Giáo án Vật lý - Tiết 2 - Từ trường của dòng điện trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt (bài 21 - Sgk lớp 11)

Ngày soạn : Ngày giảng : TIẾT 2 : TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC DÂY DẪN CÓ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT (Bài 21 - SGK lớp 11) A. Mục tiêu Các chuẩn cần đạt được C1. Viết được công thức tính cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường gây bởi dòng điện thẳng dài vô hạn Mức độ thể hiện cụ thể: [thông hiểu]. - Độ lớn cảm ứng từ tại một điểm cách dây dẫn thẳng dài mang dòng điện I một khoảng r trong chân không được tính bằng công thức: . Trong đó, I đo bằng ampe (A), r đo bằng mét (m), B đo bằng tesla (T). C2. Xác định được độ lớn, phương, chiều của vectơ cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường gây bởi dòng điện thẳng dài Mức độ thể hiện cụ thể: [vận dụng]. - Biết dựa vào đặc điểm của vectơ cảm ứng từ để xác định độ lớn, phương, chiều của vectơ cảm ứng từ: - Tại một điểm khảo sát cách dòng điện thẳng dài một khoảng r, vectơ cảm ứng từ có phương vuông góc với bán kính nối điểm khảo sát với tâm O (giao của dòng điện với mặt phẳng chứa vuông góc với dòng điện chứa điểm khảo sát), có chiều tuân theo quy tắc nắm tay phải. C3. Viết được công thức tính cảm ứng từ tại một điểm trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua Mức độ thể hiện cụ thể: [thông hiểu]. - Độ lớn cảm ứng từ B trong lòng ống dây dài l, có N vòng dây và có dòng điện I chạy qua, được tính bằng công thức : hay trong đó, I đo bằng ampe (A), l đo bằng mét (m), là số vòng dây trên một mét chiều dài ống dây. C4. Xác định được độ lớn, phương, chiều của vectơ cảm ứng từ tại một điểm trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua Mức độ thể hiện cụ thể: [vận dụng]. - Biết dựa vào đặc điểm của vectơ cảm ứng từ để xác định độ lớn, phương, chiều của vectơ cảm ứng từ: - Tại một điểm trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua, vectơ cảm ứng từ có phương trùng với trục ống dây, có chiều tuân theo quy tắc nắm tay phải. - Vectơ cảm ứng từ có hướng trùng với hướng của đường sức trong lòng ống dây. B. Thiết bị dạy học Các tranh vẽ to về từ phổ của dòng điện thẳng, của dòng điện tròn và của ống dây có dòng điện chạy qua. C. Gợi ý dạy học: GV có thể đặt vấn đề vào bài như sau: Xung quanh một dây dẫn có dòng điện tồn tại một từ trường. Tại một điểm trong không gian đó, véctơ cảm ứng từ được xác định như thế nào? Muốn trả lời câu hỏi đó, phải biết dạng của đường sức từ và chiều của nó, phải xác định được độ lớn cảm ứng từ tại điểm đang xét. Vấn đề này rất phức tạp. Ở bài này, chúng ta chỉ xét ở mức độ đơn giản qua việc tìm hiểu từ trường của dòng điện thẳng, của dòng điện tròn và của ống dây. Nội dung 1. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài Hoạt động 1: Tìm hiểu về phương, chiều và độ lớn của véctơ cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường của dòng điện thẳng Hoạt động của GV Hoạt động của HV Kết quả mong đợi - Yêu cầu HV nhắc lại kiến thức cũ (bài 19 SGK): + Dạng đường sức từ - HV trả lời theo yêu cầu của GV: “Đường sức từ là những đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với dòng điện và có tâm nằm trên dòng điện” + Quy tắc tìm chiều đường sức từ. - HV trả lời theo yêu cầu của GV: Quy tắc nắm tay phải - Tóm tắt kết luận, yêu cầu HV đọc mục I (SGK) và làm câu C1 - HV trao đổi, trả lời HV xác định được: Dòng điện chạy từ phải sang trái. - GV thông báo về công thức tính B tại một điểm trong từ trường của dòng điện thẳng dài, tập cho HV sử dụng công thức theo ví dụ trong SGK. - HV ghi nhớ các đại lượng trong công thức cùng đơn vị tính các đại lượng đó. - HV viết được công thức tính B ; I đo bằng (A), r đo bằng (m), B đo bằng (T). Nội dung 2. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn Hoạt động 2: Tìm hiểu về từ trường của dòng điện tròn Hoạt động của GV Hoạt động của HV Kết quả mong đợi - Yêu cầu HV nhắc lại từ trường của dòng điện tròn (bài 19 SGK): - Các HV phát biểu, HV khác bổ sung, hoàn thiện -HV trả lời như SGK - Một số HV nêu được cách dùng quy tắc “nắm tay phải” + Dạng đường sức từ + Quy tắc tìm chiều đường sức từ để xác định chiều đường sức xuyên qua mặt phẳng dòng điện - Gợi ý cách dùng “Quy tắc nắm tay phải” để xác định chiều đường sức từ xuyên qua mặt phẳng dòng điện - HV bàn bàn để đề xuất cách dùng “Quy tắc nắm tay phải” - Yêu cầu HV đọc mục III SGK và thông báo về công thức tính độ lớn B tại tâm dòng điện tròn. - HV nghe thông báo, ghi nhớ các đại lượng và đơn vị tính. Viết và phát biểu theo SGK - Yêu cầu HV vẽ hình 21.3 SGK vào vở và biểu diễn véctơ cảm ứng từ tại tâm O của dòng điện tròn. - HV vẽ theo yêu cầu của GV (véctơ, cảm ứng từ có phương trùng với đường sức từ qua tâm O, có chiều từ trước ra sau). Nội dung 3. Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ Hoạt động 3: Tìm hiểu về từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ Hoạt động của GV Hoạt động của HV Kết quả mong đợi - GV yêu cầu HV đọc mục III SGK; nêu nhận xét về dạng đường sức từ trong lòng ống dây HV phát biểu, HV khác bổ sung hoàn thiện - Đường sức từ là những đường thẳng song song cách đều nhau; + Công thức tính độ lớn B tại một điểm trong lòng ống dây, nêu tên và đơn vị đo các đại lượng trong công thức - Các HV lần lượt phát biểu theo yêu cầu của GV, HV khác bổ sung, hoàn thiện Độ lớn cảm ứng từ hay Nêu đơn vị (SGK) - Quy tắc nắm tay phải (dùng tương tự như với dòng điện tròn); - Gợi ý (ống dây có dòng điện chạy qua giống như một nam châm thẳng) và yêu cầu HV đề xuất các xác định chiều của đường sức từ - HV suy nghĩ, trao đổi đề xuất cách xác định Quy tắc “vào Nam ra Bắc” (nhìn vào đầu ống thấy dòng điện chạy cùng chiều kim đồng hồ thì đó là cực Nam, cực kia là Bắc) - GV tóm tắt quy tắc “nắm tay phải” và “vào Nam ra Bắc”; yêu cầu một vài HV nhắc lại - HV phát biểu ý kiến, HV khác bổ sung - GV yêu cầu HV làm câu C2. - HV làm bài tập C2, HV khác bổ sung Nội dung 4. Từ trường của nhiều dòng điện Hoạt động 4: Tìm hiểu cách tính véctơ cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường của nhiều dòng điện Hoạt động của GV Hoạt động của HV Kết quả mong đợi - GV thông báo về “Nguyên lí chồng chất từ trường”, hướng dẫn HV tính véctơ cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường của nhiều dòng điện C3 (SGK). - HV xem mục IV SGK và làm bài tập ví dụ và bài C3 dưới sự hướng dẫn của GV. Kết quả bài C3: Điểm phải tìm nằm tại trung điểm O1O2. Hoạt động 5: HV làm bài tập củng cố Hoạt động của GV Hoạt động của HV Kết quả mong đợi GV chia nhóm, yêu cầu các nhóm làm các bài tập 3, 4, 5, 6, 7 trong SGK. Cho HV trả lời bài 3, 4, 5, vài HV lên bảng làm các bài 6, 7, GV chữa. - HV làm bài tập theo yêu cầu của GV. Dưới sự hướng dẫn của GV, HV trao đổi để tìm được kết quả (xem phần D hướng dẫn bài tập) D. Hướng dẫn bài tập 1. Trả lời các câu lệnh C1. Dòng điện chạy từ phải sang trái. C3. Điểm phải tìm nằm tại trung điểm O1O2. 2. Trả lời bài tập 3. A. 4. C. ; 5. 6. Cảm ứng từ tại O2 do I1 gây ra: B1 = 10-6 T và do I2 gây ra: B2 = 62,8 . 10-7 T. Tuỳ theo chiều của hai dòng điện: B = B2 ± B1. 7. Điểm phải tìm nằm trong mặt phẳng chứa hai dòng điện, trong khoảng giữa hai dòng điện, cách dòng thứ nhất 30cm và dòng thứ hai 20cm. Quỹ tích những điểm ấy là .