Giáo án Vật lý 11 cơ bản - Bài 25 - Tự cảm

TRƯỜNG THPT HÀ HUY TẬP Họ và tên sinh viên thực tập: Dương Thị Kiều Trinh Họ và tên giáo viên hướng dẫn: Đặng thị Thu Huyền Ngày soạn: Ngày dạy: GIÁO ÁN GIẢNG DẠY BÀI 25 TỰ CẢM I . MỤC TIÊU BÀI HỌC 1.Mục tiêu về kiến thức _Phát biểu được định nghĩa từ thông riêng và viết được công thức tính 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 mạch và ngắt mạch _Công thức tính suất điện động tự cảm _Nêu được bản chất của năng lượng dự trữ trong ống dây, công thức tính năng lượng từ trường của ống dây tự cảm 2. Mục tiêu về kĩ năng _Quan sát thí nghiệm, giải thích hiện tượng _Vận dụng các công thức đã học để làm một số bài tập II . CHUẨN BỊ _Giáo viên : Bộ thí nghiệm hiện tượng tự cảm _học sinh : Ôn lại phần cảm ứng điện từ và suất điện động cảm ứng III . TIẾN TRÌNH HOẠT ĐỘNG Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ _Suất điện động cảm ứng là gì? Biểu thức, đơn vị _ Phát biểu định luật Farađây về hiện tượng cảm ứng điện từ Đặt vấn đề: trong bài trước chúng ta đã biết để tạo ra sự biến thiên từ thông qua mạch kín phải có ngoại lực tác dụng lên mạch kín, hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu một loại hiện tượng cảm ứng điện từ mà sự biến thiên từ thông qua mạch do sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch Hoạt động 2 :Từ thông riêng của một mạch kín Thời gian Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng _Gv vẽ một vòng dây kín (C) có dòng điện i chạy trong mạch mạch i i Gv: Giả sử có một mạch kín (C ) có dòng điện i chạy trong mạch, dòng điện này gây ra xung quanh nó một từ trường,từ trường này gây ra từ thông F gọi là từ thông riêng của mạch Gv : hãy xác định F , B của vòng dây tròn? Gv :hãy cho nhận xét về mối quan hệ giữa F và i? Gv: hệ số tỉ lệ này gọi là độ tự cảm F = L.i F: từ thông riêng của mạch kín (Wb) L : hệ số tỉ lệ hay độ tự cảm:Henry (H) Gv hướng dẫn Hs làm câu C1 .hãy nhắc lại công thức tính từ thông qua ống dây có N vòng , tiết diện S? .Công thức tính B của ống dây hình trụ? . Hãy thiết lập công thức tính L? Gv chú ý cho Hs công thức (2) chỉ áp dụng đối với ống dây có chiều dài l >> d đường kính tiết diện Gv: đối với ống dây có lõi sắt (3) :độ từ thẩm _ _ F tỉ lệ với B , B tỉ lệ với i F tỉ lệ với i F=NBS () (2) I.Từ thông riêng của mạch kín Giả sử có mạch kín (C) có dòng điện i chạy trong mạch i F = L.i (1) F: từ thông riêng của mạch kín (Wb) L : hệ số tỉ lệ hay độ tự cảm:Henry (H) Độ tự cảm phụ thuộc vào cấu tạo và kích thước của mạch kín (C) - Đối với ống dây có N vòng, tiết diện S (2) Ống dây có độ tự cảm L gọi là ống dây tự cảm hay cuộn cảm - Đối với ống dây có lõi sắt (3) :độ từ thẩm Hoạt động 3: Hiện tượng tự cảm Thời gian Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng Gv giới thiệu dụng cụ thí nghiệm Gv làm thí nghiệm 1 như trong sgk, yêu cầu học sinh quan sát hiện tượng Gv: khi đóng khóa K hiện tượng gì xảy ra? Gv giải thích hiện tượng cho Hs Khi đóng khóa K, dòng điện tăng lên đột ngột, từ thông qua cuộn dây tăng xuất hiện dòng điện cảm ứng ,dòng điện này ngược chiều với dòng điện ban đầu qua ống dây nên dòng điện qua đèn 2 nhỏ hơn dòng điện ban đầuđèn 2 sáng lên từ từ Gv tiến hành thí nghiệm 2 và yêu cầu Hs giải thích tương tự thí nghiệm 1 Gv: hiện tượng gì xảy ra khi ngắt K ra khỏi mạch? Gv: hãy giải thích hiện tượng trên? Gv: Qua 2 thí ngiệm trên ta thấy rằng hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra khi có sự biến thiên cường độ dòng điện trong mạch Người ta gọi hiện tượng này là hiện tượng tự cảm Gv: Hãy định nghĩa hiện tượng tự cảm? Gv: trong các mạch một chiều, hiện tượng tự cảm thường xảy ra khi đóng mạch và ngắt mạch Trong mạch điện xoay chiều luôn xảy ra hiện tượng tự cảm Gv: hướng dẫn Hs làm câu C2 Đèn 1 sáng lên ngay Đèn 2 sáng lên từ từ Đèn lóe sáng rồi tắt ngay Hs suy nghĩ trả lời Khi ngắt K,dòng điện giảm đột ngột,từ thông qua ống dây giảm, xuất hiện dòng điện cảm ứng,dòng điện này có chiều chống lại sự giảm dòng điện nên cường độ dòng điện qua đèn lớn hơn dòng điện ban đầuđèn lóe sáng rồi tắt 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 cường độ dòng điện trong mạch II . Hiện tượng tự cảm 1.Thí nghiệm a.Thí nghiệm 1 Mạch điện được mắc như hình 25.2 sgk Đóng khóa K Hiện tượng :đèn 1 sáng lên ngay, đèn 2 sáng lên từ từ Giải thích: đóng K i tăng đột ngộttăng Xuất hiện dòng cảm ứngngược chiều với chiều dòng điện ban đầu nhỏ hơn dòng ban đầu đèn 2 sáng lên từ từ b.Thí nghiệm 2 Mạch điện như hình 25.3 sgk Hiện tượng : đèn lóe sáng rồi tắt Giải thích: Ngắt K i giảm đột ngộtF giảm xuất hiện dòng cảm ứng có chiều cùng với chiều dòng điện ban đầu lớn hơn i ban đầuđèn lóe sáng rồi tắt 2.Định nghĩa (sgk) - Trong các mạch một chiều, hiện tượng tự cảm thường xảy ra khi đóng mạch và ngắt mạch - Trong mạch điện xoay chiều luôn xảy ra hiện tượng tự cảm Dẫn dắt vấn đề: tương tự như hiện tượng cảm ứng điện từ, hiện tượng tự cảm cũng sinh ra một suất điện động gọi là suất điện động tự cảm Hoạt động 4: Suất điện động tự cảm Thời gian Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng Gv: Hãy định nghĩa suất điện động tự cảm? Gv: hãy nhắc lại công thức tính suất điện động tổng quát? Gv: giả sử sau khoảng thời gian cường độ dòng điện trong mạch biến thiên 1 lượng Gv: hãy xác định từ thông riêng của mạch? Gv: từ các công thức trên,hãy nêu biểu thức tính suất điện động tự cảm? Gv: dựa vào biểu thức (4) hãy phát biểu về độ lớn của suất điện động tự cảm? Suất điện động tự cảm là suất điện động sinh ra do hiện tượng tự cảm (4) Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên cường độ dòng điện trong mạch III Suất điện động tự cảm 1.Suất điện động tự cảm - là suất điện động sinh ra do hiện tượng tự cảm (4) Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên cường độ dòng điện trong mạch Dẫn dắt vấn đề: trong thí nghiệm 2 , khi ngắt ngóa K đèn lóe sáng rồi tắt chứng tỏ đã có một năng lượng giải phóng trong đèn.Năng lượng này là gì? Chúng ta sang phần 2 Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm Hoạt động 5. Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm. Ứng dụng Thời gian Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng Gv: ta trở lại với thí nghiệm 2 Khi chưa ngắt K,trong mạch có dòng điện, dòng điện này gây ra từ trường trong ống dây Sau khi ngắt K từ trường đó triệt tiêu nhưng đèn vẫn lóe sáng chứng tỏ đã có một năng lượng giải phóng trong đèn Năng lượng này là năng lượng đã được tích lũy trong ống dây hay chính là năng lượng từ trường của ống dây Gv: thế nào là năng lượng từ trường của ống dây tự cảm? Gv:Năng lượng từ trường được tính bằng công thức gì? -Gv yêu cầu Hs làm câu C3 Gv cho Hs tìm hiểu phần ứng dụng trong sgk về máy phát điện 1 chiều và xoay chiều NLTT của ống dây tự cảm là năng lượng đã được tích lũy trong ống dây khi có dòng điện chạy qua Hs tự tìm hiểu sgk 2.Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm NLTT của ống dây tự cảm là năng lượng đã được tích lũy trong cuộn dây tự cảm khi có dòng điện chạy qua IV . Ứng dụng (sgk) Hoạt động 6 Củng cố bài học _ cho Hs làm Bt trong phiếu học tập để củng cố bài học PHIẾU HỌC TẬP