Giáo án Vật lý 11 - Tiết 46: Cảm ứng từ- Định luật am-pe

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) 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 giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung - 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. - 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), 1. Cảm ứng từ a.Thí nghiệm : - Thí nghiệm 1: Thay đổi I, giữ nguyên góc , l = 4cm. Ghi các giá trị tương ứng của lực từ. Lần thí nghiệm I (A) F (N) 1 60 0.08 0.0013 2 120 0.16 0.0013 3 180 0.24 0.0013 4 240 0.32 0.0013 Nhận xét: - Thí nghiệm 2: Thay đổi l, giữ nguyên góc , I = 120A. Ghi các giá trị tương ứng của lực từ. , I = 120A Lần thí nghiệm l (cm) F (N) 1 2 0.08 0.04 2 4 0.16 0.04 3 8 0.32 0.04 Nhận xét: - Thí nghiệm 3: Thay đổi , I = 300 A, l = 2 cm. Ghi các giá trị tương ứng của lực từ. I = 300A, l = 2cm Lần thí nghiệm F (N) 1 30 0.10 0.2 2 45 0.14 0.2 3 60 0.17 0.2 4 90 0.20 0.2 Nhận xét: Kết luận: = hằng số b. Nhận xét : 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) Hoạt động 3 (10p): Xây dựng khái niệm cảm ứng từ Hoạt động của thầy Hoạt động của trò Nội dung 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? Vậy ứng với các từ trường khác nhau thì tỉ số F/Ilsinα có khác nhau không? 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., đơn vị của B là Tesla, kí hiệu là T. - 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. c/ Độ lớn cảm ứng từ : +Đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực từ Hệ SI : đơn vị của B là Tesla(T) Hoạt động 4 (5p): Phát biểu định luật Am-pe và tìm hiểu nguyên lí chồng chất từ trường. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung - 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 Ghi nhớ, nhận biết đươc: + Định luật Am-pe. +Nguyên lí chồng chất từ trường 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 Hoạt động 5 (5p): Cũng cố và vận dụng kiến thức - Tự lực làm bài tập và câu hỏi SGK - Trình bày lời giải theo yêu cầu của GV Trả lời các câu hỏi : 4.14 Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường về mặt tác dụng lực B. Độ lớn của cảm ứng từ được xác định theo công thức phụ thuộc vào cường độ dòng điện I và chiều dài đoạn dây dẫn đặt trong từ trường C. Độ lớn của cảm ứng từ được xác định theo công thức không phụ thuộc vào cường độ dòng điện I và chiều đài đoạn dây dẫn đặt trong từ trường D. Cảm ứng từ là đại lượng vectơ 4.15 Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện trong đoạn dây. B. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều tỉ lệ thuận với chiều dài của đoạn dây. C. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều tỉ lệ thuận với góc hợp bởi đoạn dây và đường sức từ. D. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều tỉ lệ thuận với cảm ứng từ tại điểm đặt đoạn dây. Hướng dẫn về nhà : * Trả lời các câu hỏi và bài tập trong sách GK * Làm thêm các câu sau :4.16 đến 4.20 phần câu hỏi trắc nghiệm IV. RÚT KINH NGHIỆM