Giáo án Vật lý - Tiết 3 - Từ thông. Cảm ứng điện từ (bài 23 - Sgk lớp 11)

TIẾT 3: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ (Bài 23 - SGK lớp 11) A. Mục tiêu C1. Viết được công thức tính từ thông qua một diện tích và nêu được đơn vị đo từ thông. Nêu được các cách làm biến đổi từ thông Mức độ thể hiện cụ thể: [thông hiểu]. · Xét một diện tích S nằm trong từ trường đều. Gọi là vectơ pháp tuyến của mặt S, là vectơ vuông góc với diện tích mặt S, có độ dài bằng đơn vị. Gọi a là góc tạo bởi vectơ với vectơ cảm ứng từ , thì đại lượng F = BScosa gọi là từ thông qua diện tích S đã cho. · Trong hệ SI, B đo bằng tesla (T), S đo bằng mét vuông (m2), từ thông đo bằng vêbe (Wb). 1 Wb = 1 T. 1 m2. · Có ba cách làm biến đổi từ thông: - Thay đổi độ lớn B của cảm ứng từ ; - Thay đổi độ lớn của diện tích S ; - Thay đổi giá trị của góc a (góc hợp bởi vectơ với vectơ cảm ứng từ ). C2. Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ. Mức độ thể hiện cụ thể: [thông hiểu]. · Thí nghiệm 1: Thí nghiệm gồm một nam châm và một ống dây có mắc một điện kế nhạy để phát hiện dòng điện trong ống dây. Khi ống dây và nam châm đứng yên thì trong ống dây không có dòng điện. Khi ống dây và nam châm chuyển động tương đối với nhau thì trong thời gian chuyển động, trong ống dây có dòng điện. Thí nghiệm cho biết từ trường không sinh ra dòng điện.Nhưng khi số đường sức từ qua ống dây thay đổi thì có dòng điện qua ống dây. · Thí nghiệm 2: Thí nghiệm gồm mạch điện có một cuộn dây được lồng trong vòng dây có kim điện kế. Khi đóng hoặc ngắt mạch điện hoặc dịch chuyển biến trở (dòng điện trong mạch thay đổi) thì trong thời gian dòng điện trong mạch thay đổi, trong vòng dây có dòng điện chạy qua, tức là khi số đường sức từ xuyên qua ống dây biến đổi thì trong vòng dây xuất hiện dòng điện. · Các thí nghiệm trên chứng tỏ: - Mỗi khi từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch kín xuất hiện một dòng điện gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. - Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua mạch biến thiên. C3. Làm được thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ. Mức độ thể hiện cụ thể: [vận dụng]. Biết cách tiến hành được các thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ. C4. Xác định được chiều của dòng điện cảm ứng theo định luật Len-xơ. Mức độ thể hiện cụ thể: [thông hiểu]. - Định luật Len-xơ: Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông đã sinh ra nó. - Định luật Len-xơ có thể diễn đạt theo cách sau: Khi từ thông qua mạch điện kín biến thiên do kết quả của một chuyển động nào đó thì thì từ trường sinh ra bởi dòng điện cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói trên. C5. Nêu được dòng điện Fu-cô là gì Mức độ thể hiện cụ thể: [thông hiểu]. Dòng Fu-cô là dòng điện cảm ứng xuất hiện trong các vật dẫn (chẳng hạn, một khối kim loại) khi chúng chuyển động trong một từ trường hoặc được đặt trong một từ trường biến thiên theo thời gian. B. Thiết bị dạy học - Các tranh vẽ to theo các hình 23.3, 23.4, 23.5 SGK. - Các thiết bị thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ theo các hình 23.3 và 23.4 SGK. C. Gợi ý dạy học GV vào bài theo phần đặt vấn đề ở SGK. Nội dung 1. Từ thông Hoạt động 1: Tìm hiểu về từ thông Hoạt động của GV Hoạt động của HV Kết quả mong đợi - GV phát Phiếu học tập, yêu cầu HV đọc mục I SGK và trả lời các câu hỏi - HV đọc SGK, trả lời câu hỏi. & HV viết được công thức: + Viết công thức định nghĩa từ thông, ý nghĩa và đơn vị đo các đại lượng trong công thức - HV trả lời câu hỏi theo Phiếu học tập + Độc lập suy nghĩ, mỗi HV nêu một ý kiến tương ứng với giá trị của a + Thảo luận nhóm + Đại diện nêu ý kiến f = BS cosa và nêu được ý nghĩa và đơn vị đo các đại lượng (SGK) + Nêu các giá trị của f trong các trường hợp tương ứng với: a90o, a = 90o, a = 0. HV nêu được: Với a nhọn , f > 0 Với a tù , f < 0 Với a = 90o, f = 0 Với a = 0, f = BS - GV thông báo về quy ước vẽ đường sức từ - HV theo dõi, ghi nhận - GV đặt câu hỏi: Độ mau hay thưa của các đường sức từ cho ta biết điều gì? - Mỗi HV tư duy độc lập -> Nêu ý kiến, HV khác góp ý, nhận xét HV nêu được: độ mau hay thưa của các đường sức từ diến tả độ lớn hay bé của cảm ứng từ Nội dung 2. Hiện tượng cảm ứng điện từ Hoạt động 2: Tìm hiểu về hiện tượng cảm ứng điện từ Hoạt động của GV Hoạt động của HV Kết quả mong đợi - GV cùng HV thực hiện các thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ (hình 23.3 SGK) - HV cùng GV bố trí các thiết bị thí nghiệm HV viết được công thức: + GV thông báo cho HV biết quy tắc chọn chiều dương cho mạch kín - HV quan sát diễn biến của thí nghiệm, chú ý các chi tiết - HV nhớ được cách chọn chiều dương cho mạch kín - GV kiềm tra lại thiết bị, nhắc HV ghi nhớ chiều quay của kim điện kế (sang phải, sang trái) với chiều của dòng điện tương ứng trong mạch. - HV quan sát, so sánh chiều dòng điện ở thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2 với chiều dương đã chọn trên mạch kín. - Cùng tham gia thí nghiệm HV làm câu C1, C2 + Đại diện nêu ý kiến - HV xác nhận kim điện kế chỉ quay khi có sự chuyển động tương đối giữa mạch kín và nam châm + GV cùng HV làm các thí nghiệm 1 và 2 (theo SGK) và sau đó GV thực hiện thí nghiệm hoặc thông báo về các thí nghiệm 3 và 4 HV thực hiện được các thao tác thí nghiệm theo sự hướng dãn của GV - GV yêu cầu HV làm các câu C1 và C2. - HV theo dõi, ghi nhận - GV yêu cầu HV đọc mục II.2 SGK và trả lời các câu hỏi: + Các TN trên có đặc điểm gì chung, chỉ rõ đặc điểm ở từng TN - Mỗi HV tư duy độc lập -> Nêu ý kiến, HV khác góp ý, nhận xét HV nêu được: + Các thí nghiệm có đặc điểm chung là từ thông qua mạch kín biến thiên + Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? Hiện tượng này tồn tại trong khoảng thời gian nào? - Mỗi HV tư duy độc lập -> Nêu ý kiến, HV khác góp ý, nhận xét +HV nêu được hiện tượng cảm ứng điện từ và điều kiện tồn tại (như SGK) Nội dung 3. Định luật Len-Xơ về chiều của dòng điện cảm ứng Hoạt động 3: Tìm hiểu định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng Hoạt động của GV Hoạt động của HV Kết quả mong đợi - GV phát phiếu học tập, yêu cầu HV đọc mục III SGK và lần lượt trả lời các câu hỏi 1, 2, 3 (trong Phiếu học tập) - GV giải đáp câu hỏi và nhấn mạnh, đây là một cách xác định chiều của dòng điện cảm ứng HV đọc SGK và trả lời câu hỏi theo Phiếu học tập - Độc lập suy nghĩ - Thảo luận nhóm - Đại diện nêu ý kiến; HV ghi nhớ HV trả lời đúng được các câu hỏi theo mục III.3; mục III.4 SGK hoặc có thể lấy kết quả TN 1 hoặc TN 2 để minh hoạ. - GV minh hoạ bằng cách làm câu lệnh C3 - HV độc lập hoặc thảo luận làm câu C3 - HV nêu được kết quả đúng câu C3 - GV yêu cầu một vài HV trình bày kết quả (Phiều học tập); đề nghị HV tự đánh giá; thu Phiếu học tập, kết luận - HV hoặc đại diện nhóm HV trình bày kết quả - HV trình bày đúng các kết quả Họ và tên HV: . Lớp: .. Tự đánh giá: . điểm PHIẾU HỌC TẬP (Số: ...) Câu hỏi/ Bài tập Trả lời/Lời giải/Đáp án Câu 1: Với chiều dương đã chọn của mạch kín đã nói ở mục II, dòng điện cảm ứng có chiều như thế nào khi từ thông qua mạch tăng, giảm Câu 2: Phát biểu định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng trong trường hợp tổng quát Câu 3: Phát biểu định luật Len-xơ trong trường hợp từ thông qua mạch kín biến thiên do chuyển động. Cho ví dụ minh hoạ. Nội dung 4. Dòng điện Fu-cô Hoạt động 4: Tìm hiểu về dòng điện Fu-cô Hoạt động của GV Hoạt động của HV Kết quả mong đợi GV phát Phiếu học tập, yêu cầu HV đọc mục IV SGK HV đọc SGK và trả lời các câu hỏi theo Phiếu học tập - HV trình bày được định nghĩa và 2 tính chất nổi trội của dòng Fu-cô + Dòng điện Fu-cô là gì? + Dòng điện Fu-cô có tính chất nào? Nêu những công dụng của dòng điện Fu-cô trong kĩ thuật. - Độc lập suy nghĩ - Thảo luận nhóm - Đại diện nêu ý kiến + Mọi khối kim loại chuyển động trong từ trường đều chịu tác dụng của những lực hãm điện từ. + Dòng Fu-cô gây ra hiệu ứng toả nhiệt Jun-Lenxơ - Công dụng (mục IV.4 SGK) - GV yêu cầu HV trình bày kết quả (Phiều học tập); đề nghị HV tự đánh giá; thu Phiếu học tập, kết luận - HV hoặc đại diện nhóm HV trình bày kết quả - HV trình bày đúng các kết quả Họ và tên HV: . Lớp: .. Tự đánh giá: . điểm PHIẾU HỌC TẬP (Số: ...) Câu hỏi/ Bài tập Trả lời/Lời giải/Đáp án Câu 1: Dòng điện Fu-cô là gì? Câu 2: Dòng điện Fu-cô có tính chất nào? Câu 3: Nêu những công dụng của dòng điện Fu-cô trong kĩ thuật. Hoạt động 5: Làm bài tập củng cố GV chia nhóm HV, yêu cầu các nhóm làm các bài tập 3, 4, 5 SGK; yêu cầu đại diện các nhóm trình bày, nhóm khác bổ sung; giới thiệu đáp án D. Hướng dẫn làm bài tập 1. Trả lời các câu lệnh C1. - Thí nghiệm 1 (Hình 23.3a SGK). Từ thông qua mạch kín (C) tăng. - Thí nghiệm 2 (Hình 23.3b SGK). Từ thông qua mạch kín (C) giảm. - Thí nghiệm 3 (Hình 23.3a, b SGK). Nếu cho nam châm đứng yên và mạch (C) dịch chuyển lại gần nam châm, thì từ thông qua mạch kín (C) tăng. Nếu nam châm đứng yên và mạch (C) dịch chuyển ra xa nam châm, thì từ thông qua mạch kín (C) giảm. C2. Khi đóng khoá K (Hình 23.4a SGK), từ thông qua mạch (C) tăng đột ngột, làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch (C). Khi ngắt khoá K, từ thông qua mạch (C) giảm đột ngột, làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch (C). Khi dòng điện tăng hoặc giảm (Hình 23.4b SGK), thì từ thông qua mạch kín (C) cũng tắng hoặc giảm (biến thiên), làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch (C). C3. Khi nam châm còn ở phía trên mạch kín (C) (Hình 23.5 SGK), thì từ thông qua mạch kín (C) tăng, trong mạch (C) xuất hiện dòng điện cảm ứng có chiều sao cho mạch trên của mạch (C) là mặt Bắc, chống lại sự chuyển động của nam châm. Nếu nhìn từ trên xuống thì dòng điện cảm ứng có chiều ngược chiều kim đồng hồ. Khi nam châm đã chui qua mạch (C) xuống dưới, thì từ thông qua mạch kín (C) giảm, xuất hiện dòng điện cảm ứng có chiều sao cho mặt dưới của mạch (C) là mặt Bắc, chống lại sự chuyển động của nam châm. Nếu nhìn từ trên xuống thì dòng điện cảm ứng cùng chiều với chiều kim đồng hồ. 2- Trả lời bài tập 3. D 4. A. Vì lúc đó từ thông qua (C) tăng hoặc giảm. 5. (d) Từ thông qua khung biến thiên tuần hoàn nên trong khung xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều.