Thiết kế bài giảng vật lý 11 nâng cao 1

Thiết kế bài giảng vật lý 11 nâng cao

Trang 2

ư Hiểu được khái niệm tương tác từ, từ trường, tính chất cơ bản của từ trường

ư Nắm được khái niệm vectơ cảm ứng từ (phương và chiều), đường sức từ, từ phổ Quy tắc vẽ các đường sức từ

ư Trả lời được câu hỏi từ trường đều là gì và biết được rằng từ trường đều tồn tại bên trong khoảng không gian giữa hai cực của nam châm hình chữ U

ư Ôn tập lại các kiến thức về từ trường đã học ở THCS

III ư Thiết kế hoạt động dạy học

Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên

Hoạt động 1

Kiểm tra, chuẩn bị điều kiện

xuất phát Đặt vấn đề

HS suy nghĩ cá nhân tìm câu trả lời

GV nêu câu hỏi kiểm tra kiến thức cũ

ư Hãy kể tên các cực của nam châm ? Hiện tượng gì xảy ra khi ta đưa các cực của hai thanh nam châm lại gần nhau ?

Trang 3

ư Các nam châm mà ta thường gặp

có hai cực, một cực gọi là cực Bắc,

kí hiệu là N, cực kia gọi là cực

Nam, kí hiệu là S

ư Khi đưa hai cực cùng tên của hai

nam châm lại gần nhau thì chúng

đẩy nhau, hai cực khác tên gần

nhau thì chúng hút nhau

GV bổ sung Trong thực tế, ta còn gặp những nam châm có số cực lớn hơn 2 Nhưng không có nam châm nào mà số cực là một số lẻ

ư Đặt một kim nam châm cạnh

một dây dẫn, cho dòng điện chạy

qua dây dẫn, kim nam châm bị

sẽ nghiên cứu điều đó

Trang 4

Vì kim nam châm luôn chỉ theo hướng Bắc – Nam nên khi tiến hành thí nghiệm tương tác giữa dòng điện với nam châm, GV đặt dây dẫn dọc theo trục của kim nam châm, sau đó mới cho dòng điện chạy qua dây dẫn Làm như vậy mới quan sát rõ sự tương tác giữa dòng điện với nam châm

ư Vì vai trò của dòng điện và của

nam châm giống nhau nên dòng

điện có thể tác dụng lên dòng điện

GV nêu câu hỏi về vấn đề cần nghiên cứu

ư Từ hai thí nghiệm ở trên ta thấy: vai trò của dòng điện và của nam châm là giống nhau, đều gây ra lực từ tác dụng lên nam châm khác đặt gần nó Nếu thay nam châm ở thí nghiệm thứ hai bằng một dòng điện, thì dòng điện có gây ra lực tương tác với dòng điện mới không ? Nếu có thì lực đó có gọi là lực

từ được không ?

GV tiến hành thí nghiệm với bộ thí nghiệm tương tác giữa hai dòng điện và yêu cầu HS quan sát để rút ra kết luận

Trang 5

HS quan sát GV tiến hành thí

nghiệm

ư Hai dòng điện cùng chiều, hai

dây dẫn hút nhau Hai dòng điện

ngược chiều, hai dây dẫn đẩy

nhau

GV yêu cầu HS quan sát chiều dòng

điện thông qua các bóng đèn LED và trả lời câu hỏi: khi nào thì hai dòng điện hút nhau, khi nào thì hai dòng điện đẩy nhau ?

Tương tác giữa nam châm với nam

châm, dòng điện với nam châm và

giữa dòng điện với dòng điện gọi

là tương tác từ Lực tương tác trong

các trường hợp đó gọi là lực từ

GV yêu cầu HS rút ra kết luận : những tương tác nào gọi là tương tác từ ? Lực xuất hiện trong các tương tác đó gọi là lực gì ?

Tìm hiểu khái niệm từ trường và

khái niệm cảm ứng từ (phương

và chiều)

ư Tương tự như điện trường, xung

quanh thanh nam châm hay xung

quanh dòng điện có từ trường Nó

gây ra lực từ tác dụng lên một nam

châm hay một dòng điện đặt trong

nó

GV nêu câu hỏi

ư Từ trường tồn tại ở đâu ? Nó có tính chất cơ bản nào ?

Lưu ý: có thể HS không nêu được tính chất của từ trường là tác dụng lên dòng

điện đặt trong từ trường GV cần nhắc lại cho HS thấy rằng vai trò của dòng

điện và của nam châm giống nhau trong tương tác từ nên khi đặt dòng điện trong

từ trường thì dòng điện sẽ chịu một lực

từ tác dụng

GV thông báo

Trang 6

Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ

ư Xung quanh dòng điện có từ trường Nhưng dòng điện là do sự chuyển động

có hướng của các điện tích tạo thành Vì vậy có thể suy ra từ từ trường của dòng

điện thực chất là từ trường của các điện tích chuyển động tạo thành dòng điện

đó Hiện nay lí thuyết và thực nghiệm

đã chứng tỏ rằng xung quanh điện tích chuyển động có từ trường

ư Để đặc trưng cho từ trường về mặt gây ra lực từ, ta đưa vào một đại lượng vectơ gọi là cảm ứng từ và kí hiệu là B.GVectơ cảm ứng từ BG

của từ trường tại một điểm có phương trùng với phương của nam châm thử nằm cân bằng tại

điểm đó trong từ trường, và có chiều từ cực Nam sang cực Bắc của nam châm thử đó

ư Xét một đoạn dòng điện ngắn được

đặt tại điểm khác nhau trong từ trường

Ta thừa nhận rằng lực từ tác dụng lên dòng điện ở điểm nào lớn hơn thì cảm ứng từ tại điểm đó lớn hơn

Tìm hiểu khái niệm đường sức từ

và các tính chất của đường sức

đường sức từ thông qua khái niệm cảm ứng từ

GV yêu cầu HS trình bày thí nghiệm để quan sát từ phổ của một nam châm thẳng ?

Trang 7

ư HS vẽ các đường sức từ của nam

châm thẳng

ư Muốn xác định chiều của đường

sức từ người ta dùng nam châm thử

đặt tại một điểm trên đường sức,

chiều từ cực Bắc sang cực Nam

của nam châm thử là chiều đường

sức từ

ư Phương của tiếp tuyến tại một

điểm trên đường sức trùng với

phương của vectơ cảm ứng từ tại

một điểm trên đường sức Chiều

của đường sức từ trùng với chiều

của vectơ cảm ứng từ tại một điểm

trên đường sức từ

GV tiến hành thí nghiệm để HS quan sát hình ảnh từ phổ của nam châm thẳng, yêu cầu HS vẽ các đường sức từ của nam châm thẳng Sau đó trả lời câu hỏi : muốn xác định chiều của đường sức từ ta làm thế nào ? phương của tiếp tuyến tại một điểm trên đường sức từ có quan hệ như thế nào với phương của vectơ cảm ứng từ tại điểm đó ? Chiều của đường sức từ có quan hệ như thế nào với chiều của vectơ cảm ứng từ tại một điểm trên đường sức ?

Vậy : Đường sức từ là đường được vẽ sao cho hướng của tiếp tại bất kì điểm nào trên đường cũng trùng với hướng của vectơ đường cảm ứng từ tại điểm đó

HS thảo luận chung toàn lớp

điểm ta có hai vectơ cảm ứng từ

Điều đó là vô lí Vậy tại một điểm

trong từ trường chỉ có thể vẽ được

một và chỉ một đường sức từ

ư Các đường sức từ không cắt nhau :

nếu các đường sức từ cắt nhau sẽ vi

phạm vào tính chất thứ nhất

GV yêu cầu HS đọc SGK để nắm được

4 tính chất của các đường sức từ và chứng minh tính chất thứ nhất và tính chất thứ ba

Trang 8

Hoạt động 5.

Tìm hiểu khái niệm từ trường

đều

HS nhớ lại kiến thức và thực hiện

yêu cầu của GV

ư HS quan sát GV tiến hành thí

nghiệm và thực hiện nhiệm vụ

ư Các đường sức từ phía trong lòng

nam châm chữ U song song và

cách đều nhau

GV yêu cầu HS nêu cách tiến hành thí nghiệm để quan sát được từ phổ của nam châm chữ U và mô tả hình ảnh từ phổ thu được đó

GV tiến hành thí nghiệm để HS quan sát từ phổ của nam châm chữ U và yêu cầu HS vẽ các đường sức từ của từ trường của nam châm chữ U

GV yêu cầu HS nhận xét độ mau thưa của các đường sức từ phía trong lòng nam châm chữ U

HS tiếp thu, ghi nhớ

GV thông báo : Một từ trường mà cảm ứng từ tại mọi

điểm đều bằng nhau gọi là từ trường

đều

Củng cố bài học và định hướng

nhiệm vụ học tập tiếp theo

HS thực hiện nhiệm vụ

GV nêu câu hỏi củng cố

ư Hãy nêu một thí nghiệm chứng tỏ rằng xung quanh dòng điện có từ trường ?

ư Nêu đặc tính cơ bản của từ trường ? Làm các bài tập 1, 2 SGK

Ôn tập lại các kiến thức về lực từ ở lớp

9 THCS

Trang 9

Bμi 27

Phương vμ chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện

I ư Mục tiêu

1 Về kiến thức

ư Nắm được phương của lực từ tác dụng lên một đoạn dòng điện là phương vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dòng điện và vectơ cảm ứng từ

ư Phát biểu được quy tắc bàn tay trái và biết cách vận dụng quy tắc đó

ư Thiết kế được phương án thí nghiệm kiểm tra kết quả bài tập

HS trả lời câu hỏi

ư Đặt bàn tay trái sao cho các

đường sức từ hướng vào lòng bàn

ư Phát biểu quy tắc bàn tay trái ?

ư Hãy nêu điều kiện để đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường chịu tác tác dụng của lực điện từ đó?

Trang 10

tay trái, chiều từ cổ tay đến ngón

tay giữa hướng theo chiều dòng

điện thì ngón tay cái choãi ra 90o

chỉ chiều của lực từ

ư Đoạn dây dẫn phải đặt không

song song với đường sức từ ĐVĐ: Chúng ta đã biết phương chiều của lực từ tác dụng lên một đoạn dòng

điện đặt trong từ trường Bài học ngày hôm nay chúng ta ôn tập lại các kiến thức đó và vận dụng để làm một số bài tập

Ôn tập lại các kiến thức về

phương chiều của lực từ thông

qua việc làm các bài tập

HS thảo luận nhóm, sau đó đại

diện nhóm lên báo cáo kết quả

Câu 1:

GV yêu cầu HS làm các bài tập trong phiếu học tập

áp dụng quy tắc bàn tay trái, đoạn

dây dẫn chịu lực từ tác dụng

hướng xuống nên đoạn dây dẫn

chuyển động xuống phía dưới

Trang 11

Đối với câu (b) có nhiều ý kiến

khác nhau:

Không chịu lực tác dụng

………

ư Để kiểm tra xem đoạn dây dẫn

có chuyển động xuống phía dưới

ta phải có một nam châm điện và

một đoạn dây dẫn đặt trong nó

Dòng điện cung cấp cho đoạn dây

dẫn và cho nam châm điện được

lấy từ máy biến thế Làm thí

nghiệm và quan sát xem đoạn dây

dẫn chuyển động như thế nào

GV nêu câu hỏi thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra tính chính xác của kết quả các bài tập

ư Hãy thiết kế phương án thí nghiệm để kiểm tra kết quả của các bài tập a), b) ?

GV nêu câu hỏi gợi ý

ư Cần phải có một dụng cụ thí nghiệm

để tạo ra từ trường và đặt đoạn dòng

đoạn dây dẫn và cho nam châm điện

được lấy từ máy biến thế Quan sát các bóng đèn LED trên nam châm điện và trên khung dây ta biết được chiều của

đường sức từ và chiều của dòng điện

GV tiến hành thí nghiệm và yêu cầu HS quan sát

HS quan sát và rút ra kết luận

ư Kết quả bài tập là chính xác

ư Trường hợp đoạn dòng điện đặt

song song với đường sức từ thì

không có lực từ tác dụng

Trang 12

GV thể chế hoá kiến thức : Phương chiều của lực từ được xác định :

ư Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng chứa

đoạn dòng điện và cảm ứng từ tại điểm khảo sát

ư Chiều của lực từ được xác định bằng quy tắc bàn tay trái : Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ đâm xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện, thì ngón tay cái choãi ra 90o chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện

điện (như hình vẽ) thì đoạn dây dẫn chuyển động thế nào ? Tại sao ?

Trang 13

Câu 2 Cho một dây dẫn mang dòng điện I đặt trong từ trường, lực từ tác dụng vào

dòng điện như hình vẽ Hãy xác định chiều đường sức từ ?

Câu 3 Chọn câu đúng

Hình bên mô tả đoạn dây dẫn AB và lực từ tác

dụng lên đoạn dây dẫn đó đều nằm trong mặt

phẳng hình vẽ Chiều của lực từ và chiều của

dòng điện đã được chỉ rõ trong hình vẽ, từ đó

suy ra

A đường sức từ nằm trong mặt phẳng hình vẽ có chiều từ trái sang phải

B đường sức từ nằm trong mặt phẳng hình vẽ có chiều từ phải sang trái

C đường sức từ vuông góc với mặt phẳng hình vẽ và hướng từ trước ra sau

D đường sức từ vuông góc với mặt phẳng hình vẽ và hướng từ sau ra trước

Câu 4 Chọn câu đúng

Đặt bàn tay trái cho các đường sức từ xuyên vào lòng bàn tay, ngón tay cái choãi

ra 90o chỉ chiều dòng điện thì chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện

A theo chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa

B ngược với chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa

C cùng chiều với ngón tay cái choãi ra

D ngược chiều với ngón tay cái choãi ra

Trang 14

Bμi 28

Cảm ứng từ định luật am-pe

I ư Mục tiêu

ư Thiết kế được phương án thí nghiệm kiểm tra kết quả bài tập đã giao ở nhà

ư Đưa ra được dự đoán độ lớn lực từ tác dụng lên dòng điện tỉ lệ với cường độ dòng điện

ư Thiết kế được phương án thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của độ lớn lực từ phụ thuộc vào cường độ dòng điện, chiều dài đoạn dòng điện và góc α giữa phương chiều dòng điện và phương chiều đường sức từ

ư Thiết kế được phương án thí nghiệm khảo sát thương số F/Ilsinαkhác nhau với các từ trường khác nhau

ư Xử lí được số liệu đã thu thập và rút ra kết luận

ư Nắm được biểu thức độ lớn của véc tơ cảm ứng từ, hiểu sâu sắc về đặc điểm định tính của khái niệm cảm ứng từ

2 Về kĩ năng

ư Rèn luyện kĩ năng đưa ra dự đoán đối với một hiện tượng vật lí

ư Rèn luyện kĩ năng quan sát, thu thập thông tin và xử lí thông tin thu thập được

II ư Chuẩn bị

ư Bộ thí nghiệm nghiên cứu lực từ tác dụng lên dòng điện

Học sinh

ư Ôn tập lại các kiến thức về lực từ ở lớp 9 THCS

Trang 15

ư Trình bày các yếu tố đặc trưng cho vectơ cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường ?

ĐVĐ: Bài học trước chúng ta đã biết: phương chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện phụ thuộc vào phương chiều của dòng điện và chiều đường sức từ,

điều đó thể hiện qua quy tắc bàn tay trái Vậy độ lớn của lực từ phụ thuộc vào những yếu tố nào ? Bài học hôm nay chúng ta nghiên cứu điều đó

Nghiên cứu sự phụ thuộc của độ

lớn lực từ vào cường độ dòng

điện chạy qua đoạn dây dẫn,

chiều dài đoạn dây dẫn và góc

giữa phương chiều dòng điện và

Quan sát thí nghiệm

ư Phương chiều của lực từ phụ thuộc vào phương chiều của dòng điện, vậy độ lớn của lực từ có phụ thuộc vào độ lớn của dòng điện không ? Hãy quan sát thí nghiệm sau :

Thảo luận chung toàn lớp

ư Tăng dần cường độ dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn và yêu cầu HS quan

Trang 16

sát xem khung dây bị lệch nhiều hay ít ?

HS đề xuất giả thuyết

Dùng đoạn dây dẫn ở bài học

trước, thay đổi cường độ dòng điện

chạy qua đoạn dây dẫn, đo lực từ

tương ứng với mỗi giá trị cường độ

ư Đo giá trị cường độ dòng điện

chạy qua đoạn dây dẫn đó cần có

một ampe kế nối tiếp với đoạn dây

dẫn

ư Thay đổi bằng biến trở

ư Thêm gia trọng vào đĩa cân đòn

Cần kiểm nghiệm xem tỉ số F/I có

bằng hằng số không

ư Quan sát, ghi số liệu, xử lí kết

GV nêu câu hỏi về kết luận cần được kiểm tra bằng thí nghiệm

ư Trong trường hợp này chúng ta cần kiểm nghiệm điều gì ?

ư Tiến hành thí nghiệm, yêu cầu HS ghi kết quả thí nghiệm trên bảng số liệu, xử

Trang 17

quả và rút ra kết luận lí số liệu và rút ra kết luận

ư Khi tăng dần chiều dài đoạn dây

dẫn đặt trong từ trường thì lực từ

cũng tăng dần

Độ lớn của lực từ tỉ lệ thuận với

chiều dài đoạn dây dẫn F ~ l

ư Gợi ý tìm câu trả lời

GV tiến hành nhanh thí nghiệm với các khung dây có chiều dài của cạnh đặt trong từ trường tăng dần và giữ nguyên cường độ dòng điện để HS quan sát và rút ra nhận xét

ư Vậy độ lớn lực từ phụ thuộc như thế nào vào chiều dài đoạn dây dẫn ?

ư Đề xuất phương án thí nghiệm

kiểm tra

ư Dùng thí nghiệm ở trên nhưng

thay đổi các khung dây có chiều

dài đoạn dây dẫn đặt trong từ

trường khác nhau, giữ nguyên

GV nêu câu hỏi thiết kế phương án thí nghiệm

ư Làm thế nào để kiểm nghiệm được bằng thí nghiệm kết luận này ?

Trang 18

cường độ dòng điện chạy trong

ư Dùng thước đo độ dài để đo

chiều dài của đoạn dòng điện

điều cần kiểm nghiệm : F ~ l

ư Độ lớn lực từ thay đổi vì khi đặt

đoạn dây dẫn làm với đường sức từ

ư Các trường hợp nghiên cứu ở trên ta

đều đặt đoạn dòng điện vuông góc với

đường sức từ Nếu đặt đoạn dòng điện làm với đường sức từ một góc α bất kì thì độ lớn của lực từ có thay đổi không ?

ư Quan sát GV tiến hành thí nghiệm

ư Gợi ý tìm câu trả lời:

Tiến hành nhanh thí nghiệm: tăng dần

Trang 19

ư Giữ nguyên giá trị cường độ

dòng điện và chiều dài đoạn dòng

điện, thay đổi góc α, đo lực từ

Làm thế nào để xác định góc α đã thay đổi ?

ư Giới thiệu khung dây dùng làm thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của độ lớn lực từ vào góc α

Chúng ta phải kiểm nghiệm thương

Trang 20

hệ lượng giác với góc α không ? Làm thế nào để kiểm tra xem độ lớn lực từ có thể có quan hệ lượng giác với góc α ?

Độ lớn lực từ tỉ lệ với sin α

ư Làm việc chung toàn lớp

Độ lớn của lực từ tác dụng lên

đoạn dòng điện AB tỉ lệ với cường

độ dòng điện I qua AB, tỉ lệ với

chiều dài l của đoạn dòng điện AB

và tỉ lệ với sinα (αlà góc giữa

phương chiều dòng điện và phương

chiều đường sức từ)

ư Với một từ trường nhất định thì

ư Khái quát hoá kiến thức

Trang 21

Đối với từ trường khác, thương số

ư Hãy thiết kết phương án thí nghiệm

để kiểm tra điều dự đoán ở trên ?

ư Phải thay đổi từ trường bằng

cách thay đổi dòng điện chạy qua

nam châm điện

ư Thay đổi I bằng biến trở, thay

đổi chiều dài l bằng các khung dây

khác nhau và thay đổi gócα giống

như thí nghiệm trên Đo lực từ

tương ứng bằng cách thêm các quả

gia trọng vào đĩa cân, độ lớn lực từ

bằng trọng lượng của các quả gia

trọng thêm vào

ư Bằng cách nào để tạo ra một từ trường khác ?

ư Kiểm tra xem thương số

F/Ilsinα có còn là hằng số không

khi ta thay đổi từ trường khác

GV nêu câu hỏi về kết luận cần được kiểm tra bằng thí nghiệm

ư Trong trường hợp này chúng ta cần kiểm nghiệm điều gì ?

Trang 22

ư Quan sát, ghi số liệu và xử lí số

tính chất gì của từ trường ?

ư Gợi ý tìm câu trả lời + Làm thí nghiệm : giữ nguyên tích số

Ilsinα, tăng từ trường bằng cách tăng dòng điện chạy qua nam châm điện, thấy khung dây bị lệch nhiều hơn

+ Cùng một tích Ilsinα, nếu từ trường càng lớn thì lực từ tác dụng lên dòng

điện càng lớn, vậy thương số F/Ilsinα

đặc trưng cho tính chất gì của từ trường ?

ư Khái quát hoá kiến thức + Với mỗi từ trường nhất định thì thương

số F

B

I sin =α

l luôn là một hằng số

+ Với các từ trường khác nhau thì hằng

số B khác nhau, và hằng số B đặc trưng

Cường độ dòng điện chạy qua

nam châm điện I = 1,1A

Trang 23

cho từ trường về phương diện tác dụng lực

HS tiếp thu, ghi nhớ GV bổ sung kiến thức

ư Hằng số B gọi là cảm ứng từ của từ trường Đơn vị là tesla, kí hệu là T Biểu thức của B chính là độ lớn của véc tơ cảm ứng từ mà chúng ta đã học ở bài trước

ư Từ biểu thức của B, ta có thể suy ra biểu thức độ lớn của lực từ:

F = BIlsinα

ư Đây cũng chính là công thức của định luật Ampe về lực từ tác dụng lên dòng

điện

HS tiếp thu, ghi nhớ GV thông báo

ư Giả sử ta có hệ n nam châm (hay dòng điện) Tại điểm M, từ trường chỉ của nam châm thứ nhất là BG1, chỉ của nam châm thứ hai là BG2, …, chỉ của nam châm thứ n là BGn Gọi BGlà từ trường của hệ tại M thì:

BG=BG1+BG2+…+BGn

GV nêu câu hỏi định hướng

Trang 24

ư Quy tắc xác định chiều các đường sức từ của dòng điện tròn

ư Dạng các đường sức từ ở bên trong và bên ngoài một ống dây có dòng điện Quy tắc xác định chiều các đường sức từ bên trong ống dây

ư Công thức xác định cảm ứng từ của dòng điện thẳng, của dòng điện tròn, của dòng điện trong ống dây

2 Về kĩ năng

ư Quan sát GV tiến hành thí nghiệm và rút ra kết luận

ư Xác định chiều đường sức từ của dòng điện thẳng, dòng điện tròn, trong ống dây

Trang 25

ư Phương của vectơ cảm ứng từ tại

một điểm trong từ trường là

ư Nêu các yếu tố đặc trưng cho vectơ cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường ?

ĐVĐ: Chúng ta đã biết xung quanh dòng điện có từ trường Từ trường được biểu diễn bằng các đường sức từ Từ trường phụ thuộc vào các dạng mạch

điện nên đường sức từ cũng phụ thuộc vào các dạng mạch điện Bài này chúng

ta đi tìm hiểu đường sức từ của một số dạng mạch điện đơn giản

Tìm hiểu từ trường của dòng

điện thẳng

GV thông báo cho HS biết thế nào là dòng điện thẳng : Ta gọi dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài vô hạn là dòng điện thẳng

ư Từ trường của dòng điện thẳng có dạng như thế nào ? Làm thí nghiệm như thế nào để biết được dạng từ trường của dòng điện thẳng ?

Trang 26

ư Dùng dây dẫn thẳng cho dòng

điện chạy qua, bìa cứng, mạt sắt

ư Xuyên dây dẫn thẳng đứng qua

tấm bìa cứng, cho dòng điện chạy

qua dây dẫn, rắc mạt sắt lên tấm

bìa và gõ nhẹ vào tấm bìa Hình

ảnh thu được chính là từ phổ của

dòng điện thẳng

GV nêu các câu hỏi gợi ý

ư Muốn biết từ trường của dòng điện thẳng ta phải biết được dạng của các

đường sức từ của từ trường đó Đối với nam châm thẳng người ta làm thế nào

để biết được dạng đường sức từ của nó? Liệu có thể áp dụng cách đó để tìm hình dạng đường sức từ của dòng điện thẳng được không ?

ư Cần phải có những dụng cụ thí nghiệm gì để làm được điều đó ?

ư Phải tiến hành thí nghiệm như thế nào ?

với dòng điện Tâm của các đường

sức là giao điểm của mặt phẳng và

dây dẫn

ư Để xác định chiều của các đường

sức từ ta dùng nam châm thử

Giơ ngón cái của bàn tay phải

hướng theo chiều dòng điện, khum

bốn ngón kia xung quanh dây dẫn

thì chiều từ cổ tay đến các ngón là

chiều của đường sức từ

GV tiến hành thí nghiệm, yêu cầu HS quan sát và rút ra kết luận về dạng của các đường sức từ của từ trường của dòng

Trang 27

Đặt cái đinh ốc dọc theo dây dẫn

Quay cái đinh ốc sao cho nó tiến

theo chiều dòng điện, thì chiều

quay của cái đinh ốc là chiều của

các đường sức từ

ư Có thể sử dụng chiều quay của đinh

ốc và chiều tiến của nó để xác định chiều đường sức từ nếu biết chiều dòng

điện không ?

GV thông báo Người ta đã chứng minh cảm ứng từ của dòng điện thẳng đặt trong không khí

ư Từ trường của dòng điện tròn có dạng như thế nào ? Làm thí nghiệm như thế nào để biết được dạng từ trường của dòng điện tròn ?

Trang 28

ư Cho vòng dây dẫn nằm trong

mặt phẳng thẳng đứng xuyên qua

từ bìa nằm trong mặt phẳng nằm

ngang, và chứa tâm dòng điện Rắc

mạt sắt lên tấm bìa và gõ nhẹ

GV tiến hành thí nghiệm, yêu cầu HS quan sát và vẽ các đường sức từ của dòng điện tròn

GV dùng nam châm thử để xác định chiều các đường sức từ, sau đó yêu cầu

HS sử dụng bàn tay phải và các đinh ốc

để xây dựng một quy tắc để xác định chiều đường sức từ của dòng điện tròn

ư Khum bàn tay phải theo vòng

dây của khung sao cho chiều từ cổ

tay đến các ngón tay trùng với

chiều dòng điện trong khung; ngón

tay cái choãi ra chỉ chiều các

đường sức từ xuyên qua mặt phẳng

dòng điện

ư Đặt cái đinh ốc dọc theo trục của

khung dây Quay cái đinh ốc theo

chiều dòng điện, thì cái đinh ốc

Trang 29

tiến theo chiều của đường sức từ

xuyên qua mặt phẳng dòng điện

GV thông báo Người ta đã chứng minh cảm ứng từ ở tâm dòng điện tròn N vòng, đặt trong không khí được tính theo công thức:

Tìm hiểu từ trường của dòng

điện tròn

từ trường của dòng điện trong ống dây?

HS chú ý quan sát và tiến hành vẽ

dạng đường sức từ của dòng điện

trong ống dây

ư Việc xác định chiều của các

đường sức từ của dòng điện trong

ống dây giống với việc xác định

chiều của các đường sức từ của

dòng điện tròn Tức là dùng quy

tắc nắm tay phải hoặc quy tắc cái

đinh ốc 2 để xác định chiều của

các đường sức từ của dòng điện

trong ống dây

GV tiến hành thí nghiệm, yêu cầu HS quan sát và vẽ các đường sức từ của dòng điện trong ống dây

GV dùng nam châm thử để xác định chiều các đường sức từ, sau đó yêu cầu

HS sử dụng bàn tay phải và các đinh ốc

để xây dựng một quy tắc để xác định chiều đường sức từ của dòng điện trong ống dây

Trang 30

ư Nhận xét gì về hình dạng các đường sức từ bên trong lòng ống dây ?

ư Nhận xét gì về hình ảnh đường sức từ của ống dây so với đường sức từ của nam châm thẳng ?

ư Các đường sức từ bên trong lòng

ống dây giống các đường sức từ

bên trong lòng nam châm chữ U

ư Các đường sức từ của ống dây

giống các đường sức từ của nam

đều nhau Nếu ống dây là đủ dài (l ∼ d ,

l là chiều dài của ống dây, d là đường

kính của ống dây), thì từ trường bên trong ống dây là từ trường đều

ư Bên ngoài ống, dạng và sự phân bố các đường sức từ giống như ở một nam châm thẳng Do đó có thể coi một ống dây mang dòng điện cũng có hai cực,

đầu ống mà các đường sức từ đi ra là cực Bắc, đầu kia là cực Nam

ư Người ta đã chứng minh cảm ứng từ trong lòng ống dây đặt trong không khí

được tính theo công thức

7

B 4 10 nI.= π ư Trong đó n là số vòng dây trên 1m chiều dài của ống, I là cường độ dòng điện chạy trong ống dây

Trang 31

GV nêu câu hỏi củng cố bài học

ư Cho một điểm M nằm gần dòng điện thẳng Hãy vẽ một đường sức từ đi qua

điểm M Có thể vẽ được bao nhiêu

đường sức từ đi qua điểm M ? Làm các bài tập 1, 2, 3, 4, 5 SGK

Ôn tập các kiến thức về từ trường

Trang 32

Bμi 30

Bμi tập về Từ trường

I ư Mục tiêu

ư Luyện tập việc vận dụng các công thức tính cảm ứng từ của dòng điện

ư Luyện tập việc vận dụng nguyên lí chồng chất từ trường để tính cảm ứng từ tổng hợp

xuất phát

ư Viết biểu thức của nguyên lí chồng chất từ trường ?

ư Viết công thức tính cảm ứng từ tại tâm của dòng diện tròn đặt trong không khí ?

Trang 33

ư Viết công thức tính cảm ứng từ trong lòng của ống dây đủ dài đặt trong không khí ?

HS suy nghĩ cá nhân, sau đó thảo

luận nhóm và đại diện nhóm lên

báo cáo kết quả

- Muốn biết nam châm thử nằm cân bằng theo phương hợp với ống dây một góc α thì ta cần phải xác định được đại lượng nào ?

Theo nguyên lí chồng chất từ

Trang 34

ư Nhận xét gì về độ lớn của cảm ứng từ của thành phần từ trường nằm ngang của Trái Đất và cảm ứng từ trong lòng ống dây ?

ư Gọi B2 là cảm ứng từ trong lòng ống dây, tỉ số 1

2

B

B được xác định như thế nào ?

I

I ? Câu 2:

Vectơ cảm ứng từ BG tại điểm O là

tổng vectơ của BG1 và B G2 Suy ra :

1 2

B BG = G +BG

ư Cần phải áp dụng nguyên lí chồng chất từ trường để xác định cảm ứng từ tổng hợp, tuy nhiên biểu thức của nguyên lí được viết như thế nào trong trường hợp này ?

Trang 35

Mặt khác:

7 1 1

2 10

I IR

ư Biểu thức của nguyên lí chồng chất

điện trường viết dưới dạng véctơ, làm cách nào để đưa biểu thức đó về dạng

HS suy nghĩ cá nhân, sau đó thảo

luận nhóm và đại diện nhóm lên

báo cáo kết quả

Vì có thể bỏ qua chiều dài của lớp

ư Cảm ứng từ trong ống dây dài được xác định bằng công thức nào ? Trong

đó đại lượng nào đã biết, đại lượng nào chưa biết ?

Trang 36

sơn cách điện nên l

nd

ư Viết công thức biểu diễn sự phụ thuộc của điện trở R vào chiều dài, tiết diện

và điện trở suất của dây dẫn ?

GV nêu lại cách xác định cảm ứng từ tổng hợp

Ôn tập các kiến thức về lực từ, cảm ứng

từ của dòng điện thẳng

Phiếu học tập Câu 1 Đặt một ống dây dài sao cho trục của nó nằm ngang và vuông góc với

thành phần từ trường nằm ngang của Trái Đất (Bđ)

a) Cho dòng điện cường độ I1 qua ống dây thì cảm ứng từ B1 trong ống dây gấp 3 lần Bđ

Trang 37

Hỏi khi đó một kim nam châm thử trong ống dây nằm cân bằng theo phương hợp với trục của ống dây một góc bằng bao nhiêu ? Coi rằng nam châm thử nằm cân bằng trên mặt phẳng song song với mặt đất

b) Điều chỉnh cho dòng điện qua ống dây thay đổi từ I1 đến I2 = kI1, sao cho kim nam châm thử nằm cần bằng theo hướng Đông Bắc Hỏi k bằng bao nhiêu ?

Câu 2 Cho hai vòng tròn dây dẫn bán kính bằng nhau và bằng R = 10 cm Vòng

dây thứ nhất có dòng điện cường độ I1 = 3 A, vòng dây thứ hai có dòng

điện I2 = 4A Vòng dây thứ nhất đặt trong mặt phẳng nằm ngang, vòng dây thứ hai đặt trong mặt phẳng thẳng đứng, sao cho tâm của hai vòng dây trùng nhau Hãy tìm phương, chiều, độ lớn của vectơ cảm ứng từ tại tâm O của hai vòng tròn

Câu 3 Dùng một dây đồng có đường kinh d = 1,2mm để quấn thành một ống dây

dài Dây có phủ một lớp sơn cách điện mỏng Các vòng dây được quấn sát nhau Khi cho dòng điện qua ống dây, người ta đo được cảm ứng từ trong ống dây là B = 0,004 T Tính hiệu điện thế U đặt vào hai đầu ống dây Cho

biết dây dài l = 60m, điện trở suất của đồng bằng 1, 76.10ư8Ω.m

Trang 38

− Luyện tập việc vận dụng các công thức tính cảm ứng từ của dòng điện

− Nắm và phát biểu đ−ợc định nghĩa đơn vị ampe

Trang 39

ư Viết công thức xác định cảm ứng từ của dòng điện thẳng ?

ư Nêu cách xác định chiều đường cảm ứng từ của từ trường của dòng điện thẳng ?

ư Hiện tượng gì xảy ra nếu đặt hai dây dẫn có dòng điện chạy qua gần nhau và song song với nhau ?

ĐVĐ: Chúng ta đã biết hai dây dẫn song song đặt cạnh nhau, nếu dòng điện chạy qua hai dẫn dẫn cùng chiều thì chúng sẽ hút nhau và ngược lại Tại sao lại có hiện tượng như vậy ? Bài học ngày hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu

diện nhóm lên báo cáo kết quả GV nêu mô tả lại thí nghiệm đã được

tiến hành ở đầu chương, yêu cầu HS giải thích lực hút giữa hai dòng điện song song cùng chiều ?

Trang 40

ư Lực tương tác giữa hai dòng điện là lực từ, muốn vậy các dòng điện phải

được đặt trong từ trường, dòng điện I2

đặt trong từ trường nào ?

ư Từ trường đoạn dòng điện CD đặt vào

có vectơ cảm ứng từ theo chiều nào ?

ư Dùng quy tắc nào để xác định chiều của vectơ cảm ứng từ tại đó ?

ư Hãy vẽ lực từ tác dụng lên đoạn dòng

điện CD ? Theo quy tắc nắm tay phải thì cảm

ứng từ do dòng điện MN gây ra tại

điểm A có chiều hướng ra phía

trước mặt phẳng hình vẽ áp dụng

quy tắc bàn tay trái, ta thấy lực từ

tác dụng lên đoạn CD có chiều

hướng sang phía trái, nghĩa là nó

dụng lên một đơn vị chiều dài của

dây dẫn mang dòng điện I2:

GV yêu cầu HS xác định độ lớn của lực

từ tác dụng lên đoạn dòng điện CD có

chiều dài l ? Độ lớn lực từ tác dụng lên

một đơn vị chiều dài dòng điện bằng bao nhiêu ?

ư áp dụng định luật nào để xác định độ lớn của lực từ ?

ư Cảm ứng từ B được xác định như thế nào ?

Tiêu đề	Thiết kế bài giảng vật lý 11 nâng cao 1
Tác giả	Trần Thúy Hằng, Hà Duyên Tùng
Trường học	VNMATH
Chuyên ngành	Vật lý
Thể loại	Thiết kế bài giảng
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	207
Dung lượng	2,61 MB