Chuong 3: QUY HOACH BAI TRAC NGHIEM
1. CHUONG CAM UNG ĐIỆN TỪ
Cau trúc cương gôm 3 phan:
Phan I: Hiện tượng cám ứng điện từ- các định luật của hiện tượng cảm ứng điện từ-
ứng dụng.
Phần 2: Hiện tượng tự cảm khi ngắt và đóng mạch- hệ số tự cảm của ống đây.
Phan 3: Năng lượng của từ trường.
Các phan trong chương có quan hệ rất chặt chẽ với nhau, phan sau tiếp nỗi phần trước. Phan | đã tim hiểu các van dé xung quanh hiện tượng cảm ứng điện từ, các thí nghiệm xuất hiện dòng điện cảm ứng, định nghĩa, các định luật có liên quan cũng như
ứng dụng của nó. Sang phân 2, ta tiếp tục nghiên cứu trường hợp đặc biệt hơn của hiện tượng cảm ứng điện từ- hiện tượng tự cảm trong mạch có ống đây. Từ đó khảo sát hệ SỐ tự cảm của ông đây. Cuối cùng, từ các hiện tượng quan sát được ở phần 2, phần 3 đi đến kết luận về năng lượng của từ trường, ý nghĩa và tìm ra công thức của năng lượng từ trường thông qua công thức hệ số tự cam của ông dây. Ngoài ra, phan này còn tìm hiểu một khai niệm mới liên quan đến năng lượng của từ trường là mật độ năng lượng
của từ trường.
Đây là chương gồm những kiến thức rất cơ bản của chương trình điện đại cương.
Nhìn chung chương nay có đủ cả lí thuyết lẫn bài tap. Tuy nhiên bai tập tương đối đơn giản, sinh viên chỉ áp dụng các công thức đẻ tính toán, mặc dd vậy sinh viên phải thật hiểu lí thuyết mới phân tích được hiện tượng. Dé học tốt chương nay, sinh viên phải
năm vững các kiến thức có liên quan như từ thông, cảm ứng từ, công của dòng điên...
1.2. Ý tưởng dự định khảo sát sinh viên
1.2.1. Hiện tượng cảm ứng điện từ- các định luật của hiện tượng cam ứng điện
từ- ứng dụng.
- Dịnh nghĩa hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Các cách làm phát sinh dòng điện cảm ứng.
SE THỊ: Trương Thuy Kieu Qanh
Ũ
Trắc nghiệm khách quan GVHD: ThS Trương Dinh Toax
- Định luật Lenxo- áp dụng xác định chiều dong điện cam ứng.
- Định luật Faraday- áp dụng tính độ lớn suất điện động cảm ứng.
- Các ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ.
1.2.2. Hiện tượng tự cảm khi ngắt và đóng mạch- hệ số tự cảm của ống dây.
- Định nghĩa hiện tượng tự cam.
- Giải thích được hiện tượng hiện tượng tự cảm khi ngất và đóng mach.
- Biểu thức đòng điện trong mạch- đồ thị.
- Định nghĩa độ tự cảm- hiểu được độ tự cảm là số đo mức quan tinh của mạch đối với sự biến đổi của đòng điện trong mạch đó.
- Hệ s6 tự cảm phụ thuộc những yếu tố nảo.
- Định nghĩa Henrry.
- Áp dụng công thức độ tự cảm đẻ giải các bài tập nhỏ.
1.2.3. Năng lượng của từ trường.
- Cách thiết lập biéu thức tính năng lượng của từ trường đều.
- Các dang khác nhau của biểu thức năng lượng của từ trường.
- Mật độ năng lượng từ trường- ý nghĩa.
- Năng lượng của từ trường tông hợp bắt kỳ.
1.3. Bảng phân tích nôi dung
Nội dung — Khái niệm Ý tưởng quan trọng
Hiện tượng - Khi từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch Hiện cảm ứng điện xuất hiện một dong điện cảm ứng i, và một suất điện tượng từ. động cảm ứng s, .
cam Mễ Cach làm phát - Mạch kin đứng yên trong một từ trường biến thiên.
điện sinh dòng điện - Mạch kín chuyển động trong từ trường.
các định cảm ứng
luật của n; ã : So a Š tra 5; oeĐịnh luật - Dòng điện cảm ứng xuât hiện trong khung dây có
hiện Lenxo. chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra chống lại
tượng
nguyên nhân sinh ra nó.
SE THỊ: Trương Thuy Kieu Qanh
,
Trac nghiệm khách quan GVHD: ThS Trương Dinh Toax
cam ứng Định luật - Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung day điện từ- Faraday. bang về độ lớn nhưng ngược vẻ đấu với tốc độ biến
ứng dụng. dúthiờn của từ thụng qua mạch đú. ô = .- `
t
- Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dan
chuyên động.
- Nguyên tắc tạo ra nguồn điện xoay chiều.
Ứng dụng. - Nguyên tắc tạo ra động cơ không đồng bộ.
- Dòng điện phucô: khi đặt vật dẫn trong từ trường
biến thiên thì trong vật dẫn xuất hiện những dòng điện
cảm ứng khép kín.
Định nghĩa - Hiện tượng cảm ứng điện từ xuất hiện trong cuộn day
hiện tượng. do chính dòng điện qua cuộn dây đó gây ra.
Biểu thức dòng 2,
„ i=let
điện khi ngắt
Hiện mạch. : : hang số thời gian ông day.
tượng tự R: tổng trở mạch.
cảm hệ 1„: déng điện khi bat đầu ngắt mạch.
36 tự cả ok ,
—_— _ Biêu thức dòng ;=q tT)ì ‘ i=/,(l-e
cua SPŠ tiên khi đóng
dây. J,: dong điện cực dai trong mạch.
mạch
- Từ thông qua ông dây có dong điện i tí lệ thuận với i, trong hệ SI, ta viết: ¢ = Li
- Độ tự cảm L là một đại lượng vat lí có trị số bang từ
thông qua diện tích giới hạn bởi mạch khi cường độ
Độ tự cảm. dong điện trong mạch bang một đơn vị.
- phụ thuộc vào hình dạng, kích thước vả bản chất của môi trường từ môi trong ong dây.
- là sô do mức quan tính của mạch đôi với sự biên đôi
SE THỊ: Trương Thuy Kieu Qanh
Trắc nghiệm khách quan GVHD: ThS Trương Dinh Toa
của dong điện trong mach đó.
- Don vị: H (Herry)- độ tự cảm của một mach kín ( trong chân không) sao cho khi đòng điện qua nó có cường độ 1A thì dòng điện nảy sinh ra một từ thông
qua mạch đó là LWb. 1H = a
- Biêu thức: L= ƯNNG = Hyun lS
N... sh. gas. f ọ ky :
n= với ]: chiêu dai ông dây, N: sô vòng dây.
Năn Biểu thức tính la | 18,1€ We = Li*= 3m iS” = 5 MoM V= sty == HBV
lượng của năng lượng của + z = “MU =
từ trường — tir trường đều,
(W)
Mật độ năng w= . = 1 BH
lượng từ '
trường. - Ý nghĩa: nơi nào trong không gian có từ trường thì
nơi đó có năng lượng từ trường.
Năng lượng w=[[[at = [[[2 sat
của từ trường ' ,
tổng hợp bất
kỳ.
1.4. Mục tiêu nhân thức đạt được cho từng loại kiến thức
Chủ đề Mức độ
Ai B
A Hién An: Nhận biết sự xuất hiện của suất điện động cam
Hiện tượng ứng.
tượng cam ứng Aj: Nhận biết hiện tượng cảm ứng điện từ. B
SE THỊ: Trương Thuy Kieu Qanh
Ũ
Trắc nghiệm khách quan GVHD: ThS Trương Dinh Toax
cam điện ur, Ai: Chi ra nguyên nhân xuất hiện suất điện động H ứng cảm ứng trong thanh dây dẫn chuyên động trong từ
điện từ- trường.
các Ad Aai: Giải thích nguyên nhân gây ra dong điện cảm H
định Cách làm ứng khi một khung dây dẫn đứng yên trong từ
luật của phát sinh trường biến thiên.
hiện dòng điện
tượng cảm ứng — Á¿;: Giải thích sự xuất hiện của dong điện cảm ứng H cảm khi mạch kín chuyên động trong từ trường.
ứng
điện từ- Ag3: Nhận biết muốn có dong điện cảm ứng ta phải B ứng tốn một năng lượng để chuyền năng lượng đó thành
dụng. năng lượng điện.
A; Ay: Phát biểu định luật Lenxo. B
Định luật Á;;: Vận dung hai định luật xác định độ lớn suất AD Lenxo- điện động cảm ứng và chiều dòng điện cảm ứng.
Định luật - Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn Faraday. chuyên động.
Aas: Vận dụng định luật Lenxo dé xác định chiều AD
dong điện cảm ứng.
A+¿: Vận dụng định luật Faraday. AD
Ay Aq: Nhận biết nguyên tắc tạo ra nguồn điện xoay B
Ứng chiều.
dụng. Ag:: Chỉ ra cách làm giảm dong điện phucô. B
Bị B,,: Định nghĩa hiện tượng tự cảm. B
Hiện B¡;: Nhận biết hiện tượng tự cảm khi đóng mạch. — B
tượng tự
B¡;: Vận dụng biêu thức tinh dòng điện tự cảm khi AD
cam đóng mạch.
Ie B,,: Giải thích hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch. H
SE THỊ: Trương Thuy Kieu Qanh
Ũ
Trắc nghiệm khách quan GVHD: ThS Trương Dinh Toax
Hién Bis: Vận dụng biểu thức tinh đòng điện tự cảm khi AD tượng ngắt mạch.
tự cảm- By: Chỉ ra độ lớn của dòng điện trong mạch không H
hệ số tự ảnh hưởng đến độ lớn của suất điện động cảm ứng.
cảm của B,;: Chỉ ra năng lượng của dòng điện trong mạch B
ống làm dén lóc sáng lên trong hiện tượng tự cam khi dây. ngắt mạch là do năng lượng của từ trường của ông
dây.
B;› Bz: Vận dụng mỗi quan hệ ¢= Li dé tính suất điện AD
Độ tự động tự cảm xuất hiện trong ông.
cảm. B;;: Vận dụng biéu thức tính độ tự cảm . AD
B;;: Định nghĩa Herry. B
Cc Cy: Viết biéu thức tinh nang lượng của từ trường B
Năng lượng của từ trong ống đây.
trường (W) €;;: Vận dụng biêu thức tính mật độ năng lượngtừ AD
trường.
1.5. Thiết kế đàn bài trắc nghiệm
1.5.1. Dàn bài chung
Nội dung A B C Tông Ti lệ
Mục tiêu cộng
Biết 6 3 | 10 33%
Hiều 4 2 0 6 20%
Vận dụng 7 6 ] 14 47%
Tổng cộng 17 il 2 30 100%
SVTH: Trương Thủy Kieu (anh
Trắc nghiệm khách quan GVHD. ThS Trương Đình Tòaz7
1.5.2. Dàn bài chỉ tiết
Mục tiêu Biết Hiểu Vận dụng Tổng cộng
Nội dung
Ai An 1
Ay
A4 1
A> Aai |
A A2Aa A31 17
A33 1 A34 4
Ag 1 By 1
Bị By 1 By 1
B Bis 2
Bigt | H
By
Bp By 2 Bn 1
Bạ;
Ci
C Cp | 2
Tổng cộng 10 6 14 30
Tỉ lệ 33% 20% 47% 100%
2. CHƯƠNG TRƯỜNG DIEN TỪ 2.1. Nhận xét chung về chương
Câu trúc cương gôm 3 phân:
Phần 1: Luận điểm thứ nhất của Maxwell- hệ phương trình Maxwell- Farraday.
Phần 2: Dòng điện dịch- Luận điểm thứ hai của Maxwell- hệ phương trình Maxwell-
Ampe.
Phan 3: Trường điện từ.
Phần 4: Sóng điện từ tự do- Năng lượng sóng điện từ.
SVTH: Trương Thùy Kiéu Oanh
Trắc nghiệm khách quan GVHD. ThS Trương Đình Tòa
Các phần trong chương thống nhất với nhau một cách liền mạch, chặt chẽ. Ở phần 1 nói đến luận điểm thứ nhất của Maxwell, khi trong không gian có một từ trường biến thiên theo thời gian thì trong không gian đó xuất hiện một điện trường xoáy biến thiên, từ đó đi đến hệ phương trình Maxwell- Farraday biểu diễn mối quan hệ giữa từ trường và điện trường biến thiên. Sang phần 2- trên cơ sở xây dựng khái niện mới là dòng điện dich, ta tiếp tục tìm hiểu luận điểm thứ hai của Maxwell, khi trong không gian có điện trường biến thiên theo thời gian thì trong không gian đó xuất hiện một từ trường biến thiên, và cũng đi đến thành lập hệ phương trình Maxwell- Ampe biểu diễn mối quan hệ giữa điện trường và từ trường biến thiên . Tổng hợp kiến thức của hai phần, phần 3 khái quát: điện trường và từ trường biến thiên chuyên hóa cho nhau và lan truyền trong không gian dưới một trường duy nhất gọi là trường điện từ. Tiếp đến phần 4 nghiên cứu sự lan truyền của điện trường và từ trường trong không gian- sóng điện từ. Ta đặc biệt khảo sát các tính chất của sóng điện từ tự do và năng lượng của sóng điện từ.
Chương này thiên về định tính hơn định lượng. Các công thức, hệ công thức trong chương này phức tạp, cồng kénh, chủ yếu là dùng các công thức giải tích vecto nên khó nhớ đối với sinh viên. Do đó hệ thống câu hỏi trong phần này không có bài tập mà chủ yếu là các câu hỏi lí thuyết.Trong chương còn có một số khái niệm mới như: dòng điện
dịch, mật độ năng lượng trường điện từ, năng thông sóng điện từ, vecto mật độ dòng
năng lượng... Day là các khái niệm mới, khó nhớ nên đòi hỏi sinh viên phải hiểu để không nhằm lẫn.
2.2. Ý tưởng dự định khảo sát sinh viên
2.2.1. Luận điểm thứ nhất của Maxwell- hệ phương trình Maxwell- Farraday.
- Luan điểm thứ nhất của Maxwell.
- Phuong trình Maxwell- Farraday: $ Edi =— i] aes
1 S
- _ Ý nghĩa phương trình Maxwell- Farraday.
- _ Hệ phương trình Maxwell- Farraday:
SVTH: Trương Thùy Kiéu Oanh
Trắc nghiệm khách quan GVHD. ThS Trương Đình Tòaz7
2.2.2. Dòng điện dịch- Luận điểm thứ hai của Maxwell- hệ phương trình
Maxwell- Ampe.
- Dinh nghĩa dòng điện dich.
- Hiéurd bản chất của dòng điện dịch.
- Luan điểm thứ hai của Maxwell.
- Phuong trình Maxwell- Ampe: $ Hai = {I (Ja vas
1 5
- Y nghĩa phương trình Maxwell- Ampe.
- _ Hệ phương trình Maxwell- Ampe.
2.2.3. Trường điên từ.
- Dinh nghĩa trường điện từ.
- Cac tính chất của trường điện từ.
2.2.4. Sóng điện từ tự do- Năng lượng sóng điện từ.
- Thế nào la sóng điện từ tự do.
- Cac tính chất của sóng điện từ.
- Dinh nghĩa năng lượng sóng điện từ
- Dinh nghĩa mật độ năng lượng trường điện từ.
- Mat độ năng lượng trường điện từ đối với sóng điện từ phang, đơn sắc.
- Dinh nghĩa năng thông sóng điện từ.
- Dinh nghĩa vecto mật độ dòng năng lượng.
2.3. Bảng phân tích nội dung
Nội dung Khái niệm Ý tưởng quan trọng
Ai - Mỗi khi trong không gian có một từ trường biến A Luận điểm thứ thiên theo thời gian thì trong không gian đó xuất hiện
Luận nhất cua một điện trường xoáy biến thiên.
điểm thứ Maxwell
SVTH: Trương Thùy Kiéu Oanh
Trắc nghiệm khách quan GVHD. ThS Trương Đình Tòaz7
nhât của ộ Edi _ -̓ <Bas
Maxwell- Aằ L sơ
hệ Phương trình - Ý nghĩa: Lưu số của vecto cường độ điện trường phương Maxwell- xoáy dọc theo đường cong kín bất kì bằng về trị số trình Farraday. nhưng trái về dấu với tốc độ biến thiên theo thời gian
Maxwell- của từ thông qua diện tích giới han boi đường cong
Farraday. đó.
- Lưu số của vecto cường độ điện trường xoáy đọc
theo đường cong phụ thuộc gì?
- Sự khác nhau giữa điện trường xoáy và điện trường tinh.
As §Ei=-[[ 545
Hệ phương trình i :
Maxwell- dp BdS=0
Farraday. B= ,uH
- Sự biến thiên của điện trường giữa hai bản tụ điện
B tương đương như một dòng điện gọi là dòng điện
Dòng Bị dịch.
điện Dòng điện dịch. - Dòng điện dịch không phải là sự chuyên đời có
dịch- hướng của các điện tích.
Luận - Dòng điện dịch khép kín dòng điện dẫn trong
điểm thứ mạch.
hai của - Nó cũng gây ra trong không gian một từ trường.
Maxwell- B; - Mỗi khi trong không gian có điện trường biến thiên hệ Luận điểm thứ theo thời gian thì trong không gian đó xuất hiện một phương hai của Maxwell. từ trường biến thiên.
trình —— — D.—
$ Hai = J[( YB
Maxwell- B; í k ot
Ampe. Phuong trình - Ý nghĩa: Luu số của vecto cường độ từ trường H
SVTH: Trương Thùy Kiéu Oanh
Trắc nghiệm khách quan GVHD. ThS Trương Đình Tòa
Maxwell- Ampe. doc theo đường cong kin bất kì trong không gian băng dòng điện toàn phần chạy qua diện tích giới
hạn bởi đường cong đó (i, + ¡„„ ).
ộ Hai = |{G.+2yas
By , 5 Ot
Hé phuong trinh ¢p Das = dia
Maxwell- Ampe. 5- 6,6E
CG - Điện trường va từ trường biến thiên chuyén hóa Định nghĩa cho nhau và lan truyền trong không gian dưới một C trường điện từ. trường duy nhất gọi là trường điện từ.
Trường Cc, - Là môi trường vật chat, lan truyền trong không gian điệntừ. Các tính chat cua dưới dang sóng.
trường điện từ. - Điện từ trường tác dụng lên điện tích đứng yên và
điện tích chuyên động.
Dị - Sóng điện từ lan truyền trong không gian không có
Sóng điện từtự — điện tích, không có dòng điện.
do.
- Lan truyền được cả trong môi trường vật chất và
D trong chân không.
Sóng - La sóng ngang có điện trường E vuông góc với
điện từ tự D; cảm ứng từ B và vuông góc với vận tốc v, ba vecto
do- Năng Các tính châtcủa 7 ,B, v theo thứ tự tạo thành một tam diện thuận.
lượng sóng điện từ. „ ; e
, ` - Vận toc lan truyên sóng v=—. Khi =I,;=1 thì
sóng điện n
tu. v=c, tức van tốc lan truyền sóng điện từ trong chan
không đúng bằng vận tốc ánh sáng.
- Đôi với sóng điện từ phăng, đơn sắc thì:
MP z| = HoH lA
SVTH: Trương Thùy Kiéu Oanh
Trắc nghiệm khách quan GVHD. ThS Trương Đình Tòa
- Năng lượng sóng điện từ chính là năng lượng
trường điện từ lan truyền trong không gian.
- Mật độ năng lượng trường điện từ trong không gian
là: w `... "1...
D 2 2
=3
Năng lượng sóng ˆ Mật độ năng lượng trường điện từ đôi với sóng điện từ phăng, đơn sắc:
W=6E = uuH” =|eyeE.|juuAH.
- Năng thông sóng điện từ về trị số bằng năng lượng
điện từ.
của sóng điện từ truyền qua một đơn vi diện tích đặt
vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị
thời gian. P=wv=EH.
- Vecto mật độ dòng năng lượng là vecto có độ lớn
băng năng thông sóng điện từ, có phương chiều trùng với phương chiều của vận tốc truyền sóng của sóng
điện từ. P=[E,H]
2.4. Mục tiêu nhận thức đạt được cho từng loại kiến thức
Chủ đề Mức độ A Ay: Phát biểu luận điểm thứ nhất của Maxwell. B
Luận điêm thứ nhat A,.: Nhớ lại phương trình Maxwell- Farraday. B
của Maxwell- hệ Ay: Phát biểu ý nghĩa phương trình Maxwell- B
phương trình Faraday.
Maxwell- Farraday. Ay4: Nhớ lại hệ phương trình Maxwell- Farraday. B
B By: Phát biểu luận điểm thứ hai của Maxwell. B Dòng điện dịch- By: Trình bày các tính chất của dòng điện dịch. B Luận điểm thi hai B¡;: Nhớ lại phương trình Maxwell- Ampe. B
SVTH: Trương Thùy Kiéu Oanh
Trắc nghiệm khách quan GVHD. ThS Trương Đình Tòaz7
của Maxwell -hệ B¡¿: Nhớ lại hệ phương trình Maxwell- Ampe. B
phương trình B,s: Vận dụng luận điểm thứ hai của Maxwell. AD
Maxwell- Ampe. Bio: Vận dụng định nghĩa dòng điện dịch. AD C Ci: Chi ra tác dụng của trường điện từ lên điện H
Trường điện từ. tích.
Cy: So sánh điện trường xoáy và điện trường tinh. H
D Dị Di: Giải thích các đặc điểm của sóng điện từ. H
Sún Súng điện A ơ SA VÀ
ẽ 6 ĐA Dy: Nhận biét đặc diém cua sóng điện từ. B
điện từ từ tự do.
D,3: Chỉ rõ vị trí của 3 vecto £,B,v của sóng điện B
tự do-
Năng từ.
lượng Dị¿: Giải thích đặc điểm E,B dao động cùng pha.
sóng D, D,,: Giải thích biểu thức mật độ năng lượng sóng
điện Năng điện từ.
từ. lượng D;;: Định nghĩa vecto mật độ dòng năng lượng sóng B
sóng điện điện từ.
từ.
2.5. Thiết kế dàn bài trắc nghiệm
2.5.1. Dàn bài chung
Nội dung A B C D Tổng Tỉ lệ
Mục tiêu cộng
Biết 3 3 0 4 10 50%
Hiểu | 0 2 5 8 40%
Van dung 0 2 0 0 2 10%
Tổng cộng 4 5 2 9 20 100%
SVTH: Trương Thùy Kiéu Oanh