Giáo án Vật lý 11 - Tiết 47 - Từ trường của một số dòng điện có dạng đơn giản

TIET 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. 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 thầy Hoạt động của trò Nội dung - Nêu câu hỏi: - 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 - 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. + Định nghĩa cảm ứng từ? + Phương và chiều của vectơ cảm ứng từ được xác định như thế nào? Hoạt động 2 (10p): Tìm hiểu từ trường của dòng điện thẳng Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung - 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 - 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) 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 Hoạt động 3 (10p): Tìm hiểu từ trường của dòng điện tròn Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung - 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 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 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. Hoạt động 4 (10p): Tìm hiểu từ trường của dòng điện trong ống dây Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung - 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 chiều như thế nào? Nhận xét câu trả lời của HS và kết luận - Thông báo công thức tính cảm ứng từ trong ống dây và các đại lượng trong công thức, lưu ý đơn vị cho HS. - Nêu câu hỏi C3 - 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. 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 Hoạt động 6: Vận dụng, củng cố, giao nhiệm vụ về nhà - Nhắc lại các quy tắc và công thức .- Nêu các câu hỏi TNKQ . Phân tích, đưa ra đáp án - Yêu cầu HS ghi BT về nhà .- Chuẩn bị bài: Bài tập về từ trường IV. RÚT KINH NGHIỆM