Giáo án Vật lý 11 - Tiết 64 - Năng lượng từ trường

Tiết 64 NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG I. Mục đích : 1. Kiến thức: Hiểu được rằng từ trường mang năng lượng. Viết được biểu thức năng lượng từ trường trong ống dây và biểu thức tính mật độ năng lượng từ trường. 2. Kĩ năng: Vận dụng được công thức xác định năng lượng từ trường trong ống dây khi có dòng điện và biểu thức xác định mật độ năng lượng từ trường. vào việc giải các bài tập trong sgk v à sbt. II. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: kiến thức và đồ dùng: chuẩn bị các TN hình 41.2/sgk. nội dung ghi bảng: 2. H ọc sinh: Ôn l ại đ ịnh lu ật Len-x ơ v ề x ác đ ịnh chi ều c ủa d òng đi ện c ảm ứng III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY - HỌC: 1. Hoạt động 1: ( phút): Kiểm tra bài cũ. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Nêu câu hỏi: 1. Hãy viết biểu thức xác định hệ số tự cảm của ống dây dài? Nêu rõ ý nghĩa của từng đại lượng trong biểu thức. 2. Suất điện động tự cảm là gì? viết BT xác định suất điện động tự cảm. - Trả lời: 1. L = 4p.10-7 n2V L: hệ số tự cảm của ống dây dài đặt trong không khí. n: số vòng dây trên một đơn vị chiều dài của ống. V: thể tích ống dây. 2. Suất điện động sinh ra do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm: etc = - L 2. Hoạt động 2: ( phút) : Xác định công thức tính năng lượng của ống dây có dòng điện: Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung Nhận xét: Gv có thể làm lại TN 2, hoặc thông qua TN đ ó để chứng tỏ trong ống dây có năng lượng. Giúp HS suy luận ra rằng: năng lượng trong ống dây chính là năng lượng từ trường. Công thức: GV thông báo công thức và viết lên bẳng: W = L i2 HS theo dõi và suy nghĩ những v ấn đ ề GV nh ận xét . Suy luận về năng lượng làm cho đèn sáng lên khi ngắt khoá K trong TN 41.2/197 HS viết công thức vào vở. 1/Năng lượng của ống dây có dòng điện: a/Nhận xét Thí nghiệm 2 nói trên cho ta thấy sau khi ngắt công tắc, bóng đèn vẫn còn sáng trong một khoảng thời gian. Năng lượng làm cho bóng đèn sáng không phải là nguồn mà là do ống dây cung cấp. Năng lượng này được tích trữ trong ống dây từ trước khi ngắt công tắc. b/Năng lượng của ống dây có dòng điện Người ta chứng minh rằng, khi có dòng điện cường độ I chạy qua ống dây có hệ số tự cảm L thì năng lượng trong ống dây là : 3.Hoạt động 3 ( phút) : Năng lượng từ trường Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung GV nêu lên vấn đề hướng dẫn HS suy luận để rút ra kết luận rằng năng lưọng trong ống dây chính là năng từ trường. Nêu câu hỏi C1 ( câu này khó nên Gv có thể chỉ nêu và yêu cầu đối với các HS khá). GV gợi ý: thay 41.1 vào 41.2Þ W = FI (*). Lập luận tương tự C2 bài 41.sgk ta c ó: F = nBV kết hợp (29.3) Þ i = 107 Thay tất cả vào *, ta được (42.2) GV: kết luận hoặc sửa nêu HS viết sai. Sau đó ghi biểu thức 42.2 lên bảng Nếu gọi W là mật độ năng lượng từ trường và coi từ trường trong ống dây là từ trường đều, ta có: ( thông báo) GV ghi BT 42.3 lên bảng. Khắc sâu: nêu C2: Gợi ý: kết hợp CT (8.4).sgk Tổng hợp các câu trả lời của HS, đưa ra kết luận: Mật độ năng lượng điện trường biểu diễn qua bình phương của cư ờng độ điện trường, còn mật độ năng lượng từ trường biểu diễn qua bình phương của cảm ứng từ. Nhắc lại: Năng lượng điện trường: ghi CT 8.4.sgk/39 v à CT 42.2.sgk để HS thấy rõ sự tượng tự đó. Hoạt động theo nhóm: Tất cả Hs đều phải làm vào vở n áp và thảo luận để đưa ra công thức. HS1: đại diện nhóm 1 lên bảng viết ( nên gọi các HS khá). HS2: nhóm khác: nhận xét và bổ sung HS ghi biểu thức 42.2 vào vở. HS ghi biểu thức 42.3 vào vở. Thảo luận theo nhóm đưa ra phương án trả lời. HS 3 trả lời (đại diện cho nhóm) Các nhóm khác bổ sung và nhận xét. HS khắc sâu điều Gv vừa nêu. 2/Năng lượng từ trường Khi cho dòng điện chạy qua ống dây thì trong ống dây có từ trường. Vì vậy người ta quan niệm rằng năng lượng của ống dây chính là năng lượng của từ trường trong ống dây đó. Ta sử dụng công thức (50.3) để rút ra biểu thức của I. Sau đó thay biểu thức I vừa thế ra vào biểu thức (62.2) vào (62.4) ta được : (62.5) Từ trường trong ống dây lă từ trường đều nên nếu gọi w là mật độ năng lượng tư trường thì có thể viết W = wV. Do đó ta tìm được : (62.6) Công thức (62.6) đúng cho trường hợp từ trường không đều và từ trường phụ thuộc thời gian. 4. Hoạt động 4: ( ph út): Củng cố và vận dụng và giao BTVN Nêu câu 1/201.sgk Gọi HS đứng tại chổ đọc đề Cho các HS làm độc lập và sau đó gọi lên bảng trả lời. Trong quá trình HS lên bảng làm, Gv kiểm tra bài làm của một số HS khác. Gọi HS nhận xét câu trả lời của bạn. Kết luận: 1.D Nêu câu 2.201.sgk Gọi HS đứng tại chổ đọc đề. có thể cho HS thảo luận theo nhóm hoặc theo bàn, sau đ ó g ọi lên bảng trả lời. gọi Hs nhận xét và bổ sung, nếu thiếu. GV hoàn chỉnh và nhắc HS ghi vào vở BT Giao BTVN: b ài /.SBT Hs nghe câu hỏi và đứng lên đọc đề bài theo yêu cầu của GV Tất cả làm vào vở nháp HS4; lên bảng giải và đưa ra đáp án đúng Các Hs khác có thể bổ sung, nếu sai, nhận xét câu trả lời. Hs nghe câu hỏi và đứng lên đọc đề bài theo yêu cầu của GV. HS thảo luận theo nhóm hoặc bàn, sau đó lên bảng làm. các HS khác nhận xét và bổ sung HS ghi bài làm mà GV đã sửa vào vở BT. HS ghi BTVN vào vở.