B – PHẦN NỘI DUNG
3.2.4 Giải pháp 4: Hướng dẫn HS sử dụng ruột bút bi hỗ trợ quy tắc bàn
tay phải.
Hướng dẫn
+ Phần cuối của ruột bút là véc tơ cảm ứng từ B (chiều B theo chiều của ngòi bút của phần này)
+ Phần đầu của ruột bút là dây dẫn mang dòng điện (chiều của dòng điện theo chiều của ngòi bút của phần này)
+ Phần giữa của bút là đường nối giữa dây dẫn mang dòng điện và điểm M (ngòi bút của phần này là điểm M)
Ví dụ
Ví dụ 1: Xác định cảm ứng từ do dây dẫn thẳng dài gây ra tại một điểm. Hình a,
Hướng dẫn:
Dây dân mang dòng điện được biểu diễn bằng đường thẳng đứng, chiều dòng điện hướng xuống Phần đầu của
M I
26
Điểm M nằm ở phía bên phải của dây dẫn Phần giữa của bút đặt nằm ngang và có đầu bút hướng về phía điểm M (hướng sang phải).
Ta thấy phần cuối bút hướng từ mặt phẳng trang giấy ra ngoài Véc tơ cảm ứng từ tại M có chiều hướng từ trong ra ngoài và biểu diễn bằng dấu chấm.
Hình b, Hướng dẫn
Dây dân mang dòng điện được biểu diễn bằng dấu chấm tức là dòng điện có dạng thẳng vuông góc với mặt phẳng trang giấy và có chiều hướng ra ngoài khỏi mặt phẳng trang giấy Phần đầu của bút đặt vuông góc với mặt phẳng trang giấy và có ngòi hướng ra ngoài.
Điểm M nằm ở phía bên trái của dây dẫn Phần giữa của bút đặt nằm ngang và có đầu bút hướng về phía điểm M (hướng sang bên trái).
Ta thấy phần cuối bút hướng thẳng đứng từ trên xuống dưới vecto cảm ứng từ tại M có phương thẳng đứng chiều hướng xuống.
I M
Ví dụ 2: Xác định chiều của dòng điện trong dây dẫn Hình a.
Hướng dẫn:
Cảm ứng từ B tại M có phương xiên góc từ phải qua trái ta đặt phần cuối của bút song song với cảm ứng từ và có chiều của ngòi bút hướng theo chiều từ phải qua trái.
Phần giữa của bút đặt song song với phần nối dây dẫn và điểm M.
Ta thấy phần đầu của bút khi đó hướng vuông góc với mặt phẳng trang giấy và hướng vào trong dòng điện biểu diễn bằng dấu cộng.
Hình b,
Hướng dẫn:
Cảm ứng từ B tại M biểu diễn bằng dấu cộng phần cuối bút đặt vuông góc với mặt phẳng trang giấy và có chiều hướng vào trong trang giấy.
Phần giữa bút đặt vuông góc với dây dẫn và có ngòi hướng từ dây dẫn tới điểm M.
Ta thấy phần cuối bút song song với dây dẫn và có chiều hướng từ trái sang phải Dòng điện có chiều từ trái qua phải.
I M B M M B M
28
Ví dụ 3: Tổng hợp cảm ứng từ gây ra tại điểm M do các dây dẫn thẳng dài gây ra.
Hình a,
Hướng dẫn:
Xác định cảm ứng từ do từng dây dẫn gây ra tại M như phần hướng dẫn trên.
Ta thấy cảm ứng từ do hai dây dẫn gây ra tại M có phương vuông góc với nhau nên
1 2 B B 2 2 1 2 1 2 BB B B B B Hình b, Hướng dẫn: Xác định cảm ứng từ do từng dây dẫn gây ra tại M như phần hướng dẫn trên.
Ta thấy cảm ứng từ do hai dây dẫn gây ra tại M cùng phương ngược chiều nhau nên ta có B1 B2 1 2 1 2 BB B B B B I1 M I2 I1 M I2
Bài tập vận dụng
Bài 1: Hình vẽ nào dưới đây xác định đúng hướng của véc tơ cảm ứng từ tại M
gây bởi dòng điện trong dây dẫn thẳng dài vô hạn:
Bài 2: Hình vẽ nào dưới đây xác định sai hướng của véc tơ cảm ứng từ tại M gây
bởi dòng điện trong dây dẫn thẳng dài vô hạn:
Bài 3: Hình vẽ nào dưới đây xác định đúng hướng của véc tơ cảm ứng từ tại M
gây bởi dòng điện trong dây dẫn thẳng dài vô hạn:
Bài 4: Hình vẽ nào dưới đây xác định sai hướng của véc tơ cảm ứng từ tại M gây
30
Bài 5: Hình vẽ nào dưới đây xác định đúng hướng của véc tơ cảm ứng từ tại M
gây bởi dòng điện trong dây dẫn thẳng dài vô hạn:
Bài 6: Cho hai dây dẫn thẳng song song dài vô hạn đặt cách nhau 8 cm trong không khí . Dòng điện chạy trong hai dây là I1 = 10A , I2 = 20A . Hãy xác định cảm ứng từ tổng hợp tại trung điểm M khi :
a). I1 và I2 ngược chiều nhau . b). I1 và I2 cùng chiều nhau Đ/S a). 15.10-5
T b). 5.10-5 T
Bài 7: Hai dây dẫn thẳng D1 và D2 rất dài đặt song cách nhau 6 cm trong không khí, có dòng điện I1 = I2 = 2A đi qua cùng chiều. Xác định vecto cảm ứng từ tại : a). O cách D1 và D2 một khoảng 3 cm
b). M cách D1 4 cm , cách D2 2 cm c). N cách D1 10 cm , cách D2 4 cm
Đ/S 1). a). 0 b). 10-5T c). 1,4.10-5 T
Bài 8: Hãy xác định :
1). Cảm ứng từ tại điểm cách dây I1 4 cm và cách dây I2 3 cm ? Biết hai dây dẫn thẳng song song dài vô hạn đặt cách nhau 5 cm trong không khí. Dòng điện chạy trong hai dây là I1 = 30A và I2 = 20A ngược chiều nhau .
2). Cảm ứng từ tại M cách dây I2 10 cm ? Biết hai dây dẫn dài vô hạn đặt vuông góc nhau, cách nhau 10 cm trong không khí như hình vẽ. Dòng điện chạy trong hai dây là I1 = I2 = 10A .
CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
Khi tiến hành hướng dẫn HS sử dụng ruột bút bi hỗ trợ quy tắc bàn tay trái xác định lực từ, lực lorenxo và quy tắc nắm bàn tay phải để xác định vecto cảm ứng từ do dây dẫn thẳng dài gây ra tại một điểm tôi thu được kết quả như sau:
Bảng 3: So sánh kết quả về việc vận dụng quy tắc bàn tay trái và nắm bàn tay phải của hai lớp thực nghiệm (khi sử dụng thêm ruột bút hỗ trợ) và
đối chứng đối (không sử ruột bút)
Tiêu chí Mức độ Thực nghiệm Đối chứng Số lượng Phần trăm Số lượng Phần trăm Cảm nhận Dễ 20 45,45% 3 6,82% Bình thường 17 38,64% 17 38,64% Khó 7 15,91% 22 54,54% Khả năng vận dụng
Ngay sau tiết học đầu tiên 25 56,82% 7 15,71% Sau khi học xong tiết bài tập 15 34,09% 18 40,91%
Sau khi kết thúc chương 4 9,09% 11 25,00%
Không vận dụng được 0 0,00% 8 18.18%
Bảng 4 : Điểm kiểm tra chất lượng chương IV – Từ trường
Lớp Chương Thang bậc điểm Tổng
Kém Yếu TB Khá Giỏi Thực nghiệm I – Điện tích điện trường 2 15 19 7 1 44 4,55% 34,09% 34,18% 15,91% 2,27% 100% IV –Từ trường 1 9 24 9 1 44 2,27% 20,45% 54,55% 20,45% 2,27% 100% Đối chứng I – Điện tích điện trường 2 14 18 8 2 44 4,55% 31,82% 40,91% 18,18% 4,55% 100% 4 15 19 5 1 44
32
Biểu đồ tương quan điểm kiểm tra chất lượng chương I và chương IV của hai lớp đối chứng và thực nghiệm
Biểu đồ 1: 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ĐC -I ĐC - IV TN -I TN -IV Giỏi Khá TB Yếu Kém Biểu đồ 2: 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Giỏi Khá TB Yếu Kém ĐC - I ĐC - IV TN - I TN - IV
này tôi thấy: điểm xuất phát về kiến thức chương I điện tích điện trường của hai lớp gần như tương đương. Sang chương IV từ trường phương pháp giải các bài tập gần như tương đương với chương I. Nhưng vì không xác định được phương chiều của các vecto lực từ, cảm ứng từ mà các em HS lớp đối chứng không thể giải được chính xác các bài tập này mặc dù các em có phương pháp giải các bài đó vì thế bài kiểm tra chất lượng chương từ trường của các em thấp hơn kết quả kiểm tra chất lượng của chương điện tích – điện trường. Còn các em lớp thực nghiệm được bổ sung thêm cách sử dụng ruột bút để hỗ trợ quy tắc bàn tay trái và quy tắc nắm bàn tay phải nên các em xác định được chính xác và biểu diễn được các vecto trong hình rất nhanh và chính xác nên điểm kiểm tra chất lượng của các em chương từ trường so với chương điện tích điện trường có cao hơn một chút.
Điều đáng mừng ở đây là nhờ có ruột bút hỗ trợ mà các em lớp thực nghiệm thấy thích học chương từ trường hơn, tự tin hơn: các em tích cực làm các bài tập về nhà và mạnh dạn xung phong lên bảng chữa bài tập. Và trên cơ sở của đề tài có nhiều em cũng đã phát triển thêm trong bài toán xác định vecto cảm ứng từ do dây dẫn tròn mang dòng điện gây ra và cảm ứng từ trong lòng ống dây mang dòng điện.