Giáo án môn Vật lý 11 nâng cao - Tiết 52 - Khung dây có dòng điện đặt trong từ trường

Tiết 52 Ngày soạn: 15 / 02 / 2012 KHUNG DÂY CÓ DÒNG ĐIỆN ĐẶT TRONG TỪ TRƯỜNG A. MỤC TIÊU 1. Kiến thức Trình bày được lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện. Thành lập được công thức xác định momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung trong trường hợp đường sức từ song song với mặt phẳng khung dây. Trình bày được nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của động cơ điện một chiều và của điện kế khung quay. 2. Kỹ năng Vận dụng kiến thức để giải thích một số hiện tượng và giải một số bài tập về tác dụng của lực từ lên khung dây mang dòng điện. 3. Thái độ - Tích cực, hứng thú học tập của học sinh. B. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY: - Phương pháp dung thí nghiệm trực quan, thuyết trình. C. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: - Dụng cụ thí nghiệmhình 33.1 SGK. - Vẽ sẵn hình 33.2 và 33.3 SGK. 2. Học sinh: Ôn lại những kiến thức về ngẫu lực và động cơ điện một chiều đả học ở THCS. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC 1. Ổn định lớp - kiểm tra sỉ số (1’) 2. Kiểm tra bài cũ:(5’) - Phát biểu nguyên lý chồng chất từ trường. Viết biểu thức và phát biểu quy tắc hình bình hành? - Viết biểu thức xác định độ lớn của lực Lo-ren-xơ. 3. Nội dung bài mới: a, Đặt vấn đề:(1’) Chúng ta đã biết các dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều chịu tác dụng lực từ. Vậy một khung dây mang dòng điện đặt trong từ trường sẽ như thế nào? b, Triển khai bài mới: Hoạt động 1 (14’). Tìm hiểu về khung dây mang dòng điện đặt trong từ trường. HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY VÀ TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC ● Gv: Hiện tượng gì sẽ xảy ra khi hai dây dẫn thẳng mang dòng điện đặt song song và cách nhau một khoảng d? Hs: Hút nhau nếu hai dòng điện cùng chiều, đẩy nhau nếu hai dòng điện ngược chiều. ● Gv: Một khung dây có dòng điện được đặt trong từ trường thì hiện tượng gì xảy ra? Hs: Có thể khung dây quay, khung dây không quay hoặc là khung dây chuyển động. ● Gv: Cho HS quan sát hình vẽ 33.1 SGK và nêu phương án thí nghiệm. Hs: Quan sát hình vẽ 33.1 SGK và nêu phương án thí nghiệm. ● Gv: Hướng dẫn hs tiến hành làm thí nghiệm: Khi khung dây chưa có dòng điện và khung dây có dòng điện. Hiện tượng gì xảy ra khi khung dây được đặt trong từ trường? Hs: Khi khung dây chưa có dòng điện thì đứng yên, khi có dòng điện ta thấy khung quay. ● Gv: Giả sử dòng điện trong khung có chiều ABCDA thì lực từ tác dụng lên cạnh AB và CD bằng bao nhiêu? Vì sao? Hs: Lực từ tác dụng lên cạnh AB và CD bằng 0. Vì cạnh AB và CD song song với các đường sức từ. ● Gv: Làm thế nào để xác định phương, chiều của lực từ tác dụng lên 2 cạnh AD và BC? Hs: Dùng quy tắc bàn tay trái. và cùng phương, đều vuông góc với mặt phẳng của khung, hướng ra phía sau, hướng ra phía trước mặt phẳng hình vẽ. ● Gv: Nhận xét với trường hợp đặt khung trong từ trường đều và không đều? Hs: I = 1 A. ● Gv: Yêu cầu HS đọc và trả lời C1, C2. Hs: Hoàn thành câu C1 và C2. 1. KHUNG DÂY ĐẶT TRONG TỪ TRƯỜNG. a, Thí nghiệm b, Lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện. - Đường sức từ nằm trong mặt phẳng khung: Khung chịu tác dụng của một ngẫu lực. Ngẫu lực này có tác dụng làm quay khung. - Đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung dây: Các lực từ tác dụng lên khung không tạo thành ngẫu lực, do đó không làm quay khung. Hoạt động 2 (8’). Thiết lập biểu thức định lượng xác định momen ngẫu lực từ. HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY VÀ TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC ● Gv: Xét trường hợp đơn giản là mặt phẳng khung dây song song với đường sức từ (H 33.2 SGK). Hs: Trả lời ● Gv: Viết biểu thức lực từ tác dụng lên cạnh BC và DA theo định luật Ampe? Momen của ngẫu lực M tác dụng lên khung được viết như thế nào? Hs: Ta có:  ; Mà Với . Do đó : . ● Gv: - Nếu các đường sức từ không nằm trong mặt phẳng khung dây thì: . Hs: Chú ý lắng nghe và ghi nhận. c, Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện. Trong đó : là góc hợp bởi và pháp tuyến với mặt phẳng khung dây. Hoạt động 3 (12’). Tìm hiểu động cơ điện một chiều và điện kế khung quay HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY VÀ TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC ● Gv: Nhắc lại cấu tạo và hoạt động của động cơ điện một chiều? Hs: Trả lời ● Gv: Nêu cấu tạo của động cơ điện một chiều? Hs: Trả lời ● Gv: Nêu nguyên tắc cấu tạo của động cơ: Khi có dòng điện qua khung dây, lực từ có tác dụng gì đối với khung? Hs: Ngẫu lực từ tác dụng lên khung làm khung quay. ● Gv: Bộ phóng điện gồm hai bán khuyên và hai chổi quét có tác dụng gì đối với khung? Hs: Mỗi khi mặt phẳng khung vuông góc với đường sức từ thì dòng điện trong khung đổi chiều => khung quay liên tục. ● Gv: Không có bộ phóng điện thì khung có quay liên tục được không? Hs: Khung có thể quay liên tục được. ● Gv: Giới thiệu cho HS biết cấu tạo của điện kế khung quay dựa vào hình 33.5 SGK. Hs: Quan sát và tiếp thu. ● Gv: Khi cho dòng điện vào khung thì lực từ tác dụng lên khung như thế nào? Hs: Ngẫu lực làm khung quay khỏi vị trí ban đầu. ● Gv: Khi nào thì khung dừng lại ? Hs: Khi momen cảm của lò xo cân bằng với momen lực từ. II. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU. 1. Cấu tạo: + Khung dây + Nam châm + Bộ góp điện: hai bán khuyên và hai chổi quét 2. Hoạt động: Dòng điện trong khung đổi chiều nhưng dòng điện từ nguồn đưa vào khung vẫn làa dòng điện một chiều. Nên gọi là động cơ điện một chiều. III. ĐIỆN KẾ KHUNG QUAY. 1. Cấu tạo: + Nam châm hình chữ U + Lõi sắt + Khung dây và lò xo. 2. Hoạt động: Khi khung cân bằng thì góc lệch ra khỏi vị trí ban đầu tỉ lệ với cường độ dòng điện trong khung. 4. Củng cố: (3’)Nhắc lại đặc điểm của khung dây tác dụng mang dòng điện đặt trong từ trường? Nhắc lại cấu tạo và nguyên tác hoạt động của động cơ điện một chiều và điện kế khung quay? 5. Dặn dò :(1’) + BTVN : 2, 3, 4 + Tìm hiểu về sự từ hóa các chất, sắt từ