Giáo án Vật lý 11 - Tiết 58, 59 - Hiện tượng cảm ứng điện từ

Tiet 58,59 : Hiện tượng cảm ứng điện từ - . CHƯƠNG V: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Mục tiêu của chương: Trình bày được khái niệm từ thông. Vận dụng được công thức xác định suất điện động cảm ứng trong trường hợp mạch điện kín và trong trường hợp một đoạn day dẫn thẳng chuyển động trong từ trường. Trình bày và vận dụng được định luật Lentz và quy tắc bàn tay phải. Vận dụng được công thức xác định suất điện động tư cảm. Vận dụng được công thức xác định năng lượng trong ống dây mang dòng điện và năng lượng điện trường. Tiết 58,59 HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG. I.Mục tiêu: 1. Kiến thức: Hiểu được mục đích các thí nghiệm về sự biến thiên của từ trường. Phát biểu được định nghĩa và ý nghĩa từ thông. Nắm được hiện tượng cảm ứng điện từ, dòng điện cảm ứng. Trình bày được định luật Faraday, định luật Lentz. 2. Kĩ năng: Phân biệt được hiện tương cảm ứng điện từ, dòng điện cảm ứng, suất điện động cảm ứng trong mạch kín. Vận dụng được định luật Lentz xác định chiều dòng điện cảm ứng. Vận dụng được công thức xác định suất điện động cảm ứng. II.Chuẩn bị 1.Giáo viên: a. Kiến thức và đồ dùng: Chuẩn bị các TN 38.1; 38.2; 38.4: Một ống dây. Một thanh nam châm. Một điện kế. Một vòng day. Biến trở. Ngắt điện. Một bộ pin hay ácquy. b.Phiếu học tập: c. Nội dung ghi bảng: 2. Học sinh: Ôn lại những kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ đã học ở lớp 9. III. Tổ chức hoạt động dạy-học: Hoạt động 1: ( phút): Thí nghiệm: Tìm hiểu mục đích hai TN. Hđộng của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ĐVĐ: Như các em đã biết: Dòng điện sinh ra từ trường. Vậy từ trường có thể sinh ra dòng điện hay không? Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu trong bài này. Ghi tên bài/tiết dạy lên bảng. Trình bày TN1 ( 38.1:) Bố trí TN như hình 38.1: GV làm TNmẫu. Hướng dẫn HS làm TN Yêu cầu HS quan sát :Khi nào kim điện kế lệch khỏi số 0? Khi nào thì kim điện kế không bị lệch khỏi số 0? Hỏi: khi nào trong ống dây có dòng điện chạy qua? GV kết luận 1: khi biết số đường sức từ qua ống dây thay đổi thì có dòng điện qua ống dây. Trình bày TN2: Bố trí TN như sơ đồ ( 38.2) H: khi di chuyển con chạy, trong ống dây xuất hiện dòng điện. Vì sao? Sau khi các nhóm đã đưa ra câu trả lời, GV nhận xét và đưa ra kết luận 2: khi di chuyển con chạy, từ trường trong ống dây thay đổi, nên số đường sức từ qua vòng dây biến đổi làm xuất hiện dòng điện trong vong dây. Gọi HS nhắc lại. Cho các nhóm thảo luận và trả lời câu C1/18-sgk Tổng hợp, nhận xét câu trả lời của các nhóm và đưa ra câu trả lời đúng nhất, nếu sai. Sau khi trình bày xong 2 TN GV nêu lại mục đích TN cho HS khắc sâu: Từ trường biến thiên sinh ra dòng điện. HS ghi tên bài/ tiết dạy vào vở Hoạt động theo nhóm. HS quan sát TN mẫu. Làm TN theo nhóm. Nhóm 1 (2,3,4) trả lời Các nhóm khác bổ sung, nhận xét câu trả lời, hoặc trả lời lại nêu sai. HS nhắc lại. Từng nhóm bố trí TN dưới sự hướng dẫn của GV. Quan sát và trả lời câu hỏi của GV. Nhóm 3 (1,2,4) trả lời. (có thể gọi hai nhóm cùng trả lời) Các nhóm khác bổ sung ý kiến, hoặc trả lời lại, nếu sai. HS nhắc lại kết luận 2 mà GV vừa nêu. Các nhóm thảo luận và đưa ra câu trả lời: Khi đóng hay mở ngắt điện thì từ trường trong ống dây biến đổi, nghĩa là số đường sức từ qua vòng dây biến đổi thì trong ống xuất hiện dòng điện 1.Thí nghiệm a.Thí nghiệm 1 Sơ đồ : Thí nghiệm về cảm ứng điện từ Nhận xét Khi ống dây ra xa nam châm , số đường sức qua ống dây giảm đi Khi nam châm lại gần ống dây, số đường sức qua ống dây tăng đi Þ Khi số đường sức qua ống dây biến đổi thì kim điện kế lệch khỏi vạch 0 Nhận xét : :Từ trường không sinh ra dịng điện nhưng khi số đường sức đi qua ống dây thay đổi thì chiều dòng điện qua ống dây Thí nghiệm 2 Sơ đồ Nhận xét : Từ trường không sinh ra dòng điện nhưng khi số đường sức đi qua ống dây thay đổi thì chiều dòng điện qua ống dây Hoạt động 2:( phút): Tìm hiểu khái niệm từ thông. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung a. Khái niệm từ thông Mô tả và vẽ hình 38.3 lên bảng. Ta đặt: F = BS cosa Kết luận: F đgl cảm ứng từ thông qua diện tích S, gọi tắt là từ thông. Gọi HS nhận xét CT tính từ thông? GV lưu ý HS: để cho đơn giản thì quy ước chon chiều sao cho a là một góc nhọn. Vậy F là một đại lượng dương. H: từ thông có ý nghĩa như thế nào? Chúng ta sang phần b (ghi lên bảng) b. Ý nghĩa từ thông: Dẫn : theo đ/n: khi a = 0, lấy S= 1 thì F =? H: điều đó có ý nghĩa gì? Kết luận: khái niệm từ thông dùng để diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó. Để khẳng định, nêu câu C2/185-sgk? GV kết luận: chỉ đúng trong trường hợp : S được đặt vuông góc vơi đường sức từ. c. Đơn vị : GV thông báo Theo dõi và vẽ hình vào vở. HS ghi CT: F = BS cosa vào vở. Nhận xét: F có thể âm, có thể dương, tuỳ thuộc vào chiều của vectơ pháp tuyến Ghi vào vở Trả lời: F = B. Trả lời: Từ thông qua diện tích S bằng số đường sức từ xuyên qua diện tích S dặt vuông góc với đường sức. HS1trả lời: từ thông qua diện tích S bằng số đường sức từ qua diện tích S trong trường hợp S được đặt vuông góc vơi đường sức từ. HS2 nhận xét câu trả lời của bạn. HS ghi đơn vị vào vở. 2. Khái niệm từ thông ; a/ Định nghĩa :F =BScosa a a b/ Ý nghĩa : Từ thông F là đại lượng vô hướng, F > 0 khi a nhọn v F < 0 khi a t Khi a = 900 ( mặt S song song với các đường cảm ứng từ ) thì F = 0 Khi a = 0 ( & cùng hướng ) thì F = B.S ( cực đại ) 3) Ý nghĩa của từ thông Khi a = 0 ( & cùng hướng ) thì F = B.S ( cực đại ) Lấy S = 1 thì f = B. đẳng thức này gợi ý ta đưa ra qui định là vẽ các đường sức từ sao cho số từ xuyên qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với đường sức thì bằng cảm ứng từ b. nếu vậy, từ thông bằng số đường sức xuyên qua diện tích S đặt vuông góc với đường sức. Đó là ý nghĩa của từ thông. c. Đơn vị từ thông: Trong hệ SI: Wb (đọc là vêbe) Hoạt động 3:( phút): Hiện tượng cảm ứng điện từ . Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung Nêu câu hỏi: Tìm hiểu đặc điểm của từ thông trong các TN trên khi xuất hiện dòng điện trong mạch kín? - Gợi ý cho HS nếu cần. - Yêu cầu HS nêu kết luận chung. - Nêu câu hỏi: Dòng điện cảm ứng là gì? - Hướng dẫn HS hình thành khái niệm suất điện động cảm ứng: Trong mạch điện kín có dòng điện => phải tồn tại suất điện động => suất điện động cảm ứng. - Nêu câu hỏi: Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? Xuất hiện khi nào? - Phân tích, trả lời câu hỏi: + TN 1a): nam châm ra xa ống dây => số đường sức từ qua ống dây giảm => từ thông giảm. + TN 1b): nam lại gần ống dây => số đường sức từ qua ống dây tăng => từ thông tăng. + TN 2: Dịch chuyển con chạy => từ trường do ống dây sinh ra thay đổi => từ thông tăng. - Kết luận: Khi từ thông qua mạch điện kín thay đổi thì trong mạch xuất hiện dòng điện. - Đọc SGK và trả lời: Dòng điện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch điện kín gọi là dòng điện cảm ứng. - Theo sự hướng dẫn của GV, ghi nhận khái niệm suất điện động cảm ứng. - Suy nghĩ và trả lời: Hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. Xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch điện kín. 3. Hiện tượng cảm ứng điện từ a.Dòng điện cảm ứng Dòng điện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch điện kín gọi là dịng điện cảm ứng b.Suất điện động cảm ứng Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch điện kín, thì trong mạch suất hiện động cảm ứng Hiện tượng xuất hiện động cảm ứng được gọi là hiện tượng cảm ứng từ Hoạt động 3:( phút):Chiều dòng điện cảm ứng Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung - Thực hiện TN phụ: mắc ống dây nối tiếp với điện kế và nối hai đầu mạch điện vừa mắc vào hai cực của acquy. + Yêu cầu HS quan sát. + Nêu câu hỏi: Nhận xét sự tương ứng của chiều dòng điện qua điện kế và phía lệch của kim điện kế? - Thực hiện TN hình 38.5 SGK + Yêu cầu HS quan sát. + Nêu câu hỏi: Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong ống dây? + Gợi ý để HS nhận ra rằng tương ứng với chiều dòng điện cảm ứng qua ống dây sẽ xác định được các cực của ống dây. - Hướng dẫn HS nhận ra: + TN 38.5a) khi đưa nam châm lại gần ống dây => từ thông xuyên qua ống dây tăng => từ trường do dòng điện cảm ứng sinh ra ngăn cản nam châm lại gần ống dây. + TN 38.5b) khi đưa nam châm ra xa ống dây => từ thông xuyên qua ống dây giảm => từ trường do dòng điện cảm ứng sinh ra ngăn cản nam châm ra xa ống dây. - Yêu cầu HS rút ra kết luận và phát biểu ĐL Len-xơ. - Quan sát GV thực hiện TN và nhận biết sự tương ứng của chiều dòng điện qua điện kế và phía lệch của kim điện kế. - Quan sát GV thực hiện TN hình 38.5 SGK: +Quan sát TN. +Dựa vào phía lệch của kim điện kế => chiều dòng điện qua điện kế => chiều dòng điện cảm ứng qua ống dây. +Nghe gợi ý của GV, dựa vào chiều dòng điện cảm ứng qua ống dây => xác định các cực của ống dây. +Nghe hướng dẫn của GV để rút ra các nhận xét. Rút ra kết luận và phát biểu ĐL Len-xơ: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó. 4. Chiều dòng điện cảm ứng a/ TN: Xác định chiều dòng điện như h 38.5 b/ Nhận xét *NC lại gần ống dây : d.đ c.ư cò chiều muốn chống lại “ ngăn cản “NC lại gần *NC ra xa ống dây : d.đ c.ư cò chiều muốn chống lại “ ngăn cản “NC lại gần c/ Định luật Len –xơ : Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó Hoạt động 5 : (phút ) Định luật Fara day Hoạt động của giáo viên Hđộng của học sinh Nội dung - Thông báo nội dung định luật Fa-ra-đây. + Yêu cầu HS phát biểu ĐL. + Yêu cầu HS viết biểu thức của ĐL và giải thích các đại lượng có trong công thức - Đọc SGK phần ĐL Fa-ra-đây: + Phát biểu nội dung định luật. + Phát biểu CT của định luật và giải thích các đại lượng có trong CT 5. Định luật Fara day Độ lớn của suất điện động cảm ứng (ec)trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông + Nếu trong thời gian đủ nhỏ , từ thông biên thiên một lượng thì là tốc độ biến thiên của từ thông suất điện động cảm ứng trong một vòng dây : Nếu khung dây có N vòng thì suất điện động cảm ứng trong khung dây : Hoạt động 7: Vận dụng, củng cố kiến thức. Giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Làm việc cá nhân, suy nghĩ và phát biểu trả lời các câu hỏi. - Ghi nhớ dặn dò của GV. - Yêu cầu HS trả lời các câu hỏi 1, 2, 3, 4 SGK. Nhận xét câu trả lời. - Làm BT trong tài liệu kèm theo - Yêu cầu HS về nhà trả lời câu hỏi 5, 6 SGK và làm các bài tập 1 => 7 SGK. - Yêu cầu HS học bài và xem trước bài 39 chuẩn bị cho tiết sau.