Giáo án Vật lý 11 - Tiết 62: Dòng điện Fu-cô

Tiết 62: DÒNG ĐIỆN FU-CÔ I. Mục đích: Hiểu được dòng điện Fu-cô gì? Khi nào thì phát sinh dòng Fu-cô? Nêu lên được những cái lợi và cái hại của dòng Fu-cô. II. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: a. Dụng cụ TN: Bộ TN về dòng điện Fu-cô, mô hình máy biến thế. b. Nội dung viết bảng: 2. Học sinh: ôn lại kiến thức về máy biến thế đã học ở THCS. III. Tổ chức hoạt động dạy- học: 1. Hoạt động 1: Nội dung dòng điện Fu -cô Hđộng của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ĐVĐ: Trong các bài học trước, chúng ta mới chỉ nói đến dòng điện cảm ứng được sinh ra trong các dây dẫn. Trong bài này ta sẽ nói về dòng điện cảm ứng được sinh ra trong vật dẫn dạng khối. Trình bày TN1hình 40.1 - gọi HS nêu các dụng cụ TN - GV giới thiệu lại các dụng cụ dùng trong TN. -Trình bày TN đồng thời nêu ra các câu hỏi -H: Trong tr/h nào tấm kim loại Kdừng lại nhanh? -H: vì sao tấm kim loại K dao động giữa các cực của nam châm thì dừng lại nhanh hơn? Nhận xét câu trả lời của HS và đưa ra khái niệm dòng điện Fu- cô (sgk/194). TN 2 hình 40.2.sgk: tiến hành TN giống như TN1 nhưng thay tấm kim loại K bằng tấm kim loại K có xẻ rãnh. H: tấm kim loại nào dao động lâu hơn? Vì sao? Gọi HS trả lời Gọi HS nhóm khác bổ sung và nhận xét. Tổng hợp và đưa ra kết luận:dòng điện Fu-cô có tính chất xoáy. Nghe lời dẫn của GV và viết đề bài vào vở. HS1 trả lời: nhìn vào sơ đồ TN trả lời. HS2 trả lời: khi tấm kim loại dao động nó cắt các đương sức từ của nam châm, do đó trong kim loại sinh ra dòng điện cảm ứng. Theo Len-xơ thì dòng điện cảm ứng này có tác dụng chống lại sự chuyển động của tấm kim loại đó. Do đó K dừng lại nhan hơn. Hoạt động theo nhóm: Tiến hành TN theo nhóm dưới sự hướng dẫn của GV và lắng nghe câu hỏi. Thảo luận theo nhóm HS3: đại điện cho nhóm trả lời HS4: nhóm khác: bổ sung: tấm kim loại K có xẻ rãnh dao động lâu hơn, vì điện trở của nó tăng lên làm cho dòng Fu-cô giảm, khả năng chống lại sự chuyển động của các chất giảm, nên nó sẽ dao động chậm lại hơn. HS5 : nhận xét 1/ Dòng điện Fu –cô: a/TN: Hình 40.1/194.sgk b/Giải thích: Theo định luật Len-xơ, dòng điện cảm ứng trong tấm kim loại có tác dụng ngăn cản sự chuyển động của chính tấm kim loại đó. Do đó tấm kim loại nhanh chóng dừng lại. +Dòng điện Fu- cô: Ta gọi dòng điện cảm ứng được sinh ra ở trong khối vật dẫn khi vật dẫn chuyển động trong từ trường hay được đặt trong từ trường biến đổi theo thời gian là dòng điện Phu-cô. +Tính chất: đặc tính chung của dòng điện Fu –cô là tính chất xoáy. 2. Hoạt động 2: ( phút): Tác dụng của dòng Fu –cô. Hđộng của giáo viên H động của học sinh Nội dung Dẫn: trong một số tr/h dòng điện Fu-cô có ích, trong một số tr/h dòng điện Fu- cô có hại. - Tác dụng có ích:ví dụ: khi ta cân một vật bằng cân nhạy, kim của cân thường dao động khá lâu. - muốn khắcphục tình trạng đó bằng cách nào? Vì sao? - GV giới thiệu về công tơ điện dùng trong gia đình (h.40.3.sgk) - Khi cho dòng điện qua cuộn dây của công tơ sẽ có hiện tượng gì xảy ra? - Đĩa kim loại quay trong từ trường sẽ sinh ra hiện tượng gì? + nhận xét: Khi đĩa kim loại quay trong từ trường sẽ sinh ra dòng điện Fu-cô và gay ra mô mem cản tác dụng ên đĩa. Khi mômen cản bằng mômen quay thì đĩa quay đều. - khi ngắt dòng điện thì hiện tượng gì xảy ra đối với đĩa kim loại? * Tác dụng có hại: Tr/h lõi sắt trong máy biến thế ( ưu điểm của lõi sắt là tăng từ trường) - Sự xuất hiện của dòng Fu-cô trong tr/h này vì sao lại có hại? +nhận xét: đối với động cơ điện nó chống lại sự quay của động cơ, làm giảm công suất của máy. - Để giảm tác hại của dòng Fu-cô, người ta khắc phục lõi sắt như thế nào? - Muốn làm tăng điện trở của lõi sắt thì lõi sắt đó phải được cấu tạo như thế nào? -bổ sung và hoàn chỉnh : thay lõi sắt bằng nhiều lá thép silic mỏng có sơn cách điện và ghép sát với nhau. Những lá thép mỏng này được đặt song song với đường sức từ, làm cho điệ trở của lõi săt sẽ tăng lên. Theo dòi và trả lời câu hỏi của GV. HS 6 trả lời: đặt kim dao động giữa hai cực của một nam châm. Vì dòng điện Fu-cô chống lại dao động đó nên dao động cả kim sẽ tắt khá nhanh. HS 7 trả lời HS 8 bổ sung và nhận xét câu trả lời của bạn. HS 9 trả lời: khi ngắt điện đĩa vẫn quay do,quá trình dòng Fu-cô tác dụng cản làm cho đĩa ngừng quay một cách nhanh chóng. HS 10 trả lời: vì dòng Fu-cô toả nhiệt làm cho thỏi sắt nóng lên có thể làm hỏng máy, mặt khác dòng Fu-cô chống lại nguyên nhân sinh ra nó. 2. Tác dụng của dòng điện Fu-cô. Trong một số trường hợp dòng điện Phu-cô là cần thiết và có ích , trong một số trường hợp khác dòng điện Phu-cô lại có hại. a/Một vài ví dụ ứng dụng dòng Phu-cô Tác động gây ra lực hãm của dòng Phu-cô trong một số trường hợp là cần thiết. Người ta lợi dụng tác dụng này để hãm chuyển động, nhất là chuyển động quay của một bộ phận nào đó trong một số thiết bị máy móc hay dụng cụ. Chẳng hạn khi ta cân một vật bằng cân nhạy thường là kim của cân dao động khá lâu. Để tránh tình trangđó, người ta cho kim dao động giữa hai cực của một na mchâm, dao động của kim sẽ tát khá nhanh. Người ta cũng sử dụng tác dụng hãm của dòng Phu-cô trong phanh điện từ ở các xe có tải trọng lớn. Công tơ điện dùng trong giađìenh là một dụng cụ điện quen thuộc, trong đó dòng Phu-cô có vai trò cần thiế. Kho dòng điện qua cuộng dâytrong công tơ, nó sẽ sinh ra momen làm cho đĩa kim loại của công tơ quay. Đĩa kim loại đặt giữa hai cực cũa một nam châm hình chữ U. Khi đĩa kim loại quay, nó sinh ra dòng điện Phu-cô trong đĩa. Dòng địên Phu-cô gây ra momen cản tác dụng lên đĩa. Khi cân bằng giữa momen quay và momen cản thì đĩa quay đều. Khi ngắt dòng điện, mặc dù không còn momen quay tác dụng lên đĩa nhưng đĩa vẫn tiếp tạuc quay vì có quán tính, khi đó dòng điện Phu-cô các tác dụng làm cho đĩa ngừng quay một cách nhanh chóng. b/Một vài thí dụ về trường hợp dòng Phu-cô là có hại. Nhiều thiết bị điện có cấu tạo dưới dạng một lõi sắt đặt trong một ống dây có dòng điện xoay chiều chạy qua. Lõi sắt này có tác sụng tăng cường từ trường. Dòng điện trong ống dây biến đổi theo thời gian nên trong lõi s81t xuất hiện dòng điện Phu-cô. Sự xuất hiện dòng điện Phu-cô trong trường hợp này là có hại. Thứ nhất là nhiệt toả ra do dòng Phu-cô sẽ làm lõi sắt bị nóng có thể làm hỏng máy. Thứ hai là dòng điện Phu-cô luôn luôn có xu hướng chống lại nguyên nhân đã gây ra nó. Trong trường hợp động cơ điện, nó chống lại sự quay của động cơ. Do đó nó làm giảmcông suất của động cơ. Để giảm tác dụng của dòng Phu-cô, người ta không dùng lõi sắt dưới dạng khối liền mà dùng những là thép silic mỏng có phủ lớp sơn cách điện ghép sát với nhau Ngoài ra, những lá mỏng này lại được dặt song song với đưởng sức từ. Làm như vậy điện trở của lõi sắt đối với dòng Phu-cô tăng lên. Bằng cách đó tuy ta không khử được triệt để dòng Phu-cô, nhưng cũng làm giảm cường độ của nó một cách đáng kể. 3. Hoạt động 3: Củng cố và giao BTVN Nêu câu hỏi 1,2.sgk Cho HS thảo luận theo nhóm và đưa ra câu trả lời. BTVN: Câu hỏi 3; Bài tập 1.sgk/196 HS nghe câu hỏi Thảo luận theo nhóm Đại diện các nhóm đưa ra các câu trả lời Ghi BTVN voà vở.