Có thể nói bài này là cơ sở để học sinh có thể nghiên cứu các phần tiếp theo: Tơng tác giữa hai dây dẫn song song mang dòng điện, lực từ tác dụng lên một khung dây mang dòng điện, lực Lo
Trang 1Bài 1 Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện.
cảm ứng từ
I Vấn đề hoá nội dung dạy học“Vấn đề hoá” nội dung dạy học ” nội dung dạy học
Một dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trờng thì có lực từ tác dụng, vậy cách xác định vectơ lực đó nh thế nào ?
Các vấn đề cần giải quyết:
- Phơng của lực từ xác định nh thế nào ?
- Cơ sở để xác định chiều lực từ ?
- Mối liên quan giữa chiều dòng điện, chiều từ trờng và chiều của lực từ?
- Xác định độ lớn của lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng
điện ?
- Công thức Ampe về lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng
điện đặt trong từ trờng đều
II Vị trí của bài học
Bài này là bài thứ ba thuộc chơng từ trờng sau khi học sinh đã nghiên cứu
về khái niện từ trờng và đờng cảm ứng từ ở hai bài trớc Có thể nói bài này là cơ
sở để học sinh có thể nghiên cứu các phần tiếp theo: Tơng tác giữa hai dây dẫn song song mang dòng điện, lực từ tác dụng lên một khung dây mang dòng điện, lực Lorentz v.v…
Nội dung gồm hai phần:
- Phơng và chiều của lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện
- Cảm ứng từ
III Mục đích, yêu cầu
- Học sinh phải trả lời đợc các vấn đề trên sau khi kết thúc bài học
- Học sinh chứng kiến sự phân tích tìm phơng án thí nghiệm để giải quyết vấn đề
- Học sinh quan sát thí nghiệm
- Học sinh tham gia phân tích các kết quả thí nghiệm để rút ra kết luận cho vấn đề cần nghiên cứu
IV Chuẩn bị cho bài học
- Yêu cầu học sinh ôn lại bài từ trờng, đờng cảm ứng từ
- Chuẩn bị thí nghiệm: Nam châm hình móng ngựa, 1 cân, 1 nguồn điện một chiều, một khung dây dẫn
Bài mới:
GV: Trong phần trớc (bài đầu tiên của chơng từ trờng ), bằng thí nghiệm chúng ta đã nhận biết đợc từ trờng tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng
điện Vậy làm thế nào để xác định phơng, chiều và độ lớn của lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện? Bài hôm nay nghiên cứu vấn đề đó
1 Phơng và chiều của lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện
Phơng và chều của lực từ đợc xác định theo quy luật nào?
Trang 2GV: Treo một khung dây dẫn (cha có dòng điện )vào một đầu đòn cân trên đĩa ở đầu kia đặt các quả cân sao cho cân thăng bằng
GV: Nếu đặt nam châm móng ngựa sao cho cạnh AB của khung dây nằm trong khoảng không gian giữa hai cực của nam châm sao cho AB với các đờng cảm ứng từ thì các em dự toán có hiện tợng gì xẩy ra?
HS1: Cân vẫn giữ thăng bằng vì từ trờng chỉ tác dụng lên dây dẫn AB có dòng điện
HS2: Cân bị nghiêng về phía khung dây do nam châm có từ tính nên nó hút dây dẫn AB
GV: - Làm thí nghiệm để xem dự đoán nào đúng, quả nhiên học sinh thấy rằng cân vẫn thăng bằng ngay cả khi giáo viên đặt nam châm theo các vị trí khác nhau (thẳng đứng, nằm nghiêng)
- Nh vậy từ trờng chỉ tác dụng lực từ lên dây dẫn mang dòng điện
GV: Hớng dẫn học sinh xây dựng giả thuyết về phơng và chiều của lực từ GV: Đặt vị trí khung dây nh hình vẽ 48.1b SGK và đặt câu hỏi: Nếu cho dòng điện chạy qua khung dây sao cho dòng điện trong dây dẫn AB có chiều từ
A đến B các em dự đoán có hiện tờng gì xẩy ra? Vì sao?
HS1: Cân vẫn giữ thăng bằng do từ trờng tác dụng lực hút lên dây dẫn AB một lực theo phơng nằm ngang, cùng phơng với các đờng cảm ứng từ
HS2: Cân sẽ lệch về phía các quả cân do từ trờng tác dụng lực hút lên dây dẫn AB theo phơng thẳng đứng hớng từ dới lên
GV: Làm TNKT lập tức học sinh thấy rằng cân nghiêng về phía khung dây điều đó chứng tỏ lực mà từ trờng tác dụng lên dây dẫn AB là lực hút theo
ph-ơng thẳng đứng từ trên xuống
Đến đây học sinh sẽ ngạc nhiên thấy rằng trong từ trờng đều, lực từ không cùng phơng với các đờng cảm ứng từ trong khi lực điện cùng phơng với các đờng sức điện trong điện truờng đều và cảm thấy rằng đây là vấn đề cần phải nghiên cứu
GV: Bây giờ, các em dự đoán phơng của lực từ ra sao và chiều của lực từ phụ thuộc những yếu tố nào?
HS: Phơng của
t
F không cùng phơng với các đờng cảm ứng từ,
t
F vuông góc với đờng cảm ứng từ và đoạn dây dẫn hay nó vuông góc với mặt phẳng (đ-ờng cảm ứng từ và đoạn dây dẫn )
+ Chiều của Ft sẽ có một số ý kiến khác nhau:
HS1: Chiều của
t
F chỉ phụ thuộc chiều của dòng điện I trong dây dẫn AB
HS2: Chiều của Ft phụ thuộc cả chiều của đờng cảm ứng từ và chiều dòng điện
GV: Tạm thời chấp nhận các GT mà học sinh vừa nêu để hớng dẫn học sinh từng bớc loại bỏ các GT không hợp lý
Trang 3GV: Làm thế nào có thể kiểm ra đợc phơng của F t luôn luôn vuông góc với mặt phẳng chứa đờng cảm ứng từ và đoạn dây dẫn, chiều của
t
F theo 3
ph-ơng án trên Học sinh sẽ dễ dàng nêu các phph-ơng án sau:
HS1: Đổi chiều dòng điện,
t
F vẫn vuông góc với mặt phẳng chứa đờng cảm ứng từ và đoạn dây dẫn AB nhng chiều không đổi nếu cho rằng chiều của
t
F chỉ phụ thuộc chiều đờng cảm ứng từ tức là cân vẫn nghiêng về phía khung dây
HS2: Đảo hai cực của nam châm
t
F vẫn vuông góc với mặt phẳng chứa đ-ờng cảm ứng từ đoạn dây dẫn AB và có chiều không đổi nếu cho rằng chiều của
t
F chỉ phụ thuộc vào chiều của dòng điện I trong dây dẫn AB do đó vẫn nghiêng
về phía khung dây
HS3: Đồng thời đảo cực nam châm và đổi chiều dòng điện,
t
F vẫn vuông góc với mặt phẳng chứa đờng cảm ứng từ và đoạn dây dẫn AB và có chiều không
đổi, cân vẫn nghiêng về phía khung dây (vì cho rằng phụ thuộc cả chiều dòng
điện và chiều đờng cảm ứng từ đó vừa đổi chiều dòng điện, vừa đổi chiều
đờng cảm ứng, dẫn đến
t
F đổi chiều 2 lần nên lại trở về chiều ban đầu)
GV: Mời một học sinh lên làm TNKT và học sinh xác nhận sự đúng đắn của phơng án thứ 3: Lực từ tác dụng lên dây dẫn AB có phơng vuông góc với mặt phẳng chứa đờng cảm ứng từ và đoạn dây dẫn AB và có chiều phụ thuộc cả chiều của đờng cảm ứng từ và chiều của dòng điện
GV: Để thuận tiện khi vận dụng, chúng ta phải đa ra một quy tắc nào đó
để nó thể hiện mối liên hệ đồng thời về hớng củaFt , I và đờng cảm ứng? (đồng thời treo hình vẽ sẵn lên bảng để học sinh dễ liên hệ và nêu quy tắc)
Đến đây có thể học sinh sẽ lúng túng, khi đó giáo viên sẽ nêu: Quy tắc bàn tay trái (ngoài ra có khi ngời ta còn dùng bàn tay phải, quy tắc tam diện thuận
Cho học sinh vận dụng: GV vẫn sử dụng thí nghiệm trên nhng giả sử cho nam châm nằm theo vị trí mới (HV2) và yêu cầu học sinh xác định chiều của lực
t
F từ đó kết luận và sự thăng bằng của cân
HS: áp dụng quy tắc bàn tay trái, lực
t
F có phơng nằm ngang, hớng ra phía ngoài nam châm nên cân vẫn giữ thăng bằng
GV: Làm TNKT để kiểm ttra sự đùng đắn của sự vận dụng trên
2 Cảm ứng từ.
a) Độ lớn của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện
Trang 4GV: Chúng ta đã xác định đợc phơng, chiều của lực từF1 tác dụng lên dây dẫn AB vậy độ lớn của nó bằng bao nhiêu ?
HS: Bằng trọng lợng của quả cân khi ta đặt thêm vào đĩa cân để cho cân ở lại vị trí thăng bằng (Tất nhiên ở thí nghiệm đã đợc giáo viên chuẩn bị rất kỹ sao cho việc bớt hay thêm vào các quả cân thực hiện một cách thuận lợi nhanh chóng, dễ xác định )
GV: Trong những trờng hợp tổng quát, không có cân hoặc không thể sử dụng cân thì làm thế nào để xác định độ lớn của
1
HS: Ta phải tìm xem độ lớn của F1 phụ thuộc vào độ lớn của những đại l-ợng nào hay phải đi tìm biểu thức độ lớn của
1
Nếu học sinh không trả lời đợc giáo viên có thể gợi ý bằng cách đề nghị
HS nêu cách tính một số lực quen thuộc đã học (lực đàn hồi, lực ma sát, lực Coulomb, … ) từ đó HS thấy rằng việc cần thiết phải đi xác định biểu thức độ lớn của lực từ
t
F
GV: Độ lớn của Ft có thể phụ thuộc những đại lợng nào ?
HS1: Phụ thuộc I
HS2: Phụ thuộc từ trờng nam châm
HS3: Đa số nói phụ thuộc cả I và từ trờng nam châm
GV: Hãy nêu phơng án thí nghiệm kiểm tra ?
HS1: Vẫn dùng một nam châm, thay đổi I, đo Ft
HS2: Giữ nguyên I, thay đổi từ trờng bằng cách thay những nam châm khác nhau, đo Ft
GV: Làm TNKT, HS thấy Ft tỉ lệ với I và Ft tỉ lệ với độ mạnh yếu của từ tr-ờng nam châm (đợc xác định bằng sự hút mạnh hay yếu của nam châm đối với một vật bằng sắt nhỏ treo bằng một sợi dây)
HS khó có thể tự nêu ra đợc lực từ phụ thuộc vào chiều dài dây dẫn nên
GV sẽ gợi ý
GV: Ft có phụ thuộc chiều dài dây dẫn không ?
HS1: Có phụ thuộc
HS2: Không phụ thuộc
GV: Hãy nêu phơng án TNKT ?
HS: Cho từ trờng không đổi (vẫn dùng một nam châm), thay dây dẫn có chiều dài khác nhau, điều chỉnh cho I không đổi, đo Ft
GV: Mời 1 HS lên làm TNKT, cả lớp quan sát thấy Ft tỉ lệ với 1
Thí nghiệm đo Ft chính xác là rất khó ở đây GV chỉ có thể cho HS thấy
sự tỉ lệ của Ft đối với các đại lợng trên mà không thể đo chính xác Ft
Trang 5GV: Với những thí nghiệm chính xác, ngời ta đã xác định đợc tại một
điểm trong từ trờng cho trớc xác định, tỉ số Ft/I1 là một hằng số Vậy ta có thể kết luận gì về đại lợng Ft/I.1?
ở đây việc sử dụng phơng pháp tơng tự là hoàn toàn hợp lý vì HS đã đợc nghiên cứu kỹ phần điện trờng Các em có thể liên hệ tiến trình logic hình thành khái niệm cờng độ điện trờng E đối với điện trờng với khái niệm cảm ứng từ B
đối với từ trờng
HS: Tại một điểm trong từ trờng đã ta có Ft/I1 không phụ thuộc I, 1 và nó
có thể là một đại lợng đặc trng cho từ trờng về phơng diện tác dụng lực tại điểm
ta đang xét (điểm đặt dây dẫn AB)
GV: Đúng vậy đại lợng Ft/I1 đặc trng cho từ trờng tại một điểm và gọi nó
là cảm ứng từ tại một điểm trong từ trờng giống nh cách gọi cờng độ điện trờng tại một điểm trong điện trờng Kí hiệu cảm ứng từ tại một điểm trong từ trờng là B
GV: Yêu cầu HS nêu định nghĩa cảm ứng từ tại một điểm sau đó hoàn thiện
Đến đây GV có thể nói thêm về tên gọi của B để HS hiểu tại sao nó lại có tên cảm ứng từ mặc dù vai trò của nó giống nh E trong điện trờng
b) Véc tơ cảm ứng từ
GV: Cảm ứng từ là đại lợng đặc trng cho từ trờng về mặt tác dụng lực cũng giống nh véc tơ cờng độ điện trờng
E đặc trng cho điện trờng về phơng diện tác dụng lực do lực từ là đại lợng véc tơ thì cảm ứng từ cũng phải là đại lợng véc tơ Véc tơ cảm ứng từ tại một điểm có:
- Phơng trùng với trục nam châm thử nằm cân bằng tại điểm đó
- Chiều là chiều từ cực nam sang cực bắc của nam châm thử
- Độ lớn của véc tơ cảm ứng từ là B
Sau khi đã đa ra véc tơ cảm ứng từ GV yêu cầu HS phát biểu chính xác về phơng của lực từ và định nghĩa từ trờng đều
GV: Dựa vào véc tơ cảm ứng từ hãy cho biết quan hệ giữa đờng cảm ứng
từ và véc tơ cảm ứng từ, từ đó định nghĩa từ trờng đều
HS: Đờng cảm ứng từ là những đờng mà tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm trùng với véc tơ cảm ứng từ tại điểm đó, chiều của nó trùng với chiều của véc tơ cảm ứng từ tại điểm đó Từ trờng đều là từ trờng mà véc tơ cảm ứng từ tại mọi
điểm song song, cùng chiều và có độ lớn nh nhau
Sau đó GV yêu cầu HS vẽ các véc tơ cảm ứng ở những điểm khác nhau của từ trờng nam châm móng ngựa đã đợc vẽ sẵn trên giấy để biết đợc mức độ nắm các khái niệm này của HS và điều chỉnh lại cho chuẩn xác
Đến đây HS cần nắm đợc đơn vị cảm ứng từ, bằng cách dựa vào biểu thức
B = F/I1
Trong hệ SI nếu F = 1N, I= 1A, 1=1m thì B = 1 đơn vị cảm ứng từ có tên gọi là Tesla, kí hiệu là T; 1T = 1N/1A.1m
Trang 6Để HS có thể thấy rằng cảm ứng từ 1T là rất lớn hay HS có khái niệm về
độ lớn của đơn vị Tesla (T), GV giới thiệu bảng giá trị cảm ứng từ của một số từ trờng thông thờng
- Từ trờng của trái đất 5.10-5T
- Nam châm điện lớn trong phòng thí nghiệm 2T
- Từ trờng ở bề mặt của mặt trời 5T
- Từ trờng của electron trong nguyên tử 10T
- Trong khoảng không vũ trụ giữa các sao 10-10T
- Giá trị nhỏ nhất ở trong một phòng có màn chắn từ 10-14T
GV: Hãy phát biểu về phơng, chiều và độ lớn của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn màng dòng điện đặt trong từ trờng đều và vuông góc với véc tơ cảm ứng
từ tại điểm đó
HS: Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện có phơng vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dây dẫn và véc tơ cảm ứng từ tại điểm đặt dây dẫn, có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái, có độ lớn F= B/I1
Để đi đến xây dựng công thức Ampe GV chuyển sang cho HS vận dụng vào các trờng hợp mới
Vận dụng:
GV: Nếu dây dẫn đợc đặt song song với các đờng cảm ứng từ thì hiện tợng xảy ra thế nào ?
HS: Lúng túng, một số cho rằng không thể xác định đợc lực từ lúc này theo quy tắc bàn tay trái Rất ít HS cho rằng không có lực từ tác dụng lên dây dẫn khi dây dẫn đặt cùng phơng với đờng cảm ứng từ
GV: Làm thí nghiệm với dây dẫn đặt cùng phơng với đờng cảm ứng từ (vẫn bằng cân lực từ ở trên) lập tức HS thấy cân lại ở vị trí thăng bằng Chứng tỏ không có lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện khi nó đợc đặt cùng phơng với các đờng (véc tơ) cảm ứng từ hay lực tác dụng bằng không
GV đặt câu hỏi tiếp: Nếu đặt dây dẫn tạo với véc tơ cảm ứng từ một góc bất kỳ thì lực từ tác dụng lên dây dẫn đợc tính nh thế nào ? Đồng thời với việc nêu câu hỏi, GV vẽ hình lên bảng (dây dẫn nghiêng với véc tơ cảm ứng từ một góc ) và gợi ý HS rằng thành phần nào của véc tơ cảm ứng từ mới gây ra tác dụng lực Từ đó HS sẽ dễ dàng nhận thấy rằng phải phân tích véc tơ cảm ứng từ
ra hai thành phần: thành phần song song với dây dẫn không gây ra tác dụng, thành phần vuông góc với dây dẫn mới gây ra tác dụng lực có độ lớn Ft = IBlsin
GV tóm tắt lại: Nh vậy chúng ta có công thức tổng quát để tính lực tác dụng lên dây dẫn đặt trong từ trờng đều Ft= IBlsin còn trờng hợp dây dẫn đặt vuông góc thì sin = 1 nên Ft = IBl, dây dẫn đặt cùng phơng với véc tơ cảm ứng
Trang 7từ thì sin = 0 nên Ft= 0 Đó là hai trờng hợp riêng của công thức tổng quát IBlsin gọi là công thức Ampe
Mở rộng thêm một bớc nữa GV lại đặt câu hỏi: Nếu dây dẫn trong từ trờng không phải là từ trờng đều thì làm thế nào để tính lực từ ?
HS sẽ dễ dàng trả lời rằng khi đó ta có thể chia đoạn dây dẫn ra nhiều
đoạn đủ nhỏ sao cho từ trờng ở mỗi đoạn nhỏ đó biến thiên rất ít và xem nh từ tr-ờng đều để áp dụng công tác Ampe cũng giống nh việc tính đtr-ờng đi trong chuyển động biến đổi đều, tính công trên một đoạn đờng mà lực thay đổi, … ở
đây ta cha nên nói về khái niệm vi phân, nhng sẽ là điểm ta lu ý để sau này khi
mà HS học đến khái niệm vi phân ta sẽ cho HS biết bản chất của việc chia nhỏ
đoạn dây để xem từ trờng ở vùng không gian chia nhỏ đó là từ trờng đều để áp dụng công thức Ampe Nh vậy công thức Ampe có thể áp dụng đợc cho cả từ tr-ờng không đều với cách làm trên
GV: Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong kỹ thuật và đời sống Trong tiết sau chúng ta sẽ tiếp tục nghiên cứu Các em về làm bài tập 5, 6, 7
Bài 2 lực từ tác dụng lên một khung dây mang dòng điện
I Vị trí của bài học
Bài này đợc nghiên cứu sau khi HS đã biết lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện Vì thế đây là một thuận lợi cho HS khi khảo sát khung dây hình chữ nhật xem nh gồm bốn đoạn dây dẫn Bài này nằm sau bài Tơng tác giữa hai dây dẫn song song mang dòng điện Định nghĩa đơn vị cờng độ dòng điện và nằm trớc bài lực Loretz
II Mục đích yêu cầu
Dới sự tổ chức chỉ đạo của GV, HS tự lực tìm tòi xây dựng kiến thức: khung dây mang dòng điện đặt trong từ trờng đều bao giờ cũng có ngẫu lực từ tác dụng làm cho khung quay trong từ trờng đều Biết vận dụng công thức mô men của ngẫu lực từ giải quyết các bài toán và giải thích những ứng dụng của lực
từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện trong thực tế
III Phơng pháp dạy học
Trang 8Sử dụng nhiều phơng pháp dạy học trong đó chủ yếu là phơng pháp dạy học giải quyết vấn đề
IV Công tác chuẩn bị cho bài mới
GV yêu cầu HS ôn lại kiến thức cũ:
- Tác dụng của lực đối với vật rắn có trục quay cố định, quy tắc mô men lực, ngẫu lực
- Chuẩn bị thí nghiệm: Khung dây dẫn mang dòng điện, từ trờng
a) Khung dây mang dòng điện đặt trong từ trờng
Vấn đề đặt ra là tại sao khung dây mang dòng điện lại quay trong từ trờng
và nó quay nh thế nào?
GV: Dùng một mạch điện gồm đoạn dây dẫn nối với một nguồn điện một chiều và một khoá K và đặt sao cho dây dẫn với các đờng cảm ứng từ trong lòng nam châm móng ngựa Sau khi mô tả việc bố trí thí nghiệm, GV đặt câu hỏi: khi đóng mạch điện, các em dự đoán sẽ có hiện tợng gì xảy ra đối với dây dẫn?
HS: Dây dẫn sẽ chuyển động về phía trên do lực từ tác dụng lên dây dẫn
có chiều đợc xác định theo quy tắc bàn tay trái
GV: Nếu đổi chiều dòng điện, dây dẫn chuyển động thế nào ?
HS: Dây dẫn chuyển động theo chiều ngợc lại tức là xuống phía dới
GV: Làm thí nghiệm xác nhận sự đúng đắn của câu trả lời trên
GV: Nếu đặt dây dẫn cùng phơng với đờng cảm ứng từ thì dây dẫn chuyển
động thế nào ?
HS: Dây dẫn không chuyển động vì lực từ tác dụng lên dây dẫn bằng không
GV: Làm thí nghiệm, HS thấy đúng nh câu trả lời
GV: Nếu đặt khung dây hình chữ nhật sao cho mặt phẳng khung dây cùng phơng với đờng cảm ứng từ (nh hình vẽ 1.3.1) thì có hiện tợng gì xẩy rađối với khung dây không?
n n
B B
B I O C B C
HS1: Khung dây không chuyển động vì dòng điện trong từng cặp đoạn dây song song là ngợc chiều nhau nên các cặp lực tác dụng lên chúng cân bằng từng đôi
HS2: Khung dây quay
Trang 9GV: Đóng mạch điện lập tức HS thấy khung dây quay đến vị trí của hình
vẽ 1.3.2 Đây là một tình hống gây sự chú ý dặc biệt của HS nó hoàn toàn khác biệt hẳn với dự đoán của một số đông HS và thôi thúc HS đi tìm hiểu tình huống này
GV: Đặt vấn đề với HS rằng: hãy tìm hiểu xem vì sao khung dây quay và
nó quay liên tục hay chỉ quay đến một vị trí xác định?
Trớc hết GV cho HS quy ớc: Nếu quay cái đinh ốc theo chiều dòng điện trong khung thì chiều tiến của cái đinh ốc chỉ chiều của véc tơ pháp tuyến
n
của khung dây (treo hình vẽ trên đó thể hiện chiều dòng điện và véc tơ
n)
GV:Vì sao khung dây quay?
HS:Vì có mô men lực tác dụng vào khung dây?
GV: là những mô men lực nào?
HS1: Mô men lực từ
HS2: Mô men trọng lực
GV: Nếu vậy khi không có mô men lực từ thì khung dây chuyện động thế nào?
HS: Sẽ quay dới tác dụng của mô men trọng lực
GV: Làm thí nghiệm kiểm tra
Không cho dòng điện chạy qua khung dây, khung dây vẫn đứng yên GV: Nh vậy khung dây quay là do đâu?
HS: Chỉ do khi mô men của lực từ
HS: Đặt khung dây nh hình vẽ 1, đóng mạch điện, khung dây quay một góc 900
GV: Nếu đặt khung dây nh vị trí ban đầu, đổi chiều dòng điện, khung dây chuyển động nh thế nào?
HS: Khung dây quay theo chiều ngợc lại
HS làm thí nghiệm kiểm tra và thấy khung dây quay đúng nh dự đoán GV: Có nhận xét gì về vị trí khung dây khi nó dừng lại và đứng yên cân bằng trong cả hai thí nghiệm?
HS: Mặtphẳng khung dây với các đờng cảm ứng từ, khung dây quay đến
vị trí mà véc tơ pháp tuyến
n của khung cùng hớng với véc tơ cảm ứng từ
I
F2 F4
B I C
F3
Trang 10Hình vẽ 1.3.3 Hình vẽ 1.3.4
GV: Đây là vị trí cân bằng bền hay không bền ?
HS1: Cân bằng bền
HS2: Cân bằng không bền
GV: Hãy kiểm tra
HS: Cho khung dây lệch khỏi vị trí cân bằng lập tức khung dây lại quay về
vị trí cũ chứng tỏ vị trí này là vị trí cân bằng bền
GV: Tại sao khung dây đứng yên ở vị trí cân bằng mặc dù vẫn có lực từ tác dụng ?
HS1: Lực từ có giá đi qua trục quay
HS2: Các mô men lực từ cân bằng nhau
GV: Hãy biểu diễn các lực từ tác dụng lên khung dây trên hình vẽ (GV treo hình vẽ khung dây ở vị trí cân bằng bền và mời HS lên xác định)
HS: Biểu diễn các lực theo quy tắc bàn tay trái
GV: Có kết luận gì về tác dụng của các lực từ trong trờng hợp này ?
HS: ở vị trí cân bằng bền, các lực từ F1= F3, F2 = F4 (nh hình vẽ 3) có tác dụng kéo giãn khung mà không có tác dụng làm quay khung
GV: Nếu khung dây bị lệch khỏi vị trí cân bằng bền thì các lực từ này có tác dụng nh thế nào ?
HS: Chỉ có
2
4
F tạo thành ngẫu lực để chứng tỏ mô men của ngẫu lực có tác dụng làm quay khung về vị trí cân bằng bền
GV: Hãy nói đầy đủ hơn về đặc điểm của khung dây khi nó ở vị trí cân bằng bền ?
HS: Mặt phẳng khung dây với các đờng cảm ứng từ, véc tơ
n cùng h-ớng với véc tơ
B và các lực từ tác dụng lên khung dây chỉ có tác dụng kéo giãn khung
GV: Trong cả hai thí nghiệm khung dây quay đến vị trí cân bằng bền nó dừng lại hay không ?
HS: Khung dây quay đến vị trí cân bằng thì mô men bằng 0, do quán tính
nó tiếp tục quay lệch ra khỏi vị trí cân bằng, mô men quay lại khác không làm
nó quay về vị trí cân bằng bền cứ nh vậy nó dao động quanh vị trí cân bằng bền rồi mới dừng hẳn
GV: Hãy tóm tắt về tác dụng của từ trờng lên khung dây mang dòng điện HS: (Nêu giả thuyết) khi khung dây mang dòng điện đặt trong từ trờng
đều thì có ngẫu lực từ tác dụng lên khung làm cho khung quay quanh một trục về
vị trí cân bằng bền
GV: Trong hai thí nghiệm trên, khi đóng mạch điện khung dây quay đến
vị trí cân bằng bền Nh vậy có cách nào để khung lại tiếp tục quay không ?
