong ống dây.
b) Thí nghiệm 2: Đặt khung dây đã nối với điện kế tạo thành mạch kín vào hai cực của nam châm điện, sau đó bật, tắt, tăng, giảm dòng điện vào nam châm điện, lúc lắc khung dây, quan sát kim điện kế.
Kết luận: Khi số đường sức từ xuyên qua vòng dây biến thiên thì trong ống dây xuất hiện dòng điện.
2. Khái niệm từ thông
Φ được gọi là cảm ứng từ thông qua diện tích S, gọi tắt là từ thông qua diện tích S.
b) ý nghĩa từ thông: Khái niệm từ thông dùng để diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích vòng dây S nào đó.
c) Đơn vị từ thông: Vêbe (Wb) 3. Hiện tượng cảm ứng điện từ
a) Định luật cảm ứng điện từ: Dòng điện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch điện kín gọi là dòng điện cảm ứng.
b) Suất điện động cảm ứng: Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng.
c) Hiện tượng cảm ứng điện từ: là hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng.
5. Đề bài kiểm tra khảo sát số 1: xem phần phụ lục 4.
Học sinh: Ôn lại hiện tượng cảm ứng điện từ đã học ở THCS. 2.4.3.3. Tiến trình dạy học cụ thể.
Hoạt động của HS Hoạt động của GV Hoạt động 1: Làm nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu
Lắng nghe và suy nghĩ - Đưa ra câu hỏi: Dòng điện sinh ra từ trường vậy ngược lại từ trường có sinh ra dòng điện được không? Trong điều kiện
- Cần phải dùng nguồn điện là Pin hoặc ắc quy (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Trong Đinamô có một nam châm đặt trong lòng một cuộn dây dẫn, khi quay núm thì nam châm quay theo
nào thì từ trường có thể sinh ra dòng điện
GV tiến hành thí nghiệm nhỏ để phát hiện vấn đề: + muốn tạo ra dòng điện để làm sáng bóng đèn Pin, ta dùng cái gì?
+ Vậy đây là Đinamô xe đạp không chứa Pin và ắc quy
GV lấy Vôn kế mắc vào chốt lấy điện của Đinamô và bóng đèn tạo thành mạch kín, Vôn kế chỉ số không, nghĩa là không có hiệu điện thế. GV dùng tay quay núm của Đinamô đèn bật sáng: có dòng điện, ngừng quay đèn tắt.
GV đưa cho HS xem một Đinamô đã bóc một phần vỏ ngoài, yêu cầu HS mô tả
- Phải chăng chính nam châm quay đã làm xuất hiện dòng điện trong cuộn dây, để trả lời ta xét thí nghiệm sau, thí
- Lên thực hiện thí nghiệm
- Nhận xét ban đầu: Bản thân từ trường không sinh ra dòng điện nhưng khi nam châm quay hoặc tiến gần hoặc ra xa ống dây thì sinh ra dòng điện trong ống dây
nghiệm gồm một ống dây nối với hai cực của điện kế.
Yêu cầu HS lên tiến hành thí nghiệm trong các trường hợp: để nam châm ở các vị trí khác nhau quanh ống dây rồi cho nam châm tiến lại gần và ra xa ống dây, cho ống dây tiến lại gần và ra xa nam châm, nam châm quay quanh ống dây, cho nam châm và ống dây chuyển động cùng vận tốc.
- Em hãy đưa ra nhận xét ban đầu về kết quả của thí nghiệm vừa tiến hành?
- Vậy từ trường sinh ra dòng điện trong điều kiện nào?
Hoạt động 2: Đề xuất dự đoán GT1
- Khi có chuyển động tương đối giữa nam châm và ống dây thì xuất hiện dòng điện trong ống dây
- Có trường hợp nào chuyển động tương đối của nam châm với ống dây mà không xuất
hiện dòng điện không?
Hoạt động 3: Đề xuất phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm kiểm tra GT1
- Nhóm thực nghiệm phát hiện ra: cho nam châm quay quanh một trục trùng với trục của cuộn dây thì không có dòng điện
- Kiến thức đã học ở THCS : thay nam châm vĩnh cửu bằng nam châm điện bố trí thí nghiệm
Kết quả: khi bật, tắt, tăng, giảm cường độ dòng điện vào nam châm điện thì trong cuộn dây cũng xuất hiện dòng điện.
- Hãy làm tiếp thí nghiệm xem có trường hợp nào không có chuyển động tương đối vẫn có dòng điện không?
- Vậy nguyên nhân xuất hiện dòng điện cảm ứng
là do chuyển động tương đối giữa nam châm và ống dây là không tổng quát, phải xây dựng giả thuyết mới.
Hoạt động 4: Đề xuất GT2
- GV chiếu mô hình TN cảm ứng điện từ có biểu diễn các đường sức, cho mô hình hoạt động trong những trường hợp xuất
- Trong cả hai TN : nam châm vĩnh cửu chuyển động và nam châm điện đứng yên thì dòng điện xuất hiện trong cuộn dây khi có sự thay đổi từ trường, nói cách khác số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng hoặc giảm
- Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín biến thiên thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện.
hiện dòng điện.
- Từ trường của các nam châm có biến đổi gì so với ống dây khi có dòng điện. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Từ nhận định đó hãy đưa ra giả thuyết mới về điều kiện xuất hiện dòng điện. - Thông báo: trong Vật lí học tổng số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn biểu diễn một đại lượng Vật lí gọi là cảm ứng từ thông hoặc gọi tắt là từ thông. Từ thông được xác định theo công thức: Φ= BS cosα
n
- Thảo luận chung cả lớp về cách phát biểu GT2: Khi từ thông xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín biến thiên thì trong cuộn dây dẫn
a) H38.3 b) - Trong đó số đường sức từ xuyên qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với cảm ứng từ B, biểu diễn giá trị của B, α là góc tạo bởi pháp tuyến n mặt S và véc tơ cảm ứng từ B.
+ Số đường sức từ qua mặt S, vuông góc với mặt S là BS thì số đường sức từ xuyên qua mặt S bất kì là BScosα
α α
- Dựa vào khái niệm từ thông hãy phát biểu GT2
xuất hiện dòng điện. Tổng số đường cảm ứng từ xuyên qua tiết diện S theo một mật độ quy ước trước biểu diễn từ thông.
Hoạt động 5: Đề xuất phương án và làm thí nghiệm kiểm tra GT2 Các nhóm đưa ra
các phương án: + Biến đổi B: dùng nam châm điện thay đổi cường độ dòng điện chạy vào nam châm
+ Biến đổi S: bóp ngẹt hay kéo căng cuộn dây
+ Biến đổi α: cho cuộn dây quay quanh một trục -Thảo luận chung
- Em hãy đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra GT2?
(Gợi ý: Để kiểm tra GT2 ta phải căn cứ vào công thức từ thông mà tìm cách biến đổi từ thông để xem có xuất hiện dòng điện trong cuộn dây không?).
Yêu cầu HS lên biểu diễn thí nghiệm trong từng phương án
- Kết luận GT2 hoàn toàn phù hợp với thực tế trong mọi trường hợp nên gọi là Định luật cảm ứng điện từ
- Định luật cảm ứng điện từ được phát biểu là: "Dòng điện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch điện kín gọi là dòng
cả lớp khẳng định tính đúng đắn của GT2
-Tiếp thu thông báo của GV về cách phát biểu tổng quát của Định luật cảm ứng điện từ
điện cảm ứng" (hoặc:"Khi có sự biến đổi từ thông qua diện tích giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng")
-Thông báo : Định luật cảm ứng điện từ áp dụng ngay cả khi mạch hở vẫn xuất hiện một hiệu điện thế hai đầu cuộn dây, nói cách khác là trong cuộn dây xuất hiện 1 suất điện động cảm ứng
Hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ Hoạt động 6: ứng dụng kiến thức
- Làm việc cá nhân - Thảo luận cả lớp - Yêu cầu HS ghi vào phiếu và phát biểu trước lớp
Đại diện các nhóm trả lời câu hỏi.
-Vận dụng định luật vừa thu được hãy đề xuất các cách khác nhau để làm xuất hiện dòng điện cảm ứng.
- Hãy giải thích cấu tạo và hoạt động của đàn Ghi-ta điện
- Trả lời câu hỏi củng cố (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1. Từ thông qua diện tích S đặt trong từ trường đều được tính bằng công thức:
A. Φ= BS sinα. B. Φ= BS cosα. C. Φ= BS tanα. D. Φ= BS cotanα. 2. Một khung dây dẫn hình chữ nhật quay đều trong một từ trường đều quanh một
Trả lời bài 1
trục đối xứng oo’ song song với các đường
sức từ thì trong khung sẽ: A. Có dòng điện cảm ứng.
B. Lúc có, lúc không.
C. Không có dòng điện cảm ứng.
D. Câu hỏi thiếu điều kiện. Bài 1(SGK-Tr188)
GV kết luận câu trả lời của các nhóm.
- Bài tập về nhà: + Lấy ví dụ trong thực tế áp dụng Định luật cảm ứng điện từ. áp dụng Định luật cảm ứng điện từ.
+ Làm các câu hỏi 2, 5(SGK-Tr187); Bài tập 4,5(SGK-Tr187).
Đọc phần em chưa biết
- Yêu cầu HS đọc phần em chưa biết
2.5.Soạn thảo tiến trình dạy học bài "Hiện tượng cảm ứng điện từ- Suất điện động cảm ứng"(tiết2) theo các giai đoạn của PPTN
2.5.1. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức Định luật Len-xơ theo các giai đoạn của PPTN.
o’ B
2.5.2. ý tưởng dạy học kiến thức Định luật Len-xơ.
- Vì số lượng thiết bị thí nghiệm có hạn nên chúng tôi sẽ tiến hành chia lớp thành các nhóm lý thuyết và nhóm thực nghiệm, nhưng khi làm việc với học sinh thì chúng tôi đưa yêu cầu tất cả
ĐVĐ: Làm thế nào xác định được chiều dòng điện cảm ứng?
Liên tưởng: 2 bóng đèn LED mắc song song nối vào ống dây, khi nam châm lại gần ống dây thì đèn thứ nhất sáng, nam châm ra xa thì đèn thứ hai sáng. (Thí nghiệm bài 33, SGK Vật lí lớp 9)
TN hỗ trợ đề xuất GT: mắc điện kế với ống dây tạo thành mạch rồi cấp điện cho mạch bằng Pin. Sau đó đảo cực xác định được chiều dòng điện chạy qua điện kế.
GT: Chiều của dòng điện cảm ứng thay đổi khi nam châm tiến lại gần và ra xa ống dây
Hệ quả GT: Khi nam châm lại gần ống dây thì từ trường của dòng điện cảm ứng như muốn ngăn cản nam châm lại gần ống dây, khi nam châm ra xa ống dây thì từ trường của dòng điện cảm ứng lại như muốn ngăn cản nam châm ra xa nó.
Từ trường của dòng điện cảm ứng chống lại sự thay đổi từ thông qua ống dây.
Thí nghiệm kiểm tra: ống dây mắc với điện kế tạo thành mạch kín, cho nam châm lại gần và ra xa ống dây
Kết quả: Khi nam châm lại gần ống dây thì chiều của các đường sức từ của từ trường sinh bởi dòng điện cảm ứng ngược với chiều của các đường sức từ của nam châm xuyên qua ống dây, khi nam châm ra xa ống dây thì chiều của các đường sức từ của từ trường sinh bởi dòng điện cảm ứng cùng với chiều của các đường sức từ của nam châm xuyên qua ống dây
Suy luận dựa vào mô hình:
Nhờ chiếu mô hình thí nghiệm cảm ứng điện từ có biểu diễn chiều các đường sức từ của từ trường sinh ra bởi dòng điện cảm ứng và từ trường của nam châm, cho mô hình hoạt động trong trường hợp nam châm lại gần và ra xa ống dây.
Kết quả: Khi nam châm lại gần ống dây thì từ trường của dòng cảm ứng như muốn ngăn cản nam châm lại gần nó, khi nam châm ra xa ống dây thì từ trường của dòng cảm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});