Giáo án Vật lý 11 - Bài 23: Từ thông-Cảm ứng điện từ (tiết 1)

GIÁO ÁN GIẢNG DẠY BÀI 23: TỪ THÔNG-CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ (tiết 1) MỤC TIÊU- YÊU CẦU: Về kiến thức: Viết được công thức từ thông qua một mặt có diện tích S, biết vị của từ thông. Phát biểu được định nghĩa hiện tượng cảm ứng điện từ, dòng điện cảm ứng. Biết được điều kiện xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ. Về kĩ năng: Vận dụng công thức từ thông để giải được các bài tập về xác định giá trị từ thông và độ biến thiên từ thông qua mạch kín. Biết được điều kiện để xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ Về tư duy: Rèn luyện khả năng tư duy logic và khả năng tưởng tượng. Rèn luyện khả năng nghe giảng kết hợp với sách giáo khoa. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY: Phương pháp đặt vấn đề kết hợp vớp phương pháp diễn giảng. GIÁO CỤ DẠY HỌC: Máy chiếu. Bảng, phấn, thước NỘI DUNG BÀI MỚI: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH NỘI DUNG GHI CHÉP Thí nghiệm Oxtet: khi cho kim nam châm đặt gần dòng điện, kim nam châm bị lệch. Điều đó cho ta thầy dòng điện đã tác dụng nên kim nam châm, từ đây dẫn đến kết luận: Dòng điện sinh ra từ trường Vậy một câu hỏi đặt ra là từ trường có sinh ra dòng điện không? Và trong điều kiện nào, từ trường có thể sinh ra dòng điện? Từ những thí nghiệm của mình, Faraday đã chứng minh được rằng Từ trường cũng sinh ra dòng điện, từ đây ông đã phát hiện ra hiện tượng cảm ứng điện từ, bước đầu tiên phát minh ra máy phát điện. Chính nhờ Faraday, khi màn đêm buông xuống địa cầu vẫn sáng lung linh. Để biết từ trường có sinh ra dòng điện trong điều kiện nào, chúng ta hãy bắt đầu bài học hôm nay. TỪ THÔNG: Định nghĩa: Cho 1 vòng dây (C) có diện tích S. Chọn véc tơ vuông góc với mặt S, chiều tùy ý gọi là véc tơ pháp tuyến của vòng dây. GV1: Đối với mặt S bất kì thì có bao nhiêu véc tơ pháp tuyến? Với mỗi mặt S, ta có vô số véc tơ pháp tuyến. Chỉ chọn véc tơ pháp tuyến có =1. Khi đó, ta có 2 véctơ pháp tuyến có hướng ngược chiều nhau. Người ta định nghĩa, từ thông Ф qua mặt có diện tích S là đại lượng được cho bởi công thức: F = BScosa GV2: Nêu rõ các đại lượng có trong công thức Ф và đơn vị của các đại lượng đó? GV3: Từ thông Ф có thể nhận những giá trị nào? Khi α=0, cosα=1, Ф=BScos α=BS Khi α=900, cosα=0, Ф=BScos α=0 Khi α=1800, cosα=-1, Ф=BScosα= -BS GV4: Vậy Ф dương, Ф âm khi nào? Tại sao? Khi 00, Ф=BScosα>0 Khi 900< α< 1800, cosα<0, Ф=Bscosα<0 è Từ thông có giá trị đại số, phụ thuộc vào B, S và α. Khi xét 1 vòng đặt trong 1 từ trường đều B thì từ thông phụ thuộc vào α, và phụ thuộc vào cách chọn chiều của véc tơ pháp tuyến n Từ công thức F = Bscosα Khi α=0 (cảm ứng từ vuông góc với vòng dây), xét 1 đơn vị diện tích S=1m2 thì F = B è Ý nghĩa của từ thông: giá trị của từ thông bằng số đường sức xuyên qua 1 đơn vị diện tích S đặt vuông góc với các đường cảm ứng từ. GV: Làm thế nào để tạo ra dòng điện trong mạch kín mà không có nguồn điện? Để trả lời câu hỏi đó, chúng ta khảo sát các thi nghiệm sau đây. HS1: có vô số véc tơ pháp tuyến. HS2: B: cảm ứng từ của từ trường đều xuyên qua khung dây (T) S: diện tích khung dây (m2) α: góc giữa và HS3: Ф có thể dương có thể âm tùy thuộc vào cách chọn pháp tuyến HS4: Khi α nhọn, cosα>0 è Ф=BScosα>0 Khi α tù, cosα<0 èФ=Bscosα<0 Bài 23: TỪ THÔNG- CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ TỪ THÔNG: Định nghĩa: Cho 1 vòng dây (C) có diện tích S. Đặt vòng dây vào 1 từ trường đều có véctơ cảm ứng từ hợp với véc tơ pháp tuyến góc α. Từ thông qua diện tích S là đại lượng Ф được cho bởi công thức: F = BScosa Trong đó: B: cảm ứng từ của từ trường đều xuyên qua vòng dây (T) S: tiết diện vòng dây (m2) α: góc giữa và Đặc điểm: Khi α=0, cosα=1, Ф=BScos α=BS Khi α=900, cosα=0, Ф=BScos α=0 Khi α=1800, cosα=-1, Ф=BScosα= -BS è Đặc điểm của từ thông: từ thông là 1 đại lượng đại số, giá trị phụ thuộc vào α và cách chọn chiều Đơn vị của từ thông: Trong hệ SI, đơn vị của từ thông là vêbe (Wb) Từ F = Bscosα Nếu B= 1T và S= 1 m2 è 1T. 1 m2 = 1Wb Như cô đã giới thiệu từ đầu bài: Dòng điện sinh ra từ trường, vậy từ trường có sinh ra dòng điện hay không? Câu trả lời là CÓ. Các em hãy cùng cô theo dõi 4 thí nghiệm sau để giải thích tại sao Từ trường lại có thể sinh ra dòng điện? Thí nghiệm: Thí nghiệm gồm có 1 thanh nam châm và 1 vòng dây kín (C), 2 đầu vòng dây nối với điện kế G (G có tác dụng phát hiện dòng điện và sự đổi chiều dòng điện trong mạch). Các em nhớ lại đặc điểm về từ trường của thanh nam châm: Các đường sức từ có chiều vào Nam, ra Bắc. Từ trường của thanh nam châm là từ trường không đều (hình dạng của đường sức từ không phải là những đường thẳng song song). Đặc điểm của đường sức từ: Từ trường mạnh ở những nơi đường sức từ dày, từ trường yếu ở những nơi đường sức từ thưa. Xét chuyển động tương đối giữa nam châm và vòng dây kín: Thí nghiệm 1: Thí nghiệm 1: Cho nam châm dịch chuyển lại gần vòng dây kín (C) ta thấy trong mạch kín (C) xuất hiện dòng điện. Thí nghiệm 2: Cho nam châm dịch chuyển ra xa mạch kín (C) ta thấy trong mạch kín (C) xuất hiện dòng điện ngược chiều với thí nghiệm 1. Thí nghiệm 3: Giữ cho nam châm đứng yên và dịch chuyển mạch kín (C) ra xa hay lại gần nam châm, hoặc cho (C) quay xung quanh trục // với mặt phẳng chứa (C) ta cũng thu được kết quả tương tự. GV1: quan sát thí nghiệm và cho cô nhận xét về độ lệïch của kim điện kế? GV2: Kim điện kế bị lệch chứng tỏ điều gi? Trong các thí nghiệm khi có sự dịch chuyển tương đối giữa nam châm và vòng dây, thì kim điện kế bị lệch, điều đó chứng tỏ có dòng điện chạy trong vòng dây. Vậy nguyên nhân nào gây ra dòng điện trong mạch? GV3: Các em hãy quan sát lại các thí nghiệm, chú ý số đường sức từ xuyên qua vòng dây trong từng trường hợp. Đối với trường hợp nam châm hoặc vòng dây chuyển động lại gần nhau, số đường sức từ qua vòng dây tăng, Bä nên Фä Đối với trường hợp nam châm hoặc vòng dây chuyển động ra xa nhau, số đường sức từ qua vòng dây giảm, Bỉ nên Ф ỉ Ta nhận thấy trong các trường hợp B đều bị thay đổi, có nghĩa là Ф thay đổi, làm xuất hiện dòng điện trong mạch Dự đoán: có thể sự biến thiên từ thông đã gây ra dòng điện trong mạch? GV4: Ф biến thiên khi nào? Các em hãy xem 2 thí nghiệm Thí nghiệm 1: cô thay đổi S bằng cách bóp méo vòng dây. Quan sát kim điện kế, kim điện kế cũng bị lệch khỏi vị trí 0 Thí nghiệm 2: cô thay đổi góc bằng cách quay vòng dây xung quanh trục thẳng đứng. Quan sát kim điện kế, ta cũng thấy kim điện kế bị lệch. Vậy: sự biến thiên từ thông từ thông đã gây ra dòng điện trong mạch kín. Kết luận: Khi từ thông qua mạch kín (c) biến thiên thì trong mạch xuất hiện 1 dòng điện gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. GV5: Trong thí nghiệm khi nam châm hoặc vòng dây dừng lại thì kim điện kế có bị lệch nữa không? Tại sao? Vậy Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua mạch biến thiên. HS1: Kim điện kế bị lệch. HS2: Kim điện kế bị lệch chứng tỏ có dòng điện chạy trong mạch. HS4: Khi B biến thiên hoặc S biến thiên hoặc α biến thiên HS5: Kim điện kế không bị lệch nữa. Vì khi không có sự chuyển động tương đối giữa nam châm và vòng dây, Ф không biến thiên nên không có dòng điện cảm ứng. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Thí nghiệm: Kết luận: Khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên thì trong mạch xuất hiện 1 dòng điện gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua mạch biến thiên. ỨNG DỤNG: Máy phát điện, tăng âm cho đàn guitar điện, máy dò kim loại Bài 1: Từ công thức: F = Bscosα, F chỉ phụ thuộc vào B, S, α, không phụ thuộc vào điện trở của vòng dây. è Đáp án C 300 Bài 2: B= 5.10 -4T S= 12 cm2= 12.10-4 m2 α=600 Ф= ? Giải: F = Bscosα= 5.10 -4. 12.10-4. cos600= 3.10-7 (Wb) CỦNG CỐ: Bài 1: Từ thông qua 1 khung dây không phụ thuộc vào yếu tố nào? Hình dạng của khung dây. Kích thước của khung dây Điện trở của dây. Cảm ứng từ Bài 2: Một khung dây dẫn hình chữ nhật có tiết diện 12 cm2 đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10-4 T. Véctơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung một góc 30o. Tính từ thông xuyên qua khung dây dẫn đó? DẶN DÒ: Học bài kĩ, nhớ được công thức từ thông, đơn vị của từ thông; điều kiện xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ. Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Ngày 18 tháng 02 năm 09 Kí tên Nguyễn Thị Ngọc Lan