Giáo án Vật lý 11 - Chương V: Cảm ứng điện từ - Tiết 44 đến 47

CHƯƠNG V. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Tiết 44, 45. TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ I. MỤC TIÊU + Viết được công thức và hiểu được ý nghĩa vật lý của từ thông. + Phát biểu được định nghĩa và hiểu được khi nào thì có hiện tượng cảm ứng điện từ. + Phát biểu được định luật Len-xơ theo những cách khác nhau và biết vận dụng để xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong các trường hợp khác nhau. + Phát biểu được định nghĩa và nêu được một số tính chất của dòng điện Fu-cô. II. PHƯƠNG PHÁP: Diễn giảng+ vấn đáp III. CHUẨN BỊ Giáo viên: + Chuẩn bị các hình vẽ về các đường sức từ trong nhiều ví dụ khác nhau. + Chuẩn bị các thí nghiệm về cảm ứng từ. Học sinh: + Ôn lại về đường sức từ. + So sánh đường sức điện và đường sức từ. IV. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Tiết 1 Hoạt động 1 (1 phút) : Giới thiệu chương. Ở chương trước ta đã biết “từ trường sinh ra dòng điện”. Vậy “Dòng điện có sinh ra từ truờng không?” Hoạt động 2 (10 phút) : Tìm hiểu từ thông. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Vẽ hình 23.1. Giới thiệu khái niệm từ thông. Giới thiệu ý nghĩa từ thông Giới thiệu đơn vị từ thông. -Vẽ đường tròn lượng giác và hướng dẫn hs trả lời Vẽ hình. Ghi nhận khái niệm. +Nếuà=?à? +Nếuàà +Nếuàà I. Từ thông 1. Định nghĩa Từ thông qua một diện tích S đặt trong từ trường đều: F = BScosa Với a là góc giữa pháp tuyến và . B: Cảm ứng từ(T) S: Diện tích giới hạn bởi khung dây(m2) *Ý nghĩa: Từ thông là đại lượng tỉ lệ với số đường sức xuyên qua diện tích giới hản bởi mạch kín. 2. Đơn vị từ thông Trong hệ SI đơn vị từ thông là vêbe (Wb). 1Wb = 1T.1m2. 3. Các trường hợp: +Nếu àà +Nếu àà +Nếuàà Hoạt động 3 (30 phút) : Tìm hiểu hiện tượng cảm ứng điện từ. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Vẽ hình 22.3. Giới thiệu các thí nghiệm. Giới thiệu chiều dương mạch (C) Qua 3 thí nghiệm, hãy cho biết khi nào trong mạch (C) xuất hiện dòng điện? Qua thí nghiệm 4 cho thấy nhận xét của các em chưa đúng. Hãy nhạn xét lại. Gợi ý cho hs: Cả 4 TN trên từ thông qua kd có thay đổi k? Yêu cầu học sinh rút ra nhận xét chung. -Từ thông ngừng biến thên trong mạch (C) còn dòng điện không? Vẽ hình. Quan sát thí nghiệm. Thực hiện C2. Khi khung dây và NC có sự dịch chuyển tương đối với nhau. Nhận xét chung cho tất cả các thí nghiệm: Tất cả các thí nghiệm trên đều có một đạc điểm chung là từ thông qua mạch kín (C) biến thiên. Rút ra kết luận. II. Hiện tượng cảm ứng điện từ 1. Thí nghiệm: *Chiều dương mạch (C) được xđ theo qui tắc nắm tay phải. Đặt bàn tay phải sao cho ngón cái chỉ chiều đường sức, các ngón tay khum lại chỉ chiều dương của mạch (C) a) Thí nghiệm 1: Cho nam châm dịch chuyển lại gần vòng dây kín (C)à trong mạch kín (C) xuất hiện dòng điện. b) Thí nghiệm 2 Cho nam châm dịch chuyển ra xa mạch kín (C)à trong mạch kín (C) xuất hiện dòng điện ngược chiều với thí nghiệm 1. c) Thí nghiệm 3 Giữ cho nam châm đứng yên và dịch chuyển mạch kín (C) lại gần rồi ra xa NC ta cũng thu được kết quả tương tự. d) Thí nghiệm 4 Thay nam châm vĩnh cửu bằng nam châm điện(cả hai đều đứng yên). Khi thay đổi cường độ dòng điện trong nam châm điện thì trong mạch kín (C) cũng xuất hiện dòng điện. 2. Kết luận +Khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên thì trong mạch kín (C) xuất hiện một dòng điện 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 kín biến thiên. *Củng cố: Cần nắm: - Công thức, ý nghĩa và đơn vị của từ thông. - Khi nào xhiện dđ trong mạch kín. Tiết 2 Hoạt động 4 20( phút) : Tìm hiểu định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Giới thiệu định luật. Yêu cầu học sinh thực hiện C3. Cho 1 vdụ xđ chiều dđcư để hs vận dụng. Giới thiệu định luật. Ghi nhận định luật. Nghe và ứng dụng xđ chiều dđ ở các thí nghiệm vừa tiến hành. Thực hiện C3. Ghi nhận cách phát biểu định luật trong trường hợp từ thông qua (C) biến thiên do kết quả của chuyển động. III. Định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng *Phát biểu:Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua mạch kín. *Cụ thể: +à IC ngược chiều (+) +à IC cùng chiều (+) * Phát biểu cách khác: Khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên do kết quả của một chuyển động nào đó thì từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói trên. Hoạt động 5 (20 phút) : Tìm hiểu dòng điện Fu-cô. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Giới thiệu hình vẽ 23.6 và mô tả thí nghiệm 1. Giới thiệu hình vẽ 23.6 và mô tả thí nghiệm 2. Yêu cầu học sinh giải thích kết quả các thí nghiệm. Nhận xét các câu thực hiện của học sinh. Giải thích đầy đủ hiện tượng và giới thiệu dòng Fu-cô. Giới thiệu tính chất của dòng Fu-cô gây ra lực hãm điện từ. Yêu cầu học sinh nêu ứng dụng. Giới thiệu tính chất của dòng Fu-cô gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt. Yêu cầu học sinh nêu các ứng dụng của tính chất này. Giới thiệu tác dụng có hại của dòng điện Fu-cô. Yêu cầu học sinh nêu các cách làm giảm điện trở của khối kim loại. Giải thích kết quả các thí nghiệm. Ghi nhận tính chất. Nêu ứng dụng. Ghi nhận tính chất.Nêu ứng dụng. Ghi nhận tác dụng có hại của dòng điện Fu-cô. Nêu các cách làm giảm điện trở của khối kim loại. IV. Dòng điện Fu-cô: 1. Định nhgĩa: Dòng điện Phucô là dđ xuất hiện trong một khối vật dẫn khi nó chuyển động trong từ trường hoặc được đặt trong từ trường biến thiên. a. Thí nghiệm 1 - Khi chưa cho dòng điện chạy vào nam châmà bánh xe quay bình thường. - Khi cho dòng điện chạy vào nam châm àbánh xe quay chậm và bị hãm dừng lại. b. Thí nghiệm 2 - Nếu chưa có dòng điện vào nam châm điệnà khi thả ra khối kim loại quay nhanh xung quanh mình nó. - Nếu có dòng điện đi vào nam châm điệnà khi thả ra khối kim loại quay chậm và bị hãm dừng lại. c. Giải thích Khi bánh xe(hoặc khối kim loại cđ)à qua bánh xe(hoặc khối kim loại cđ) biến thiênà xhiện dđ cảm ứng(dđ Phucô)à Từ trường của dđ cảm ứng chống lại cđ của vật bằng lực gọi là lực hãm điện từ. 2. Tính chất và công dụng của dòng Fu-cô + Mọi khối kim loại chuyển động trong từ trường đều chịu tác dụng của những lực hãm điện từ. Tính chất này được ứng dụng trong các bộ phanh điện từ của những ôtô hạng nặng. + Dòng điện Fu-cô gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun – Len-xơ trong khối kim loại đặt trong từ trường biến thiên. Tính chất này được ứng dụng trong các lò cảm ứng để nung nóng kim loại. + Trong nhiều trường hợp dòng điện Fu-cô gây nên những tổn hao năng lượng vô ích. Để giảm tác dụng của dòng Fu-cô, người ta có thể tăng điện trở của khối kim loại. + Dòng Fu-cô cũng được ứng dụng trong một số lò tôi kim loại. Hoạt động 6 (5 phút) : - Củng cố: -Dđ Phucô là gì: - Giải thích TN 23.6 và 23.7. - Giao nhiệm vụ về nhà: Yêu cầu học sinh về nhà thực hiện các câu hỏi và làm các bài tập trang 147, 148 sgk các bài tập 23.1, 23.6 sbt. V. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY: Bài khó dạy, giảng chậm, hỏi rõ chậm. Tiết 46. BÀI TẬP I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức : + Nắm được định nghĩa và phát hiện được khi nào có hiện tượng cảm ứng điện từ. + Phát biểu được định luật Len-xơ theo các cách và vận dụng để xác định chiều dòng điện cảm ứng trong các trường hợp khác nhau. Giải các bài tập liên quan. 2. Kỹ năng Vận dụng thành thạo định luật Len-xơ để xác định chiều dòng điện cảm ứng. II. CHUẨN BỊ Giáo viên: - Xem, giải các bài tập sgk và sách bài tập. - Chuẩn bị thêm nột số câu hỏi trắc nghiệm và bài tập khác. Học sinh: - Giải các câu hỏi trắc nghiệm và bài tập thầy cô đã ra về nhà. - Chuẩn bị sẵn các vấn đề mà mình còn vướng mắc cần phải hỏi thầy cô. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1 (10 phút) : Nêu các lưu ý khi giải bài tập về hiện tượng cảm ứng điện từ: + Trong một từ trường đều , từ thông qua một diện tích S giới hạn bởi một vòng dây kín phẵng được xác định bởi biểu thức: F = BScosa + Khi giải bài tập cần xác định được góc a hợp bởi véc tơ cảm ứng từ và pháp tuyến của mặt phẵng vòng dây. Lưu ý, số đường sức từ xuyên qua diện tích S càng nhiều thì từ thông f càng lớn. Hoạt động 2 (10 phút) : Giải các câu hỏi trắc nghiệm. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn . Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn . Yêu cầu hs giải thích tại sao chọn . Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Giải thích lựa chọn. Câu 3 trang 147 : D Câu 4 trang 148 : A Câu 23.1 : D Hoạt động 3 (25 phút) : Giải các bài tập tự luận. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Vẽ hình trong từng trường hợp và cho học sinh xác định chiều của dòng điện cảm ứng. Yêu cầu học sinh viết công thức xác định từ thông F. Yêu cầu học sinh xác định góc giữa và trong từng trường hợp và thay số để tính F trong từng trường hợp đó. Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong từng trường hợp. Viết công thức xác định từ thông F. Xác định góc giữa và trong từng trường hợp và thay số để tính F trong từng trường hợp đó. Bài 5 trang 148 a) Dòng điện trong (C) ngược chiều kim đồng hồ. b) Dòng điện trong (C) cùng chiều kim đồng hồ. c) Trong (C) không có dòng điện. d) Trong (C) có dòng điện xoay chiều. Bài 23.6 a) F = BScos1800 = - 0,02.0,12 = - 2.10-4(Wb). b) F = BScos00 = 0,02.0,12 = 2.10-4(Wb). c) F = 0 d) F = Bscos450 = 0,02.0,12. = .10-4(Wb). e) F = Bscos1350 = - 0,02.0,12. = - .10-4(Wb). IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Tiết 47. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG I. MỤC TIÊU + Viết được công thức tính suất điện động cảm ứng. + Vận dụng các công thức đã học để tính được suất điện động cảm ứng trong một số trường hợp đơn giãn. II. PHƯƠNG PHÁP: Diễn giảng+ vấn đáp III. CHUẨN BỊ: Học sinh: Ôn lại khái niệm về suất điện động của một nguồn điện. IV. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ : + Viết công thức tính từ thông, nêu ý nghĩa & đơn vị các đại lượng trong công thức. + Phát biểu các định nghĩa: Dòng điện cảm ứng, hiện tượng cảm ứng điện từ, dđ Phucô . Hoạt động 2 (20 phút) : Tìm hiểu suất điện động cảm ứng trong mạch kín. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu học sinh thực hiện C1. Nêu khái niệm suất điện động cảm ứng, Căn cứ hình 24.2 lập luận để lập công thức xác định suất điện động cảm ứng. -Giả sử qua mạch (C) biến thiên một lượng trong tgian . Giả sử sự biến thiên từ thông này được thực hiện qua một dịch chuyển nào đó của mạch. Công của lực từ td lên mạch(C): - Công của ngoại lực gây ra cđ: (1) - Theo đl bảo toàn năng lượng, công của ngoại lực chuyển hoá thành công của nguồn: (2) -Từ (1) và (2)à eC = - Yêu cầu học sinh viết biểu thức xác định độ lớn của eC và phát biểu định luật. Ý nghĩa của tỉ số ||? Yêu cầu học sinh thực hiện C2. Thực hiện C1. Ghi nhận khái niệm. Nghe cách đặt vấn đề của thầy cô để thực hiện một số biến đổi. Viết biểu thức xác định độ lớn của eC Phát biểu định luật. Thực hiện C2. I. Suất điện động cảm ứng trong mạch kín 1. Định nghĩa Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín. 2. Định luật Fa-ra-đây - Suất điện động cảm ứng: eC = - - Nếu chỉ xét về độ lớn của eC thì: |eC| = || *Phát biểu: Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó. Hoạt động 3 (10 phút) : Tìm hiểu quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luật Len-xơ. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Nhận xét và tìm mối quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luật Len-xơ. Hướng dẫn cho học sinh định hướng cho (C) và chọn chiều pháp tuyến dương để tính từ thông. Yêu cầu học sinh xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong (C) khi F tăng và khi F giảm. Yêu cầu học sinh thực hiện C3. Nắn được cách định hướng cho (C) và chọn chiều dương của pháp tuyến. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong (C) khi F tăng và khi F giảm. Thực hiện C3. II. Quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luật Len-xơ Sự xuất hiện dấu (-) trong biểu thức của eC là phù hợp với định luật Len-xơ. -Nếu F thì eC < 0: chiều của suất điện động cảm ứng (chiều của dòng điện cảm ứng) ngược chiều với chiều(+) của mạch. Nếu F thì eC > 0: chiều của suất điện động cảm ứng (chiều của dòng điện cảm ứng) cùng chiều với chiều(+) của mạch. Hoạt động 4 (5 phút) : Tìm hiểu sự chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Phân tích cho học sinh thấy bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ và sự chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ. Nêu ý nghĩa to lớn của định luật Fa-ra-đây. Nắm được bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ. Biết cách lí giải các định luật cảm ứng điện từ bằng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. Nắm được ý nghĩa to lớn của định luật Fa-ra-đây. III. Chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ Xét mạch kín (C) đặt trong từ trường không đổi, để tạo ra sự biến thiên của từ thông qua mạch (C), phải có một ngoại lực tác dụng vào (C) để thực hiện một dịch chuyển nào đó của (C) và ngoại lực này đã sinh một công cơ học. Công cơ học này làm xuất hiện suất điện động cảm ứng trong mạch, nghĩa là tạo ra điện năng. Vậy bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ đã nêu ở trên là quá trình chuyển hóa cơ năng thành điện năng. Hoạt động 5 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Cho học sinh tóm tắt những kiến thức cơ bản. Yêu cầu học sinh về nhà làm các bài tập trang 152 sgk và 24.3, 24.4 sbt. Tóm tắt những kiến thức cơ bản. Ghi các bài tập về nhà. V. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY