Giáo án Vật lý 11 - Tiết 63 - Hiện tượng tự cảm

Tiết 63 HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM I. Mục đích: 1. Kiến thức: - Nêu được bản chất của hiện tượng tự cảmkhi đóng mạch và ngắt mạch. - Nắm được công thức xác định hệ số tư cảm của ống dây, CT xác định suất điện động tự cảm 2. Kĩ năng: + Vận dụng được công thức xác định hệ số tư cảm của ống dây, CT xác định suất điện động tự cảm để giải các bài tập đơn giản trong sgk và sbt. II. Chuẩn bị: GV: Dụng cụ TN: chuẩn bị bộ TN 41.1 và 41.2.sgk/197 Nội dung ghi bảng: HS: ôn lại định luật Len –xơ về xác định chiều của dòng điện cảm ứng. III. Tổ chức hoạt động dạy –học: 1. Hoạt động 1: ( phút): Hiện tượng tự cảm Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung TN1: Bố trí TN như sơ đồ 41.1-sgk -Cho HS hoạt động theo nhóm: Hướng dẫn HS bố trí sơ đồ TN. -Lưu ý HS chọn hai bóng neon Đ1, Đ2 giống nhau và điện trở thuần hai nhánh là như nhau. - Khi đóng khoá K ta thấy hiện tượng sáng lên ở hai bóng đèn Đ1, Đ2 như thế nào? - Để khẳng định điều đó, GV gợi ý cho HS đổi vị trí của hai bóng đèn, rồi đóng khoá K như trên. - Gọi HS nhận xét hiện tượng quan sát được Kết luận: nghĩa là dòng điện ở nhánh đó tăng lên chậm hơn ở nhánh kia. H: Nguyên nhân nào ngăn cản không cho dòng điện trong nhánh đó tăng lên nhanh? - GV nhận xét, đánh giá câu trả lời của HS và đưa ra kết luận: Ống dây chính là nguyên nhân không cho dòng điện trong nhánh đó tăng lên nhanh chóng. - Nêu câu C1.sgk Gv tổng hợp và đánh giá câu trả lời của các nhóm *TN2: cho HS tiến hành TN2 theo sơ đồ 41.2-sgk -H: Khi ngắt khoá K, bóng đèn sáng như thế nào? - Để chứng tỏ điều đó, Gv gơịi ý cho HS thay ống dây bằng điện trở R1 có giá trị bằng điện trở thuần của ống dây rồi ngắt K như trên.. - Đánh giá nhận xét của HS. - Căn cứ và TN trên, GV đưa ra kết luận về định nghĩa hiện tượng tự cảm: sgk/198 - Gọi và HS đứng day đọc lại định nghĩa. Hoạt đông theo nhóm: -Bố trí sơ đồ TN dưới sự hướng dẫn của GV à chú ý lắng nghe câu hỏi. -Vừa thực hành TN vừa quan sát . -Đại diện nhóm trả lời -Các nhóm khác có thể bổ sung, nếu cần: đèn Đ1 sáng lên ngay, đèn Đ2sáng từ từ (mặc dù điện trở thuần ở hai nhánh là giống nhau). -Các nhóm đổi vị trí của hai bóng đèn và thực hiện đóng khoá K. -Quan sát hiện tượng và đưa ra nhận xét cho trường hợp này: Bóng đèn ở nhánh có ống dây sáng chậm hơn bóng đèn ở nhánh kia. HS lắng nghe và ghi nhớ. -Chú ý câu hỏi của GV, thảo luận nhanh theo nhóm để ỳim ra nguyên nhân. - Đại diện nhóm trả lời. - Các nhóm khác nhận xét và bổ sung. - Thảo luận theo nhóm và đưa ra câu trả lời. - Nhóm 1: Sauk hi đóng khoá K ít lâu thì độ sáng của của 2 đèn Đ1 và Đ2 lại như nhau. - Nhóm 2: bổ sung: Hai bóng đèn sáng như nhau chứng tỏ suất điện động cảm ứng trong ống dây khi đó bằng không. Vì khi dòng điện trong các nhánh đạt đến giá trị không đổi thì từ thông qua ống dây cũng có giá trị không đổi, nên suất điện động cảm ứng trong ống dây bằng không. Do đó hai đèn có độ sáng như nhau. * Lắp ráp và tiến hành TN theo nhóm. - Quan sát hiện tượng xảy ra và trả lời. - Đại diện nhóm 1 trả lời:Khi ngắt khoá K bóng đèn không tắt ngay mà loé sáng lên rồi mới tắt. - Các nhóm lần lượt thay ống dây bằng điện trở R1 và ngắt khoá K. - Quan sát hiện tượng xảy ra và các nhóm đưa ra nhận xét. - Nhận xét: Lúc này bóng đèn tắt ngay mà không loé sáng lên rồi mới tắt như khi trong mạch có ống dây. - nghe lời dẫn của GV. - Hs đứng tại chổ đọc định nghĩa theo y/c của GV. Hiện tượng tự cảm Thí nghiệm 1. Bố trí thí nghiệm như sơ đồ ở hình 41.1. Nhận xét : Khi đóng công tắc K ta nhận thấy bóng đèn Đ1 sáng lên, còn bóng đèn Đ2 sáng lên từ từ mặc dù điện trở thuần của hai nhánh giống nhau. Giải thích . Khi đóng công tắc, dòng điện trong cả hai nhánh đều tăng (lúc đầu I = 0, sau đó I ¹ 0). Trong nhánh hai dòng điện tăng làm cho từ thông qua ống dây biến đổi.Þ xuất hiện dòng điện cảm ứng trong ống dây. Ap dụng qui tắc Lenxơ Þ dòng điện trong nhánh hai không tăng lên nhanh chóng Þ bóng đèn Đ2 sáng lên từ từ. Thí nghiệm 2. Sơ đồ thí nghiệm như trên hình 41.2. Nhận xét : Ngắt công tắt K , ta nhận thấy bóng đèn không ngắt ngay mà loé sáng lên rồi sau đó mới tắt. Giải thích : Khi ngắt công tắc, dòng điện trong mạch giảm làm cho từ thông trong ống dây biến đổiÞ trong ống dây cũng xuất hiện dòng điện cảm ứng. Theo quy tắc Len-xơ thì dòng điện cảm ứng cùng chiều với dòng điện trong mạch do nguồn gây ra, dòng điện này đi qua bóng đèn. Þ bóng đèn loé sáng lên rồi sau đó mới tắt. c) Định nghĩa : Hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây ra gọi là hiện tượng tự cảm. 2. Hoạt động 2: ( phút): Suất điện động tự cảm Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ĐVĐ: Suất điện động xuất hiện do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm. - Y/ cầu HS lên bảng viết các công thức xác định cảm ứng từ của dòng điện tròn và trong ống dây. - Nhận xét gì về mối quan hệ giữa B và I trong 2 CT trên? _ Nhận xét thêm: Từ thôngF qua diện tích giới bởi mạch điện cũng tie lệ với I: F = Li Với L: là hệ số tỉ lệ và đgl hệ số tự cảm (hay độ tự cảm). GV lưu ý với HS : CT 41.1.sgk không chỉ đúng cho hai trường hợp nêu trên mà còn đúng cho dòng điện có dạng khác nhau. - GV thông báo cho HS CT 42.2.sgk ( viết lên bảng) - Thông báo tiếp đơn vị của L, đồng thời giải thích: n: số vòng dây trên một đơn vị chiều dài của ống; V: thể tích của ống. * Nêu câu C2: Cho HS h/động theo nhóm. - Gợi ý: Từ 41.1 Þ L = (*) Nếu ống dây có N vòng và diện tích mỗi vòng dây là S thì: F = NBS Nếu gọi l là chiều dài ống dây thì: F= nlBS= nBV Theo 29.3: B=4p.10-7 n i. Thay các BT và * Þ CT(41.2). GV kiểm tra câu trả lời của HS và đư ra nhận xét. Vận dụng: nêu câu C3 GV kết luận sau khi nghe các nhóm trình bày ý kiến của mình: chỉ áp dụng cho trường hợp ống dây không có lõi sắt, nghĩa là chỉ áp dụng cho hình 41.3a. * GV thông báo nội dung suất điện động tự cảm như SGK, y/cầu HS về nhà học Hi BT 41.3 lên bảng. HS lên bảng ghi nhanh 2 CT: -Cảm ứng từ của dòng điện tròn: B= 2p .10-7 I/R -Cảm ứng từ của dòng điện trong ống dây: B=4p.10-7 n I _HS trả lời: B tỉ lệ với I HS chú ý lắng nghe và tự chép vào vở theo GV. HS tiếp thu và tự ghi vào vở. * Hoạt động theo nhóm: - các nhóm thảo luận nhanh để đưa ra phương án trả lời (làm vào giấy nháp). - nhóm 1: một HS khá lên bảng trình bày -Nhóm 2: bổ sung Các nhóm còn lại nhận xét, hoặc đư a ra p/a khác mà nhóm đã thảo luận. HS thảo luận theo bàn HS trả lời câu C3 HS khác nhận xét và bổ sung. Hs theo dõi kết luận của GV Chú ý và ghi theo GV BT 41.3 vào vở. 2.Suất điện động tự cảm a.Hệ số tự cảm Ta có f = BS cos a khi a = 0 thì f = BSÞ f ~ B Mà B ~ I Þ f ~ I Nghia là f = LI (62.1) Hệ số tỉ lệ L trong công thức (62.1) gọi là hệ số tư cảm ( hay độ tự cảm) của mạch điện. Trong hệ SI, đơn vị của hệ số tự cảm là henri, kí hiệu là H. Biểu thức tíng hệ số biểu cảm của một ống dây dài đặt trong không khí là : L = 4p.10-7n2V (62.2) Trong đó n là số vòng dây trên một đơn vị chiều dài của ống, V là thể tích của ống. b.Suất điện động tự cảm Suất điện động được sinh ra do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm. Hệ số tự cảm của một mạch điện là đại lượng không đổi. Do đó, có thể viết : Df = LDI Thay biểu thức vừa viết vào (59.1) ta suy ra công thức xác định suất điện động tự cảm sau : (62.3) 3. Hoạt động 3: ( phút): Củng cố và giao BTVN Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Nêu bài tập 1.( Tr.199.sgk) - Cho HS hoạt động đọc lập - Gọi HS đứng tại chổ nêu phương án trả lời và giải thích sự lựa chọn của mình. Þ Đánh giá câu trả lời của HS (GV có thể chuẩn bị thêm một số câu hỏi trace nghiệm và trình chiếu lên máy cho HS dễ theo dõi). * Giao BTVN: bài 2,3.sgk/199 Bài sbt/ - thực hiện theo y/c của GV -Tất cả lấy vở gnháp ra làm bài. - HS đứng lên trả lời và giải thích. HS khác bổ sung Cả lớp chú ý lắng nghe Chép BTVN vào vở.