Giáo án Vật lý 11 CB - GV: Hoàng Hải Hà - Tiết 48 - Tự cảm

Tiết 48 Ngày soạn: 20/02/2009 TỰ CẢM A. Mục tiêu 1. Kiến thức Phát biểu được định nghĩa từ thông riêng và viết được công thức độ tự cảm của ống dây hình trụ. Phát biểu được định nghĩa hiện tượng tự cảm và giải thích được hiện tượng tự cảm khi đóng cắt mạch điện. Viết được công thức tính suất điện động tự cảm. Nêu được bản chất và viết được công thức tính năng lượng của ống dây tự cảm. 2. Kĩ năng Giải thích được một số hiện tượng tự cảm trong thực tế. Làm được một số bài tập về hiện tượng tự cảm. 3. Thái độ Độc lập, chủ động trong học tập, nghiên cứu. B. Phương pháp giảng dạy: Phát vấn đàm thoại, hoạt động nhóm. C. Chuẩn bị giáo cụ 1. Giáo viên: Các thí nghiệm về tự cảm. 2. Học sinh: Ôn lại phần cảm ứng điện từ và suất điện động. D. Tiến trình bài dạy 1. Ổn định lớp - Kiểm tra sĩ số 2. Kiểm tra bài cũ Định nghĩa suất điện động cảm ứng? Biểu thức? Ý nghĩa của các thứ nguyên? Quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luật Len-xơ. 3. Nội dung bài mới a. Đặt vấn đề Trong bài này chúng ta sẽ xét một loại cảm ứng từ đặc biệt là hiện tượng tự cảm. Đó là hiện tượng cảm ứng từ xảy ra trong mạch có dòng điện biến thiên theo thời gian. b. Triển khai bài dạy HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY VÀ TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC Hoạt động 1: Tìm hiểu về từ thông riêng của một mạch kín GV: Hãy nhắc lại định nghĩa từ thông. HS: Trả lời. GV: Từ thông riêng của mạch kín là gì? HS: Trả lời. GV: Yêu cầu hs thiết lập công thức tính độ tự cảm của ống dây. HS: Trả lời: - . - Ф = NBS = Li. GV: Nói thêm cho hs khái niệm độ từ thẩm. HS: Nghe và ghi nhớ. I. TỪ THÔNG RIÊNG CỦA MỘT MẠCH KÍN * Định nghĩa: Giả sử có một mạch kín (C), trong đó có dòng điện có cường độ i. Dòng điện i gây ra một từ trường, từ trường này gây ra một từ thông Ф qua (C) được gọi là từ thông riêng của mạch. Ф = Li (1) - Ф: từ thông riêng của mạch (Wb). - L: hệ số tự cảm (H). - i: cường độ dòng điện trong mạch (A). * Ví dụ: Tính độ tự cảm của ống dây có chiều dài l, tiết diện S, gồm N vòng dây, trong có dòng điện i chạy qua gây ra từ trường B trong lòng ống dây. (1) + Nếu trong ống dây có lõi sắt thì: (2) : Độ từ thẩm. + Kí hiệu cuộn dây: Hoạt động 2: Tìm hiểu hiện tượng tự cảm GV: Hiện tượng tự cảm là gì? Có phải là hiện tượng cảm ứng điện từ không? HS: Trả lời. GV: Yêu cầu hs thảo luận nhóm: Nhóm 1: Ví dụ 1: - Mô tả hiện tượng xảy ra. - Thí nghiệm có phải là hiện tượng tự cảm không? Vì sao? - Giải thích thí nghiệm. HS: Thảo luận trả lời. Nhóm 2: Ví dụ 2: - Mô tả hiện tượng xảy ra. - Thí nghiệm có phải là hiện tượng tự cảm không? Vì sao? - Giải thích thí nghiệm. HS: Thảo luận trả lời. GV: Rút ra các kết luận cần thiết. GV: Khi đóng ngắt mạch điện trong gia đình ta thấy có chớp sáng? Liệu đó có phải là hiện tượng tự cảm không? Vì sao? HS: Trả lời. HS: Hoàn thành câu C2. II. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM 1. Định nghĩa Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện qua mạch. 2. Một số ví dụ về hiện tượng tự cảm a. Ví dụ 1 * Thí nghiệm Đóng K, đèn 1 sáng lên ngay còn đèn 2 sáng lên từ từ. * Giải thích K đóng → id và iđ2 tăng lên đột ngột → xảy ra hiện tượng tự cảm. ec có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó, nghĩa là cản trở sự tăng qua L. Dòng điện qua đèn 2và qua L tăng lên từ từ, không tăng nhanh như dòng điện qua đèn 1. b. Ví dụ 2 * Thí nghiệm Ngắt K đột ngột, đèn sáng bừng trước khi tắt. * Giải thích Ban đầu có dòng điện iL chạy qua ống dây. Khi ngắt K, dòng điện iL giảm đột ngột về 0. Trong lòng ống dây xảy ra hiện tượng tự cảm, chống lại sự giảm của iL → trong lòng ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng cùng chiều với iL ban đầu → dòng điện cảm ứng này chạy qua đèn làm cho đèn sáng bừng lên trước khi tắt. Hoạt động 3: Tìm hiểu về suất điện động tự cảm GV: Nhắc lại định nghĩa suất điện động cảm ứng. HS: Trả lời. GV: Yêu cầu hs tìm biểu thức của suất điện động tự cảm. HS: Trả lời. GV: Một ống dây có dòng điện chạy qua, trong ống dây có năng lượng hay không? Vì sao? Năng lượng này được gọi là gì? Biểu thức? HS: Trả lời. GV: Ứng dụng của hiện tượng tự cảm? HS: Trả lời. III. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG TỰ CẢM 1. Suất điện động tự cảm (3) Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện qua mạch. 2. Năng lượng từ trường của ống dây Năng lượng từ trường là năng lượng được tích lũy trong ống dây tự cảm khi có dòng điện chạy qua. (4) IV. ỨNG DỤNG Trong mạch dao động và máy biến áp xoay chiều. 4. Củng cố - Hiểu được hiện tượng tự cảm chỉ là một trường hợp của hiện tượng cảm ứng điện từ. - Công thức tính suất điện động tự cảm. 5. Dặn dò - Học bài cũ. - Làm toàn bộ bài tập ở sgk, tiết sau học tiết bài tập. - Lập bảng so sánh từ trường và điện trường.