Giáo án Vật lý 11 KHTN - Chương VII: Từ trường

Ngày soạn : 20.1.2009 PHẦN I: ĐIỆN HỌC – ĐIỆN TỪ HỌC Chương VII. TỪ TRƯỜNG Mục tiêu của chương Trình bày được khái niệm cảm ứng từ (phương, chiều, độ lớn). Vận dụng được các công thức xác định lực từ tác dụng lên một đoạn dòng điện, công thức xác định lực Lorenxơ. Trình bày và vận dụng được quy tắc bàn tay trái. Mô tả được từ trường của một số dòng điện có dạng đơn giản, vận dụng được quy tắc nắm tay phải. Trình bày và vận dụng được công thức xác định mômen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện. Tiết: 44 TỪ TRƯỜNG I. MỤC TIÊU Kiến thức: - Nêu được khái niệm tương tác từ, từ trường, tính chất cơ bản của từ trường. - Trình bày được khái niệm cảm ứng từ (phương và chiều), đường sức từ, từ phổ, những tính chất của đường sức từ. - Trả lời được câu hỏi từ trường đều là gì và nêu được một ví dụ về từ trường đều. Kĩ năng: - Vẽ được các đường sức từ biểu diễn từ trường của thanh nam châm thẳng, nam châm hình chữ U. - Rèn luyện kĩ năng quan sát, nhận xét và tiến hành thí nghiệm. II. CHUẨN BỊ 1. GV: - Thanh nam châm, nam châm hình chữ U, kim nam châm (hay một chiếc la bàn), một đoạn dây dẫn, một bộ pin hay bộ ắc quy. Một bộ thí nghiệm về tương tác giữa hai dòng điện (hay đoạn video clip thí nghiệm về tương tác giữa hai dòng điện), một tờ bìa hay một tấm kính, mạt sắt. Dự kiến nội dung ghi bảng (HS tự ghi chép theo GV) 1. Tương tác từ a. Cực của nam châm - Nam châm thường gặp có 2 cực: cực Bắc (N), cực Nam (S) - Thực tế có nam châm có số cực lớn hơn hai nhưng không có nam châm nào có số cực là một số lẻ. b. Thí nghiệm về tương tác từ - Thí nghiệm hình 26.1 Tương tác giữa nam châm với nam châm: Các nam châm tương tác với nhau, các cực cùng tên thì đẩy nhau, các cực khác tên thì hút nhau. - Thí nghiệm Ơ-xtét (hình 26.2): tương tác giữa nam châm và dòng điện Cho một dòng điện chạy qua một dây dẫn gần một kim nam châm, nam châm bị lệch Þ dòng điện và nam châm có mối liên hệ chặt chẽ, dòng điện cũng có vai trò như một nam châm. - Thí nghiệm hình 26.3: tương tác giữa hai dòng điện Cho I1 chạy qua dây AB; I2 chạy qua dây CD +/ I1 = 0 hoặc I2 = 0: không có tương tác +/ : AB và CD hút nhau. +/ : AB và CD đẩy nhau. Nhận xét: Tương tác giữa nam châm với nam châm, giữa dòng điện với nam châm và giữa dòng điện với dòng điện đều gọi là tương tác từ.Lực tương tác trong các trường hợp đó gọi là lực từ. 2. Từ trường a. Khái niệm từ trường Xung quanh thanh nam châm hay xung quanh dòng điện có từ trường b. Điện tích chuyển động và từ trường Xung quanh điện tích chuyển động có từ trường. c. Tính chất cơ bản của từ trường Tính chất cơ bản của từ trường là nó gây ra lực từ tác dụng lên một nam châm hay một dòng điện đặt trong nó. d. Cảm ứng từ - Cảm ứng từ là một đại lượng vectơ kí hiệu đặc trưng cho từ trường về mặt gây ra lực từ. - Phương của nam châm thử nằm cân bằng tại một điểm trong từ trường là phương của vectơ cảm ứng từ của từ trường tại điểm đó . - Ta quy ước chiều từ cực Nam sang cực Bắc của nam châm thử là chiều của . - Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện ở điểm nào lớn hơn thì cảm ứng từ tại điểm đó lớn hơn. 3. Đường sức từ a. Định nghĩa Đường sức từ là đường được vẽ sao cho hướng của tiếp tuyến tại bất kì điểm nào trên đường cũng trùng với hướng của vectơ cảm ứng từ tại điểm đó. b.Các tính chất của đường sức từ -Tại mỗi điểm trong từ trường, có thể vẽ được một đường sức từ đi qua và chỉ một mà thôi. - Các đường sức từ là những đường cong kín. Trong trường hợp nam châm, ở ngoài nam châm các đường sức đi ra từ cực Bắc, đi vào ở cực Nam của nam châm - Các đường sức từ không cắt nhau. - Nơi nào các đường cảm ứng từ lớn hơn thì các đường sức từ ở đó vẽ mau hơn (dày hơn), nơi nào cảm ứng từ nhỏ hơn thì các đường sức từ ở đó vẽ thưa hơn. c. Từ phổ - Rắc mạt sắt lên một tấm bìa - Đặt tấm bìa lên một nam châm và gõ nhẹ Þ Các mạt sắt xếp thành những đường cong xác định. Þ Các "đường mạt sắt" cho ta hình ảnh các đường cảm ứng từ, đó là từ phổ của nam châm. 4. Từ trường đều - Một từ trường mà cảm ứng từ tại mọi điểm đều bằng nhau gọi là từ trường đều. - Ở khoảng giữa 2 cực nam châm hình móng ngựa, từ trường là đều, các đường cảm ứng từ song song và cách đều nhau. 2. HS: Ôn lại phần từ trường đã học ở THCS. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động của thầy Hoạt động của HS Hoạt động 1: Đặt vấn đề và vào bài mới(3 phút) GV: Giới thiệu bài mới: Ta đã biết xung quanh một hạt mang điện có một điện trường và thông qua điện trường này nó tương tác điện với một hạt mang điện khác. Vậy nếu 2 nam châm tương tác với nhau thì liệu chúng có tương tác thông qua một trường nào đó hay không? - Ghi tiêu đề lên bảng: Bài 26: Từ trường Hoạt động 2: Tìm hiểu tương tác từ GV: Lần lượt tiến hành TN giữa nam châm với nam châm, giữa nam châm với dòng điện và giưa dòng điện với dòng điện. Yêu cầu HS quan sát, thảo luận (2HS) và nhận xét hiện tượng? GV: Đặt câu hỏi: Các em có nhận xét gì về bản chất của các tương tác trong ba thí nghiệm trên? (GV gợi ý để HS thấy rằng các tương tác kia có cùng bản chất, đó là tương tác từ, lực tác dụng là lực từ) - Gọi một HS trả lời câu hỏi. Hoạt động 3: Tìm hiểu khái niệm từ trường. - GV đưa ra câu hỏi gợi ý để giúp học sinh suy luận: + Một vật gây ra lực hấp dẫn thì xung quanh vật đó có trường hấp dẫn, một vật gây ra lực điện thì xung quanh vật đó có điện trường. Theo các em xung quanh một vật gây ra lực từ thì sao? - GV nhận xét suy luận của HS, khẳng định suy luận đúng - GV lưu ý cho HS rằng nam châm và dòng điện đều gây ra lực từ, cho HS đưa ra kết luận về sự tồn tại của từ trường xung quanh nam châm và dòng điện - GV nêu câu hỏi: Hãy phát biểu định nghĩa dòng điện? - Gọi một HS trả lời - GV gợi ý, dẫn dắt vấn đề cho HS: dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện. Dòng điện gây ra từ trường. Ta có thể đưa ra kết luận gì về từ trường của dòng điện? - GV nêu câu hỏi: Tính chất cơ bản của từ trường là gì? Gọi một HS trả lời câu hỏi - GV thông báo cho HS biết: khi xét từ trường, người ta cũng dùng một đại lượng đặc trưng cho từ trường về mặt tác dụng lực từ, đó là cảm ứng từ. - GV tiến hành thí nghiệm kim nam châm nằm cân bằng trong từ trường, Yêu cầu HS quan sát, nhận xét - Yêu cầu HS nghiên cứu SGK nêu định nghĩa về phương và chiều của cảm ứng từ. GV thông báo định tính về độ lớn của cảm ứng từ - Yêu cầu HS vận dụng bài học trả lời muc C2 trong SGK Hoạt động 4: Tìm hiểu về đường sức từ - Yêu cầu HS nghiên cứu SGK phát biểu định nghĩa đường sức từ. - GV lưu ý cho HS là đối với nam châm thử, ta quy ước lấy chiều từ cực nam sang cực bắc là chiều của đường cảm ứng từ. - Yêu cầu HS nghiên cứu SGK nêu các tính chất của đường cảm ứng từ. - GV: Làm thí nghiệm : - Rắc mạt sắt lên một tấm bìa - Đặt tấm bìa lên một nam châm và gõ nhẹ Yêu cầu HS quan sát và nhận xét về hình dạng các đường mạt sát GV: thông báo đó chính là hình ảnh từ phổ của nam châm,GV có thể tiến hành thêm các thí nghiệm tương tự để HS thấy được từ phổ của nam châm hình chữ U, cuả từ trường giữa hai cực của hai thanh nam châm đặt gần nhau (như hình 26.6 và 26.7) - GV yêu cầu HS thảo luận trả lời C3 - GV bổ sung, làm rõ để HS phân biệt được từ phổ và các đường cảm ứng từ. Hoạt động 5: Tìm hiểu từ trường đều - GV cho HS tham khảo SGK nêu định nghĩa từ trường đều. - GV cho HS quan sát lại hình ảnh từ phổ của nam châm hình chữ U để HS thấy rằng các đường mạt sắc là các đường gần như song song và cách đều nhau, yêu cầu HS kết hợp với tính chất của đường sức từ để đưa ra kết luận về đường sức từ của từ trường đều Hoạt động 6: Vận dụng, tổng kết bài học - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi, làm các bài tập trong SGK - Cho bài tập về nhà - Ghi tiêu đề vào vở - HS quan sát thí nghiệm, thảo luận và rút ra nhận xét theo yêu cầu của GV TN hình 26.1: Hai cực cùng tên của hai nam châm gần nhau thì đẩy nhau, hai cực khác tên gần nhau thì chúng hút nhau Þ tương tác từ giữa hai nam châm TN hình 26.2: Dòng điện tác dụng lực lên nam châm Þ dòng điện đóng vai trò như nam châm. TN hình 26.3: Hai dòng điện cũng tương tác với nhau: 2 dòng điện cùng chiều thì hút nhau, ngược chiều thì đẩy nhau - HS suy nghĩ, trả lời câu hỏi của GV Các tương tác trên có cùng bản chất, đó là tương tác từ, lực tương tác trong các trường hợp trên là lực từ. HS suy luận và trả lời được rằng: - Xung quanh một vật gây ra gây ra lực từ thì có từ trường. - HS đưa ra kết luận: Từ trường tồn tại xung quanh nam châm và xung quanh dòng điện - HS trả lời câu hỏi theo yêu cầu của GV Là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện - HS suy luận dưới sự dẫn dắt của GV và đưa ra kết luận Từ trường của dòng điện thực chất là từ trường của các điện tích chuyển động tạo thành dòng điện đó. Vậy: Xung quanh điện tích chuyển động có từ trường. HS trả lời câu hỏi của GV: Gây ra lực từ tác dụng lên một nam châm hay một dòng điện đạt trong nó - Theo dõi bài giảng của GV - HS quan sát, nhận xét: kim nam châm thử nằm cân bằng ở các điểm khác nhau trong từ trường thì nói chung nó định hướng khác nhau. - HS nghiên cứu SGK, nêu định nghĩa về phương và chiều của cảm ứng từ, lưu ý về độ lớn của cảm ứng từ. - HS vận dụng định nghĩa về phương và chiều của cảm ứng từ trả lời C2. - HS nghiên cứu SGK phát biểu định nghĩa đường sức từ theo yêu cầu của GV. - HS nghiên cứu SGK nêu các tính chất của đường cảm ứng từ HS quan sát thí nghiệm và rút ra nhận xét: Þ Các mạt sắt xếp thành những đường cong xác định. - HS thảo luận, trả lời C3 - HS tham khảo SGK nêu định nghĩa từ trường đều. - HS quan sát, suy luận đưa ra kết luận: đường sức của từ trường đều là các đường thẳng song song và cách đều nhau, từ trường trong khoảng giữa hai cực của nam châm hình chữ U là từ trường đều. - Trả lời các câu hỏi trong SGK - Ghi bài tập về nhà vào vở. IV. RÚT KINH NGHIỆM V. BỔ SUNG Ngày soạn: 22/1/09 Tiết: 45 PHƯƠNG VÀ CHIỀU CỦA LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN I. MỤC TIÊU Kiến thức - Trình bày được phương của lực từ tác dụng lên một đoạn dòng điện. - Phát biểu được quy tắc bàn tay trái và vận dụng được quy tắc đó. Kĩ năng - Xác định được vectơ lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua được đặt trong từ trường đều. II. CHUẨN BỊ GV - Dụng cụ thí nghiệm như hình 27.1 SGK. - Dự kiến nội dung ghi bảng (HS tự ghi chép theo GV) Bài 27: PHƯƠNG VÀ CHIỀU CỦA LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN 1. Lực từ tác dụng lên dòng điện Thí nghiệm: hình 27.1 SGK 2. Phương của lực từ tác dụng lên dòng điện - Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dòng điện và cảm ứng từ tại điểm khảo sát. 3. Chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện Quy tắc bàn tay trái Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ đâm xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện, thì ngón cái choãi ra 900 chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện. HS: Ôn lại quy tắc bàn tay trái đã học ở lớp 9. III.TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động của thầy Hoạt động của trò Hoạt động 1: Tìm hiểu về phương và chiều của lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện - GV: Bố trí thí nghiệm hình 27.1. Nói cho HS mục đích của thí nghiệm là rút ra kết luận về phương và chiều của lực từ tác dụng lên một đoạn dòng điện đặt trong từ trường nhưng khó có thể tiến hành thí nghiệm với chỉ một đoạn dòng điện nên ta phải làm thí nghiệm với khung dây. Chỉ cho HS thấy rằng, cạnh khung dây chịu tác dụng của lực từ (cạnh nằm ngang ở phía dưới) không đặt quá sâu vào bêb trong nam châm hình chữ U nên dù làm thí nghiệm với khung dây nhưng thật ra chỉ có lực từ tác dụng lên một cạnh của khung là đáng kể.Mặt phẳng khung dây được đặt vuông góc với đường sức từ của nam châm. - GV: tiến hành thí nghiệm như trong SGK, yêu cầu HS quan sát và nhận xét. - GV nêu câu hỏi: + Tại sao khung lại bị kéo xuống? + Qua tư thế của khung dây trong thí nghiệm, ta có thể kết luận gì về phương của lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện AB? .GV nhận xét câu trả lời của HS sau đó kết luận như SGK. - Gọi một HS trả lời C1 Hoạt động 2: Tìm hiểu chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện - Gợi ý cho HS về chiều của lực từ, chiều của dòng điện, chiều của cảm ứng từ hay chiều của đường sức từ, sử dụng phép thử với bàn tay trái, yêu cầu HS phát biểu quy tắc xác định chiều của lực từ - Quy tắc bàn tay trái. - Nhận xét câu trả lời của HS. - Đưa hình ảnh quy tác bàn tay trái và nêu quy tắc bàn tay trái (SGK) . Hoạt động 3: Vận dụng, củng cố và giao nhiệm vụ về nhà - Gọi HS phát biểu lại quy tắc bàn tay trái - Yêu cầu HS trả lời các câu hỏi trong SGK - Giao bài tập về nhà - Quan sát thí nghiệm, rút ra nhận xét Khi cho dòng điện chạy qua khung. Þ khung không bị lêch khỏi mặt phẳng thẳng đứng, chỉ bị kéo xuống. HS trả lời câu hỏi của GV: do lực từ tác dụng lên cạnh AB của khung. - HS đưa ra kết luận về phương của lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện: phương thẳng đứng,là phương vuông góc với AB và cả với đường sức từ. * Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dòng điện và cảm ứng từ tại điểm khảo sát. - HS trả lời theo yêu cầu của GV. - HS phát biểu quy tắc theo ý hiểu. - HS ghi nhớ. * Quy tắc bàn tay trái: đặt bàn tay trái duỗi thẳng để cho các đường cảm ứng từ xuyên vào lòng bàn tay và chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều dòng điện. Khi đó ngón tay cái choãi ra 900 sẽ chỉ chiều lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn. - HS phát biểu lại theo yêu cầu của GV - Trả lời câu hỏi trong SGK. - ghi bài tập về nhà. IV. RÚT KINH NGHIỆM V. BỔ SUNG Ngày soạn: 24/1/09 Tiết:46 CẢM ỨNG TỪ- ĐỊNH LUẬT AM-PE MỤC TIÊU Kiến thức - Phát biểu được định nghĩa và nêu được ý nghĩa của cảm ứng từ. - Viết được công thức của định luật Am-pe về lực từ tác dụng lên một đoạn dòng điện Kĩ năng Vận dụng được định luật Am-pe. II. CHUẨN BỊ 1.GV - Bộ thí nghiệm nghiên cứu lực từ tác dụng lên dòng điện - Phiếu học tập (3 loại phiếu ghi kết quả thí nghiệm sự phụ thuộc của F vào I, l, α) Dự kiến nội dung ghi bảng (HS tự ghi theo GV) Bài 28: CẢM ỨNG TỪ- ĐỊNH LUẬT AM-PE 1. Cảm ứng từ a.Khảo sát độ lớn của lực từ Ghi theo các phiếu học tập1,2,3 Kết luận: F~I.l.sinα b. Cảm ứng từ Ứng với mỗi từ trường thì tỉ số F/ I .l.sinα là một hằng số, nhưng với các từ trường khác nhau thì hằng số đó là khác nhau. Hằng số này càng lớn thì lực từ càng lớn. F/ I .l.sinα đặc trưng cho mỗi từ trường về phương diện tác dụng lực và được gọi là cảm ứng từ, kí hiệu là và ||= F/ I .l.sinα Nếu trong từ trường không đều thì thay đổi và đặc trưng cho mỗi điểm trong từ trường. là vectơ, đơn vị của là Tesla, kí hiệu là T (trong hệ SI) 2. Định luật Am-pe Công thức định luật Am-pe: F= BIlsinα Trong đó: là cảm ứng từ tại vị trí đặt đoạn dây có dòng điện chạy qua, I là cường độ dòng điện trong dây dẫn, l là chiều dài đoạn dây và α là góc tạo bởi dòng điện I và vectơ . 3. Nguyên lí chồng chất từ trường Từ trường tuân theo nguyên lí chồng chất từ trường 2. HS - Ôn tập kiến thức về phương, chiều lực từ tác dụng lên dòng điện. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1: Kiểm tra bài củ (5p) Yêu cầu HS dùng quy tắc bàn tay trái xác định chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện trong các trường hợp sau: I I Hoạt động 2 (20p): Khảo sát độ lớn của lực từ Hoạt động của trò Hoạt động của thầy - Trả lời: +Có thể phụ thuộc I, l +Trong thí nghiệm ta đo F khi thay đổi một đại lượng, còn giữ nguyên các đại lượng khác. - Thảo luận theo nhóm, phân tích và đưa ra nhận xét: + F ~ I + F ~ l + F ~ sinα - HS trả lời: F~I.l.sinα + Biểu diễn bằng biểu thức F= BIlsinα (B là hệ số tỉ lệ), - Đặt vấn đề: Bài trước chúng ta đã tìm hiểu về phương và chiều của lực từ, bây chừ chúng ta sẽ đi khảo sát độ lớn của lực từ tác dụng lên dòng điện. - Đặt câu hỏi: +Độ lớn của lực từ phụ thuộc vào các yếu tố nào? + Làm thế nào khảo sát sự phụ thuộc của F vào I, l, α? - Yêu cầu HS tiến hành thí nghiệm theo 3 nhóm( nhóm 1 nghiên cứu sự phụ thuộc của F vào I, nhóm 2: F vào l, nhóm 3: F vào α), ghi số liệu đo được vào phiếu học tập.(Lưu ý từ trường không đổi) - Yêu cầu HS thảo luận trong nhóm, phân tích số liệu thu được, (Nếu không có dụng cụ thí nghiệm, GV yêu cầu HS sử dụng bảng kết quả thí nghiệm trong SGK) đưa ra nhận xét về sự phụ thuộc của F vào I, l, α, suy nghĩ xem liệu sự phụ thuộc này có tuân theo quy luật nào không? - Hỏi: +Như vậy có thể rút ra mối quan hệ phụ thuộc của F vào ba đại lượng này như thế nào? + Biểu diễn mối quan hệ này bằng biểu thức toán ? - GV làm rõ cho HS: nói cách khác với một từ trường không đổi thì F/Ilsinα = B có giá trị không đổi. Hoạt động 3 (10p): Xây dựng khái niệm cảm ứng từ Hoạt động của trò Hoạt động của thầy - HS tiến hành thí nghiệm, và trả lời: F~I.l.sinα nhưng nếu I nuôi nam châm tăng thì F tăng và ngược lại. - HS trả lời: khác nhau - Trả lời: đặc trưng cho mỗi từ trường về phương diện tác dụng lực lớn hay nhỏ. - Hỏi: Khi thay đổi độ lớn của từ trường đang dùng (bằng cách thay đổi I nuôi nam châm điện), thì liệu ứng với các từ trường khác nhau, mối quan hệ trên có thay đổi không? - Hỏi: Vậy ứng với các từ trường khác nhau thì tỉ số F/Ilsinα có khác nhau không? - Hỏi: Như vậy B=F/Ilsinα có ý nghĩa như thế nào với từ trường? - Thông báo: ta gọi đại lượng B là độ lớn của cảm ứng từ của từ trường tại điểm khảo sát, công thức B=F/Ilsinα. Trong hệ SI, đơn vị của B là Tesla, kí hiệu là T. Hoạt động 4 (5p): Phát biểu định luật Am-pe và tìm hiểu nguyên lí chồng chất từ trường. Hoạt động của trò Hoạt động của thầy - Ghi nhớ, nhận biết đươc: + Định luật Am-pe. +Nguyên lí chồng chất từ trường. - Thông báo: Trong thực tế, ta thường gặp trường hợp cần xác định lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện đặt trong từ trường đều hay có thể coi là đều Biểu thức tính F= BIlsinα. (công thức định luật Am-pe) α: là góc tạo bởi đoạn dòng điện và - Trình bày nội dung nguyên lí chồng chất từ trường cho HS. Hoạt động 5 (5p): Cũng cố và vận dụng kiến thức,giao nhiệm vụ về nhà Hoạt động của trò Hoạt động của thầy - Tự lực làm bài tập và câu hỏi SGK - Trình bày lời giải theo yêu cầu của GV - Ghi bài tập về nhà. - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi 1,2, giải bài tập 1,2,3 trog SGK - Hướng dẫn, giải đáp - Yêu cầu HS về nhà làm bài tập 4,5/147SGK IV. RÚT KINH NGHIỆM V. BỔ SUNG Ngày soạn : 26/2/09 Tiết: 47 TỪ TRƯỜNG CỦA MỘT SỐ DÒNG ĐIỆN CÓ DẠNG ĐƠN GIẢN I. MỤC TIÊU Kiến thức - Trình bày được về: +Dạng các đường sức từ và quy tắc xác định chiều các đường sức từ của dòng điện thẳng dài, dòng điện tròn. +Dạng các đường sức từ ở bên trong và bên ngoài một ống dây có dòng điện, quy tắc xác định chiều của các đường sức từ bên trong ống dây - Viết đúng công thức tính cảm cảm ứng từ của dòng điện thẳng, dòng điện tròn và công thức xác định chiều các đường cảm ứng từ bên trong ống dây dài mang dòng điện. Kĩ năng - Áp dụng được các quy tắc vẽ được các đường sức từ biểu diễn từ trường của dòng điện thẳng dài, dòng điện tròn, của ống dây có dòng điện chạy qua. - Xác định được độ lớn, phương, chiều của vectơ cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường gây bởi dòng điện thẳng dài, tại tâm dòng điện tròn và tại một điểm trong long ống dây có dòng điện chạy qua. II. CHUẨN BỊ 1. GV - Dụng cụ thí nghiệm: khung dây tròn, kim nam châm, ống dây, mạt sắt, dòng điện thẳng. - Một số hình ảnh trong SGK, một số đoạn phim thí nghiệm trên máy vi tính. - Dự liến nội dung ghi bảng (HS tự ghi theo GV) Bài 29: TỪ TRƯỜNG CỦA MỘT SỐ DÒNG ĐIỆN CÓ DẠNG ĐƠN GIẢN 1. Từ trường của dòng điện thẳng a. Thí nghiệm: b. Đường sức từ: Quy tắc nắm tay phải:SGK c. Công thức: ; r là khoảng cách từ điểm khảo sát đến dòng điện 2. Từ trường của dòng điện tròn a. Thí nghiệm: b. Đường sức từ: Quy tắc SGK c. Công thức: ; N: số vòng dây, R: bán kính của dòng điện, I: cường độ dòng điện. 3. Từ trường của dòng điện trong ống dây a. Thí nghiệm: b. Đường sức từ: Quy tắc SGK c. Công thức: ; n: số vòng dây trên một mét chiều dài của ống Vận dụng 2. HS Ôn lại từ trường, cảm ứng từ, đường sức từ. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC Hoạt động 1(5p): Kiểm tra bài củ, đặt vấn đề vào bài mới Hoạt động của trò Hoạt động của thầy - Trả lời: + Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường về mặt gây ra lực từ. + Phương của vectơ cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường là phương của nam châm thử nằm cân bằng tại điểm đó và chiều của vectơ cảm ứng từ là chiều từ cực nam sang cực bắc của nam châm thử. - Nhận xét câu trả lời của bạn - Ghi tiêu đề vảo vở. - Nêu câu hỏi: + Định nghĩa cảm ứng từ? + Phương và chiều của vectơ cảm ứng từ được xác định như thế nào? - Goi 1 HS lên bảng trả lời - Gọi một HS khác nhận xét câu trả lời - Nhận xét câu trả lời của HS và cho điểm. - Giới thiệu bài mới: Các em đã biết: Dòng điện sinh ra từ trường.Từ trường được biểu diễn bằng các đường sức từ. Từ trường phụ thuộc vào các dạng mạch điện nên đường sức từ cũng phụ thuộc vào dạng mạch điện. Ở bài này ta sẽ xét đường sức từ của các mạch điện có dạng đơn giản khác nhau. - Ghi tiêu đề lên bảng Hoạt động 2 (10p): Tìm hiểu từ trường của dòng điện thẳng Hoạt động của trò Hoạt động của thầy - Quan sát dụng cụ thí nghiệm và trả lời câu hỏi: Dòng điện thẳng là dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài vô hạn. - Quan sát hình ảnh từ phổ, trả lời câu hỏi + Từ phổ là hình ảnh các đường mạt sắt. Từ phổ cho biết dạng của đường sức từ. - Quan sát, thảo luận và rút ra nhận xét + Là những đường tròn đồng tâm, tâm là giao điểm của dòng điện với mặt phẳng - Thảo luận, trình bày các cách xác định chiều của đường sức từ + HS quan sát, thảo luận, rút ra nhận xét: kim nam châm nằm tiếp tuyến với đường tròn, chiều của kim nam châm cho biết chiều của đường sức từ. + Dùng quy tắc nắm tay phải + Quy tắc đinh ốc 1 -Đọc SGK, nêu công thức tính cảm ứng từ B: cảm ứng từ (T) r: khoảng cách từ dòng điện đến điểm khảo sát (m). I: cường độ dòng điện (A) - Nêu câu hỏi: + Thế nào là dòng điện thẳng? - Giới thiệu dụng cụ TN về dòng điện thẳng và hạn chế của TN. - Cho HS quan sát hình ảnh của từ phổ phóng to (giới thiệu lại cách tạo ra từ phổ). - Hỏi: Từ phổ là gì?gọi một HS trả lời. - Yêu cầu HS tiến hành TN về từ phổ của dòng điện thẳng (hoặc biểu diễn TN cho HS thấy) như hình 29.1 SGK.Yêu cầu HS quan sát, thảo luận và rút ra nhận xét về dạng đường sức từ của dòng điện thẳng. - Nhận xét câu trả lời của HS, rút ra nhận xét về đường sức từ + Đường sức từ là đường cong có hướng. Từ phổ mới cho biết dạng đường sức từ. Vậy làm thế nào để xác định chiều đường sức từ. -Yêu cầu HS thảo luận các cách xác định chiều của đường sức từ. + Gợi ý: Đưa hình ảnh để HS quan sát (hoặc cho HS xem đoạn phim khi đặt nam châm thử tại các điểm khác nhau trong từ trường), yêu cầu HS thảo luận, nhận xét về phương và chiều của kim nam châm tại các điểm đó. - GV nhận xét, đưa ra hình ảnh minh họa và kết luận các quy tắc xác định chiều của đường cảm ứng từ - Yêu cầu HS đọc SGK nêu công thức tính cảm ứng từ - Nhận xét công thức: I ~ B, B ~ 1/r - Cho HS trả lời C1 SGK Hoạt động 3 (10p): Tìm hiểu từ trường của dòng điện tròn Hoạt động của trò Hoạt động của thầy - HS thảo luận, đưa ra nhận xét - Thảo luận tìm cách xác định chiều của đường sức từ + Dùng nam châm thử + Quan sát hình vẽ và phát biểu theo ý hiểu + Phát biểu quy tắc đinh ốc 2 - Ghi nhớ - Trả lời C2 - Giới thiệu dòng điện tròn, dụng cụ thí nghiệm - Tiến hành TN từ phổ của dòng điện tròn hình 29.5 SGK. 29.5 SGK. Yêu cầu HS quan sát từ phổ, thảo luận theo nhóm đưa ra nhận xét về dạng các đường sức từ (Nếu không có thí nghiệm, GV có thể dung các ảnh chụp trong SGK cho HS nhận xét và phát biểu). - Nhận xét câu trả lời của HS, bổ sung, kết luận: Đường sức từ là những đường cong.Càng gần tâm O độ cong càng giảm. Tại O đường sức từ là đường thẳng. Nêu câu hỏi: Làm thế nào để xác định được chiều của đường sức từ? + Gợi ý và yêu cầu HS trình bày cách xác định chiều của đường sức từ + Đưa hình ảnh quy tắc nắm tay phải, yêu cầu HS phát biểu theo ý hiểu - Nêu quy tắc nắm tay phải như SGK - Thông báo công thức tính cảm ứng từ tại tâm của dòng điện và các đại lượng có trong công thức, lưu ý đơn vị đo cho HS. - Nêu câu hỏi C2, yêu cầu HS trả lời Hoạt động 4 (10p): Tìm hiểu từ trường của dòng điện trong ống dây Hoạt động của trò Hoạt động của thầy - HS làm TN theo nhóm hoặc có thể thông qua hình vẽ 29.9 SGK thảo luận và nhận xét: + Bên trong ống dây, các đường sức song song và cách đều nhau, do đó từ trường đều + Ở ngoài ống dây, đường sức từ giống như đường sức từ của nam châm thẳng - Thảo luận và đưa ra cách xác đinh: + Dùng nam châm thử + Quy tắc nắm tay phải + Quy tắc đinh ốc 2 - Ghi nhớ - Trả lời C3. - Nếu có thời gian làm TN hình 29.8 SGK. Nếu kg có thời gian GV giới thiệu hình ảnh 29.9 SGK và cho HS thảo luận, nhận xét về dạng của các đường sức từ ở bên trong và bên ngoài ống dây ( Gợi ý xét bên trong và bên ngoài ống dây đường sức có đặc điểm gì?) - Hỏi: Làm thế nào để xác định chiều của đường sức từ? Gợi ý: dòng điện trong ống dây là tập hợp của nhiều dây điện tròn có chiều giống nhau. Bên ngoài ống dây và bên trong ống dây các đường sức từ có