Nghĩa của tự học

B. NỘI DUNG

1.8.4.2 nghĩa của tự học

Ở bất kỳ bậc học hay cấp học nào hoạt động tự học cũng có ý nghĩa rất quan trọng đối với kết quả học tập. Nhờ có tự học và chỉ bằng con đường tự học, người học mới có thể nắm vững tri thức, thông hiểu tri thức, bổ xung và hoàn thiện tri thức cũng như hình thành những kỹ năng, kỹ xảo tương ứng. Điều này đã được K.Đ.Usinxki nói: “chỉ có công tác tự học của học sinh mới tạo điều kiện cho việc

thông hiểu tri thức”. Và như vậy hoạt động tự học sẽ quyết định chất lượng GDĐT

của nhà trường.

Hoạt động tự học của HS không chỉ nâng cao năng lực nhận thức, rèn luyện thói quen, kỹ năng, kỹ xảo vận dụng tri thức của bản thân vào cuộc sống mà còn giáo dục tình cảm và những phẩm chất đạo đức của bản thân. Vì trên cơ sở những tri thức họ tiếp thu được nó có ý nghĩa sâu sắc đến việc giáo dục tư tưởng đạo đức, lối sống, niềm tin, rèn luyện phong cách làm việc cá nhân cũng như những phẩm chất ý chí cần thiết cho việc tổ chức lao động học tập của mỗi học sinh; Bên cạnh đó còn rèn luyện cho họ cách suy nghĩ, tính tự giác, độc lập… trong học tập cũng như rèn luyện thói quen trong hoạt động khác. Nói cách khác hoạt động tự học hướng vào việc rèn luyện phát triển toàn diện nhân cách HS. Mặt khác hoạt động tự học không những là yêu cầu cấp bách, thiết yếu của HS đang ngồi trên ghế nhà trường để họ tiếp nhận tri thức, nâng cao trình độ hiểu biết của bản thân mà còn có ý nghĩa lâu dài trong suốt cuộc đời mỗi con người, đó là thói quen học tập suốt đời, bởi sau khi ra trường vẫn phải tiếp tục: Học, học nữa, học mãi. Không chỉ cần phải học khi còn là HS, mà còn cần phải học tập hơn nữa khi đã rời ghế nhà trường và sự học tập ở giai đoạn thứ hai này còn quan trọng hơn gấp bội lần sự học tập thứ nhất và hiệu quả của nó, ảnh hưởng của nó đến cá nhân con người và đến xã hội.

20

CHƢƠNG II: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI TỰ LUẬN Ở CHƢƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” – SGK 11 – BAN KHTN

2.1. Vị trí và đặc điểm cấu trúc nội dung chƣơng “Cảm ứng điện từ”

Nằm cuối cùng trong phần Điện học- Điện từ học, các kiến thức của chương này được giải quyết nhờ vận dụng những kiến thức của chương Từ trường.

2.2. Chuẩn kiến thức, kỹ năng của chƣơng “Cảm ứng điện từ”

Chủ đề Mức độ cần đạt

Kiến thức Kĩ năng

Chƣơng V. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

1. Hiện tượng cảm ứng điện từ, suất

- Phát biểu được định nghĩa từ thông, ý nghĩa từ thông.

CẢ M ỨN G ĐIỆ N TỪ Dòng điện Fu-Cô Hiện tượng tự cảm Năng lượng từ trường Hiện tượng cảm ứng điện từ Từ thông Hiện tượng cảm ứng điện từ Định luật Len-Xơ Suất điện động cảm ứng Suất điện động cảm ứng trong đoạn dâyQuy tắc bàn tay

phải Máy phát điện Hiện tượng tự cảm Suất điện động tự cảm

21 điện động cảm ứng 2. Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động. 3. Dòng điện Fu- cô. 4. Hiện tượng tự cảm. 5. Năng lượng từ trường.

- Phân biệt được hiện tượng cảm ứng điện từ, dòng điện cảm ứng, suất điện động cảm ứng trong mạch điện kín. - Trình bày được định luật Fa-ra-đây, định luật Len-xơ. - Trình bày được thí nghiệm về hiện tượng suất điện động cảm ứng ở một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường. - Trình bày được nguyên tắc và cấu tạo của máy phát điện.

- Nêu được định nghĩa của dòng điện Fu-cô.

- Nêu được cái lợi và cái hại của dòng điện Fu-cô.

- Nêu được bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ khi đóng mạch, khi ngắt mạch.

- Phát biểu được công thức xác định mật độ năng lượng từ trường.

- Vận dụng được quy tắc bàn tay phải xác định chiều từ cực âm sang cực dương của suất điện động trong đoạn dây.

- Vận dụng được công thức xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng trong đoạn dây.

- Vận dụng được các công thức tính hệ số tự cảm của ống dây, công thức xác định suất điện động tự cảm.

- Vận dụng được công thức xác định năng lượng từ trường trong ống dây và công thức xác định mật độ năng lượng từ trường. - Vận dụng được công thức xác định năng lượng tích trữ trong ống dây có dòng điện chạy qua.

22

2.3. Phân tích các nhóm kiến thức cơ bản

2.3.1. Hiện tượng cảm ứng điện từ

2.3.1.1. Từ thông

* Trong không gian của một từ trường bất kì, vectơ cảm ứng từ có thể biến đổi từ điểm này sang điểm khác cả về hướng và độ lớn. Vì vậy, để có một hình ảnh khái quát cụ thể về sự biến đổi ấy, người ta đưa ra khái niệm đường cảm ứng từ.

“Đường cảm ứng từ là một đường cong vạch ra trong từ trường sao cho tiếp tuyến tại mọi điểm của nó trùng với phương của vectơ cảm ứng từ tại những điểm ấy, chiều của đường cảm ứng từ là chiều của vectơ cảm ứng từ”.

* Đường cảm ứng từ có các tính chất sau:

Qua một điểm trong từ trường luôn vẽ được một đường cảm ứng từ Đường cảm ứng từ là đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu Các đường cảm ứng từ không cắt nhau

 Quy ước vẽ số đường cảm ứng từ qua một đơn vị diện tích nằm vuông góc với phương của từ trường tỉ lệ với độ lớn của vectơ cảm ứng từ tại nơi đặt diện tích đó.

23 Xét một diện tích dS đủ nhỏ trong từ trường sao cho vectơ cảm ứng từ qua diện tích ấy có thể coi như bằng nhau tại mọi điểm. Ta đưa ra khái niệm từ thông gửi qua diện tích dS là đại lượng có giá trịd BdSr r, trong đó Br là vectơ cảm ứng từ tại một điểm bất kì trên diện tích ấy, dSr là một vectơ nằm theo phương của pháp tuyến nr với diện tích đang xét, có chiều là chiều dương của pháp tuyến đó, và có độ lớn bằng chính độ lớn của diện tích đó.

Gọi  là góc hợp bởi dSr và Br (tức là góc hợp bởi nr vàBr ),Brn là hình chiếu của Br lên phương pháp tuyến đó, dSrn là hình chiếu của dSr lên mặt phẳng vuông góc với đường sức từ, ta có:

cos n n

d BdS  B dSBdS

dcó thể dương hoặc âm phụ thuộc vào góc  nhọn hoặc tù

Số đường cảm ứng từ vẽ qua diện tích dSn vuông góc với từ trường tỉ lệ với tích

n

BdS . Như vậy, số đường cảm ứng từ qua dS cũng tỉ lệ với BdSn, tức là tỉ lệ với từ thông.

Nếu muốn tính từ thông qua một diện tích S có kích thước lớn nằm trong một từ trường bất kì, chia S thành các diện tích khá nhỏ dS sao cho trên mỗi phần tử ấy vectơ cảm ứng từ là không đổi. Như vậy, từ thông gửi qua diện tích lớn là

S

BdS

  r r

Nếu diện tích S là phẳng nằm trong từ trường đều và vuông góc với các đường cảm ứng từ thì:

S S S

BdS BdS B dS BS

  r r    

Khi nói đến từ thông tức là muốn nói đến số đường cảm ứng từ đi qua một diện tích nào đó, nhưng số đường cảm ứng từ thì luôn luôn dương, còn từ thông dlà một đại lượng đại số, có thể âm hoặc dương phụ thuộc vào góc . Dựa vào công thức trên, nếu thay đổi , Br , dSr thì từ thông qua dS cũng sẽ thay đổi. Trong hệ SI, đơn vị của cảm ứng từ B là Tesla, đơn vị của S là 2

m , lúc đó đơn vị của từ thông là Wb.

24 * Định lý Ôxtrôgrađxki – Gauss (O-G) đối với từ trƣờng

Đối với điện trường, định lí O – G được phát biểu “Điện thông gởi qua mặt kín bất kì thì bằng tổng các điện tích chứa trong mặt kín đó chia cho hằng số điện ε

0”. Bằng cách suy luận tương tự, định lí O – G đối với từ trường có thể phát biểu như sau: Từ thông gởi qua mặt kín bất kì thì bằng tổng các từ tích chứa trong mặt kín đó chia cho hằng số từ μ

0. Tuy nhiên, sự khác nhau căn bản giữa điện trường và từ trường ở chỗ điện trường (tĩnh) được gây bởi các điện tích đứng yên, cótừ trường được gây ra bởi các điện tích chuyển động. Cho tới ngày nay, người ta chưa hề tìm thấy các từ tích trong tự nhiên.

Vì lí do đó định lí O – G đối với từ trường được phát biểu như sau: “Từ thông gửi qua bất kỳ mặt kín nào cũng bằng không”.

Biểu thức:

ÑBdS=0r r (2)

Hay ở dạng vi phân: divB=0r (3)

Các công thức (2) và (3) chứng tỏ đường sức của từ trường phải là đường khép kín.

2.3.1.2.Hiện tượng cảm ứng điện từ

* Thí nghiệm v hiện tượng cảm ứng điện từ Thí nghiệm của arada

Lấy một ống dây điện và mắc nối tiếp nó với một điện kế thành một mạch kín như hình vẽ (h4). Phía bên ống dây, ta đặt một thanh nam châm SN. Nếu đẩy thanh nam châm lại gần vòng dây, thì một điều kì lạ xảy ra:

25 Trong lúc nam châm đang chuyển động(và chỉ trong lúc chuyển động) thì kim điện kế bị lệch đi, chứng tỏ có dòng điện chạy trong ống dây. Không những thế, càng dịch chuyển nhanh nam châm, thì độ lệch của kim điện kế càng lớn. Khi ta ngừng chuyển động của thanh nam châm, độ lệch cũng dừng lại và kim điện kế trở về số không. Nếu ta kéo nam châm ra xa, thì trong lúc nam châm chuyển động kim điện kế cũng bị lệch nhưng theo chiều ngược lại, chứng tỏ dòng điện trong ống dây có chiều ngược lại.

Nếu ta tráo cực nam châm sao cho cực nam (mà không phải cực bắc như trước) đối diện với ống dây thì thí nghiệm cũng vẫn diễn ra như trước, có điều là chiều lệch của kim điện kế ngược với trước đây. Nhiều thử nghiệm khác cho phép khẳng định điều cốt lõi ở đây là chuyển động tương đối giữa nam châm và ống dây.

Không có gì khác giữa việc ta đưa nam châm lại gần ống dâ ha đưa ống dây lại gần nam châm.

Dòng điện xuất hiện trong ống dây gọi là dòng điện cảm ứng, và công làm chuyển động điện tích để tạo ra dòng điện chạy trên ống dây tính cho một đơn vị diện tích được gọi là suất điện động cảm ứng.

Suất điện động cảm ứng này có vai trò quan trọng trong đời sống hàng ngày của chúng ta.

26 a) Sự biến đổi từ thông qua mạch kín là nguyên nhân sinh ra dòng điện cảm

ứng trong mạch đó.

b) Dòng điện cảm ứng ấy chỉ tồn tại trong thời gian từ thông gửi qua mạch thay đổi.

c) Cường độ dòng điện cảm ứng tỉ lệ thuận với tốc độ biến đổi từ thông. d) Chiều của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào từ thông gửi qua mạch tăng

hay giảm.

Trong SGK trình bày thêm 1 thí nghiệm nữa: Khi con chạy di chuyển trên biến trở thì trong ống dây xuất hiện dòng điện, nếu con chạy ngừng lại, kim điện kế trở về số 0. Kết luận: khi cường độ dòng điện thay đổi, từ trường do dòng điện sinh ra trong ống dây cũng thay đổi, số đường sức từ qua vòng dây thay đổi thì trong ống dây xuất hiện dòng điện.

* iện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng khi từ th ng qua một khung dâ d n kín iến thi n th trong khung dâ uất hiện một dòng điện Và dòng điện được sản sinh ra gọi là dòng điện cảm ứng.

* òng điện cảm ứng là dòng điện uất hiện khi c sự iến đ i từ th ng qua mạch kín

2.3.2.Suất điện động cảm ứng

2.3.2.1.Nguồn điện

27 Giả sử có hai quả cầu kim loại mang điện A và B có cùng độ lớn điện tích nhưng trái dấu nhau, có điện thế lần lượt là VA và VB với VAVB. Nối hai quả cầu bằng một dây dẫn kim loại thì các electron tự do trong dây dẫn sẽ chuyển động từ B sang A tạo nên dòng điện. Do sự dịch chuyển này mà các điện tích trái dấu nhau trên hai quả cầu dần trung hòa, hai quả cầu có cùng hiệu điện thế. Lúc này, điều kiện để có dòng điện mất đi. Như vậy, lực tĩnh điện Cu- lông không thể duy trì được dòng điện không đổi. Hay nói cách khác, nếu chỉ có trường tĩnh điện thì dòng điện chỉ tồn tại trong một thời gian rất ngắn.

Muốn duy trì dòng điện bên trong vật dẫn cần giữ cho hiệu điện thếVA và VB

có giá trị không đổi. Vật đóng vai trò tạo ra và duy trì hiệu điện thế để duy trì dòng điện trong mạch gọi là nguồn điện. Nguồn điện luôn có hai cực, cực dương (+) luôn nhiễm điện dương và cực âm (-) luôn nhiễm điện âm, giữa hai cực đó bao giờ cũng duy trì một hiệu điện thế. Muốn tạo ra các cực nhiễm điện như vậy cần thực hiện một công để tách các electron ra khỏi nguyên tử trung hòa và đưa các electron và ion dương được tạo thành như thế tách ra khỏi mỗi cực. Các hạt tải điện dương chuyển động từ phía cực âm sangphía cực dương, các hạt tải điện âm chuyển động từ phía cực dương sang phía cực âm để bù lại điện tích đã mất đi, chuyển động này ngược với chiều điện trường giữa các cực. Vì lực Cu-lông tác dụng lên electron và ion dương là lực hút nên loại lực để tách chúng ra xa nhau và chuyển động ngược chiều điện trường phải có bản chất khác với lực tĩnh điện, các lực đó người ta gọi là lực lạ.

28 *Xét theo quan điểm năng lượng thì ta cũng thấy rằng để duy trì dòng điện cần phải có một lực lạ sinh công để di chuyển các điện tích bên trong nguồn. Điện trường tĩnh là trường thế, công của lực điện trường khi di chuyển theo một đường cong kín là bằng không. Tuy nhiên, dòng điện chạy qua dây dẫn lại làm đây dẫn nóng lên, nghĩa là đã tỏa năng lượng dưới dạng nhiệt năng. Do đó,cần phải có nguồn điện mà bên trong nó, ngoài lực Cu-lông còn có một lực khác mà công của lực này dọc theo đường cong kínkhác không, nghĩa là lực này cung cấp năng lượng cho các hạt mang điện để chúng tỏa nhiệt cho vật dẫn khi chuyển động bên trong vật dẫn, lực đó được gọi là lực lạ. Như vậy, nguồn điện không có tác dụng tạo thêm các điện tích mà có vai trò như một “máy bơm điện tích”, hay nói cách khác, nguồn điện là nguồn năng lượng. Trong các loại nguồn điện khác nhau thì lực lạ có bản chất khác nhau, trong pin và acquy thì lực lạ là lực liên kết phân tử, trong các máy phát điện dùng hiện tượng cảm ứng điện từ thì lực lạ là lực điện từ… Vậy, quá trình thực hiện công của lực lạ đó gắn liền với quá trình chuyển hóa từ một dạng năng lượng nào đó (hoá năng, cơ năng, nhiệt năng, năng lượng mặt trời…) thành điện năng.

2.3.2.2.Suất điện động

 Khi nối nguồn điện bằng một vật dẫn tạo thành mạch kín thì trong mạch xuất hiện dòng điện. Nguồn điện có khả năng thực hiện công lên một các hạt tải điện nên mỗi nguồn điện có một suất điện động đặc trưng cho khả năng sinh công của lực lạ bên trong nguồn điện. Định nghĩa “suất điện động của một nguồn điện là công mà nguồn điện thực hiện trên một đơn vịđiện tích để dịch chuyển điện tích từ cực có điện thế thấp đến cực có điện thế cao”.

29 1-

2- Đối với dòng điện một chiều:

A ξ=

q

(1)

 Đơn vị của suất điện động trong hệ SI là Jun trên Cu-lông (J/C), trong chương trình ta định nghĩa đơn vị đó là Vôn (V).

*Nguồn điện lí tưởng là một dụng cụ không có sự cản trở nội đối với chuyển động bên trong của điện tích từ cực này đến cực kia. Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện lí tưởng bằng suất điện động của nguồn điện đó. Ví dụ, một acquy lí tưởng có suất điện động 12V thì hiệu điện thế giữa hai cực của acquy cũng bằng 12V.

Tuy nhiên, trong thực tế, bên trong nguồn điện nào cũng có sự cản trở nội đối với chuyển động bên trong của điện tích từ cực này đến cực kia. Như vậy nguồn điện cũng có điện trở, gọi là điện trở trong của nguồn điện. Khi mạch ngoài hở, hiệu điện thế giữa hai điện cực bằng suất điện động của nó. Khi mạch điện kín, hiệu điện