Nội dung kiến thức cơ bản chương “Cảm ứng điện từ”

Chương 2. XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KHÁCH

2.1. Nội dung kiến thức cơ bản chương “Cảm ứng điện từ”

2.1.1. Cấu trúc, nội dung kiến thức SGK chương “Cảm ứng điện từ” vật lí 11 nâng cao

Theo SGK vật lí 11 chương trình nâng cao, “Cảm ứng điện từ” là chương cuối cùng của phần kiến thức Điện học – Điện từ học. Toàn bộ nội dung kiến thức của chương “Cảm ứng điện từ” được bố trí trong 6 bài, từ bài 38 đến bài 43.

Bài 38: Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng.

Bài 39: Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động.

Bài 40: Dòng điện Foucault.

Bài 41: Hiện tượng tự cảm.

Bài 42: Năng lượng từ trường.

Bài 43: Bài tập về cảm ứng điện từ.

Các kiến thức trọng tâm được trình bày trong chương gồm có: từ thông, hiện tượng cảm ứng điện từ, suất điện động cảm ứng, định luật Faraday, định luật Lentz, quy tắc bàn tay phải, suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường, dòng điện Foucault, hiện tượng tự cảm và năng lượng từ trường của ống dây tự cảm. Nội dung chính của từng phần được trình bày tóm tắt như sau:

Các khái niệm, đại lượng a. Từ thông

Từ thông  qua một diện tích S được đặt trong từ trường đều B được xác định bởi công thức: BScos, với  là góc hợp bởi B và pháp tuyến của S. Trong hệ đơn vị SI, đơn vị từ thông là vêbe (kí hiệu là Wb). Từ thông là một đại lượng đại số có thể dương, âm hoặc bằng không. Ý nghĩa của từ thông: Từ thông là đại lượng cho biết số đường cảm ứng từ xuyên qua diện tích S đặt vuông góc với đường sức từ.

b. Dòng điện cảm ứng: Là dòng điện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch kín.

c. Suất điện động cảm ứng: Là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín, được xác định bởi: ec

t

 

 . Hay nói cách khác, suất điện động cảm ứng xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch kín.

d. Suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường: Độ lớn suất điện động được tính bởi ec Bvlsin với  là góc hợp bởi v và B.

e. Dòng điện Foucault (dòng điện xoáy): Là dòng điện cảm ứng được sinh ra ở trong khối vật dẫn khi vật dẫn chuyển động trong từ trường hay được đặt trong từ trường biến thiên theo thời gian.

- Tác hại của dòng điện Foucault: Dòng điện Foucault xuất hiện trong các lõi thép của máy biến thế, động cơ điện, máy phát điện… làm cho các thiết bị này nóng lên, gây hư hỏng, làm giảm hiệu suất của máy…

- Lợi ích của dòng Foucault: Dòng điện Foucault được dùng trong các lò điện cảm ứng để nấu chảy kim loại, tạo lực hãm điện từ trong phanh điện từ ở các xe có tải trọng lớn, hãm chuyển động của đĩa kim loại trong công tơ điện khi ngắt điện,…

f. Suất điện động tự cảm: Là suất điện động được sinh ra do hiện tượng tự cảm, được xác định bởi công thức: etc L i

t

  

 .

g. Năng lượng từ trường: Năng lượng của ống dây có độ tự cảm L khi có dòng điện i chạy qua chính là năng lượng từ trường của ống dây đó: 1 2

W 2Li . Năng lượng từ trường là một trong những tính chất cơ bản của từ trường.

h. Mật độ năng lượng từ trường: w 1 107 2

8 B

  . Các hiện tượng, định luật, quy tắc

- Hiện tượng cảm ứng điện từ: Là hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một mạch kín nào đó do từ thông qua nó thay đổi.

- Hiện tượng tự cảm: Là hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do

- Định luật Lentz về chiều của dòng điện cảm ứng: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó.

- Định luật Faraday: Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch: ec

t

 

 .

- 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, khi đó đoạn dây dẫn đóng vai trò như một nguồn điện, chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn điện đó.

2.1.2. Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Cảm ứng điện từ”

Hình 2.1. Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Cảm ứng điện từ”

2.1.3. Bảng mục tiêu và nội dung dạy học chương “Cảm ứng điện từ”

Bảng 2.1. Bảng mục tiêu và nội dung dạy học chương “Cảm ứng điện từ”

Mục tiêu Nội dung

Biết Hiểu Vận dụng

Bài 38: Hiện tượng cảm ứng điện từ.

Suất điện

- Phát biểu được định nghĩa từ thông.

- Trình bày được định luật Faraday, định

- Nắm được ý nghĩa của khái niệm từ thông.

- Vận dụng định luật Lentz để tìm chiều của dòng điện cảm ứng trong các bài toán cụ thể.

động cảm ứng

luật Lentz.

- Nhận biết được các định luật được dùng trong trường hợp nào.

- Viết công thức xác định suất điện động cảm ứng trong một mạch điện kín.

- Vận dụng công thức tính từ thông để tìm , B, S, .

- Kết hợp các kiến thức trong bài học với các kiến thức đã được học trước đó để giải quyết bài toán phức hợp.

Bài 39: Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động

- Mô tả lại được thí nghiệm về hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng ở một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường.

- Phát biểu được quy tắc bàn tay phải.

- Viết được biểu thức xác định suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường.

- Trình bày được nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều.

- Giải thích được từng đại lượng trong công thức

c sin

e Bvl . - Chỉ ra được suất điện động ec phụ thuộc vào những đại lượng nào.

- Vận dụng được quy tắc bàn tay phải xác định cực âm và cực dương của đoạn dây chuyển động trong từ trường.

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

- Phân tích được các lực tác dụng lên một thanh dây dẫn chuyển động trong từ trường.

Bài 40:

Dòng điện Foucault

- Định nghĩa được dòng điện Foucault.

- Liệt kê một vài ứng dụng của dòng điện

- Tìm được ví dụ trong đó có dòng điện Foucault xuất hiện.

Foucault.

- Nêu được các tác hại cũng như một số lợi ích của dòng điện Foucault.

- Nhận dạng được sự xuất hiện của

dòng điện

Foucault trong các thiết bị sử dụng điện.

Bài 41: Hiện tượng tự cảm

- Định nghĩa được hiện tượng tự cảm, suất điện động tự cảm.

- Viết được biểu thức tính hệ số tự cảm của ống dây dài.

- Viết được biểu thức xác định suất điện động tự cảm.

- Phân biệt được bản chất của hiện tượng tự cảm khi đóng mạch và khi ngắt mạch.

- Chỉ ra được ý nghĩa vật lí của hệ số tự cảm của ống dây.

- Vận dụng được công thức xác định hệ số tự cảm của ống dây trong các trường hợp cụ thể.

- Tính được suất điện động tự cảm trong các trường hợp cụ thể.

Bài 42:

Năng lượng từ trường

- Viết được biểu thức xác định năng lượng từ trường trong một ống dây dài.

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

- Chỉ ra được năng lượng từ trường trong ống dây phụ thuộc vào các đại lượng nào.

- Áp dụng biểu thức tính năng lượng từ trường, mật độ năng lượng từ trường để tìm các đại lượng có liên quan trong công thức.