Giáo án Vật lý 11 - CT nâng cao - Tiết 53 - Sự từ hóa của các chất. Sắt từ

Tiết: 53 Ngày soạn: / /2013 BÀI 34: SỰ TỪ HÓA CỦA CÁC CHẤT. SẮT TỪ Mục tiêu Kiến thức: - Trình bày được sự từ hóa các chất sắt từ, chất sắt từ cứng, chất sắt từ mềm. - Mô tả được hiện tượng từ trễ. - Nêu được một vài ứng dụng của hiện tượng từ hóa của chất sắt từ. Kỹ năng: - Giải thích sự nhiễm từ của các chất. - Giải thích hiện tượng từ trễ và ứng dụng của nó. Thái độ: Có thái độ nghiêm túc, tích cực, chủ động trong học tập, yêu thích môn học. Phương pháp Kết hợp phương pháp phát vấn và phương pháp thuyết trình và phương pháp trực quan. Chuẩn bị Giáo viên: Giáo án, SGK. TN sự nhiễm từ của sắt: nam châm, khung dây có lõi sắt. Học sinh: Chuẩn bị bài theo yêu cầu của giáo viên. - Ôn lại từ trường của dòng điện tròn, tương tác từ. Tiến trình lên lớp Ổn định lớp: Nắm sĩ số Lớp 11A: Kiểm tra bài cũ: Nêu đặc điểm của khung dây có dòng điện đặt trong từ trường? Bộ góp có tác dụng ntn đối với động cơ điện một chiều? Nội dung bài mới: Đặt vấn đề: Tại sao lại có nam châm điện và nam châm vĩnh cữu? Muốn biết được điều đó chúng ta tìm hiểu trong tiết hôm nay? Triển khai bài mới: HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY VÀ TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC Hoạt động 1: Tìm hiểu các chất thuận từ và nghịch từ HS tự đọc SGK nêu các kiến thức về chất thuận từ và nghịch từ + Nêu nguyên nhận của hiện tượng từ hóa các chất? HS: + Nguyên nhân của hiện tượng từ hóa ở các vật thuận từ và nghịch từ là do trong các phân tử của vật có các dòng điện kín. Các dòng điện này là do sự chuyển động của các electron trong nguyên tử tạo thành. + Khi các vật thuận từ và nghịch từ được đặt trong từ trường ngoài thì chúng bị từ hóa, nếu khử từ trường ngoài thì các vật này nhanh chóng trở lại trạng thái bình thường tức từ tính của chúng mất đi 1. Các chất thuận từ và nghịch từ - Các chất có tính từ hóa yếu gồm các chất thuận từ và nghịch từ. - Nguyên nhân của hiện tượng từ hóa ở các vật thuận từ và nghịch từ là do trong các phân tử của vật có các dòng điện kín. Các dòng điện này là do sự chuyển động của các electron trong nguyên tử tạo thành. - Khi các vật thuận từ và nghịch từ được đặt trong từ trường ngoài thì chúng bị từ hóa, nếu khử từ trường ngoài thì các vật này nhanh chóng trở lại trạng thái bình thường tức từ tính của chúng mất đi. Hoạt động 2: Tìm hiểu về các chất sắt từ GV: Yêu cầu học sinh quan sát hình 34.1a SGK, trình bày cho HS về chất sắt từ. Đặt câu hỏi, yêu cầu HS suy nghĩ trả lời: + Vì sao bình thường thanh sắt không có từ tính? + Nếu đặt thanh sắt trong từ trường ngoài thì các kim nam châm nhỏ có xu hướng sắp xếp như thế nào? GV: Mô tả hình 34.2 cho tất cả HS biết. Khi đó ta nói thanh sắt có từ tính hay thanh sắt bị từ hóa. 2. Các chất sắt từ - Sắt từ là các chất có tính từ hóa mạnh: sắt, niken, côban - Giải thích tính từ hóa mạnh của sắt: + Sắt có cấu trúc đặc biệt về phương diện từ. Một mẫu sắt được cấu tạo từ rất nhiều miền từ hóa tự nhiên và mỗi miền này có thể được coi như một “kim nam châm nhỏ”, sắp sếp hỗn độn. + Khi không có từ trường ngoài, các kim nam châm nhỏ sắp xếp hốn độn nên thanh sắt không có từ tính + Khi có từ trường ngoài, dưới tác dụng của từ trường ngoài, các kim nam châm nhỏ có xu hướng sắp xếp theo từ trường ngoài nên thanh sắt có từ tính. Hoạt động 3: Nam châm điện và nam châm vĩnh cửu GV: câu hỏi, yêu cầu HS trả lời: Cho dòng điện chạy qua một ống dây có lõi sắt thì lõi sắt có hiện tượng gì? HS: Lõi sắt bị từ hóa. Vì từ trường của dòng điện trong ống dây (từ trường ngoài) đã làm cho lõi sắt bị nhiễm từ. GV: Thông báo cho HS HS: Chú ý theo dõi và ghi nhận kiến thức 3. Nam châm điện. Nam châm vĩnh cửu - Cho dòng điện chạy qua một ống dây có lõi sắt, lõi sắt được từ hóa. Từ trường tổng hợp (từ trường ngoài và từ trường do sự từ hóa của lõi sắt) lớn gấp hàng trăm, hàng nghìn lần so với từ trường ngoài (từ trường khi không có lõi sắt) - Ống dây mang dòng điện có thêm lõi sắt gọi là một nam châm điện. Ngắt dòng điện trong ống dây thì từ tính của lõi sắt cũng bị mất rất nhanh. - Sắt từ mềm: là chất sắt từ mà từ tính của nó bị mất rất nhanh khi từ trường ngoài bị tiệt triêu - Thay lõi sắt bằng lõi thép. Thép trở thành một nam châm vĩnh cửu - Sắt từ cứng: chất sắt từ mà từ tính của nó tồn tại khá lâu sau khi từ trường ngoài bị triệt tiêu. Hoạt động 4: Tìm hiểu về hiện tượng từ trể và ứng dụng của nó GV: Nêu vấn đề: Cho dòng điện vào ống dây (trong có lõi thép) tăng từ 0 đến I nào đó. Ta hãy khảo sát sự phụ thuộc của từ trường lõi thép vào từ trường của dòng điện trong ống dây (từ trường ngoài). Sự phụ thuộc này được biểu diễn như hìn 34.2 GV: Yêu cầu học sinh quan sát chu trình từ trể trả lời câu hỏi. GV: Cho từ trường ngoài tăng từ 0 đến giá trị B0, từ trường của lõi thép tăng từ 0 đến B1. Sự phụ thuộc của từ trường lõi thép vào từ trường ngoài được biểu diễn bằng đường nào? HS: Bằng đường cong OAM. GV: Giảm từ trường ngoài từ B0 đến 0 nhưng vẫn giữ nguyên chiều của nó thì từ trường của lõi thép biến thiên như thế nào? HS: Từ trường của lõi thép cũng giảm nhưng không giảm theo đường MAO mà theo đường cong MP. GV: Điều đó chứng tỏ điều gì? HS: Từ trường ngoài bằng 0 nhưng từ trường của lõi thép vẫn còn khác 0. Nghĩa là từ trường của lõi thép giảm chậm hơn (trễ hơn) từ trường ngoài. GV:Đổi chiều dòng điện trong ống dây rồi cho từ trường ngoài tăng từ 0 đến B0, từ trường của lõi thép giảm theo đường cong PQN. Điểm Q trên đồ thị cho ta biết điều gi? GV: Yêu cầu HS nghiên cứu SGK và thực tế của bản thân nêu ứng dụng của các vật sắt từ. 2. Các chất sắt từ + Khi từ trường ngoài bằng 0 nhưng từ trường của lõi thép vẫn còn khác 0. Nghĩa là từ trường của lõi thép giảm chậm hơn (trễ hơn) từ trường ngoài. Hiện tượng này gọi là hiện tượng từ trể. Lõi thep trở thành 1 nam châm vĩnh cữu. + Tại Q cho thấy từ trường của lõi thép bằng 0, song khi đó từ trường ngoài có chiều ngược lại với với từ trường của lõi thép và có giá trị - Bc. Ta gọi Bc là từ trường kháng từ của lõi thép. + Nếu ta tiếp tục cho từ trường ngoài tăng từ - B0 đến B0 thì từ trường của lõi thép tăng theo đường NKLM. + Quá trình từ hóa của lõi thép xảy ra theo đường cong kín MQNLM, đường cong này gọi là chi trình từ trễ. 5. Ứng dụng của các vật sắt từ : SGK Củng cố: GV củng cố lại cho HS các kiến thức trọng tâm của bài. Tại sao sắt lại có tính từ hóa mạnh? Để có được nam châm điện có từ trường mạnh từ lõi thép tốt nhất nên làm bằng gì? 5. Dặn dò * Yêu cầu HS trả lời các câu hỏi cuối bài, câu 1,2,3 phần bài tập. Bài tập về nhà: 1/167 Bài mới: “Từ trường của trái đất” Thế nào là độ từ thiện, độ từ khuynh? Cực từ địa cực có trùng nhau hay không? Trình bày một số hiểu biết của em về bảo từ.