Bài 42: NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG

I. MỤC TIÊU: 1. Về kiến thức: Vận dụng kiến thức được công thức xác đinh năng lượng từ trường trong ống dây và công thức xác định mật độ năng lượng từ trường . Hiểu rằng năng lượng tích trữ trong ống dây chính là năng lượng từ trường.Do đó thành lập được công thức xác định mật độ năng lượng từ trường. 2. Về kĩ năng: Giải thích sự tồn tại của năng lượng từ trường. Áp dụng của năng lượng từ trường để giải thích 1 số bài tập. II. CHUẨN BỊ: 1.Giáo viên: Video thí nghiệm ngắt mạch điện ở bài 41 Hiện tượng tự cảm. 2.Học sinh: Ôn tập về hiện tượng tự cảm. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 1.Ổn định lớp : 2. Kiểm tra kiến thức cũ: Thời gian Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung ghi bảng 5’ Trình bày hiện tượng tự cảm? Viết biểu thức độ tự cảm của ống dây? Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ trong 1 mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây ra. L = 4.107n2v n: Số vòng dây1 đơn vị chiều dài V: Thể tích của ống Đơn vị: henri (H) 3.Bài mới Hoạt động 1: Tìm hiểu về năng lượng từ trường của ống dây có dòng điện Thời gian Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung ghi bảng (10) Cho HS xem video thí nghiệm Đặt vấn đề: Khi ngắt mạch, bóng đèn vẫn sáng trong một khoảng thời gian rồi mới tắt. Năng lượng cung cấp cho bóng đèn là lấy ở đâu ra? Bài học hôm nay đi nghiên cứu vấn đề này. Năng lượng cung cấp cho bóng đèn là lấy ở đâu ra? Người ta chứng minh rằng, khi có dòng điện có cường độ i chạy qua ống dây có hệ số tự cảm L thì năng lượng trong ống dây là : Năng lượng này tích trữ trong ống dây từ trước khi ngắt mạch điện. 1. Năng lượng của ống dây có dòng điện a. Nhận xét: b. Công thức tính năng lượng của ống dây có dòng điện Hoạt động 2: Tìm hiểu về năng lượng từ trường Thời gian Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung ghi bảng (15) Lập bản so sánh giữa tụ điện được tích điện và ống dây có dòng điện chạy qua để HS có thể rút ra được sự tương tự. 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. Năng lượng từ trường trong ống dây dài có quan hệ như thế nào với từ trường trong ống dây? Hãy xây dựng biểu thức toán học biểu diễn mối quan hệ đó . Để tính năng lượng từ trường trong ống dây ta phải sử dụng công thức , trong đó L, i được xác định như thế nào ? Viết công thức tính hệ số tự cảm trong ống dây dài ? Viết công thức xác định cảm ứng từ trong ống dây dài ? Chứng minh rằng năng lượng từ trường được tính bằng công thức Công thức đúng cho tất cả trường hợp từ trường không đều và từ trường phụ thuộc thời gian. Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C1,C2 L = 4.107n2v n: Số vòng dây1 đơn vị chiều dài V: Thể tích của ống Đơn vị: henri (H) Công thức xác định cảm ứng từ trong ống dây dài ? n:số vòng dây trên 1 mét chiều dài. Thay (1) và (2) vào công thức tính từ trường trong ống dây ta được Gọi w là mật độ năng lượng từ trường đều trong ống dây,ta có W= w.v Suy ra Trả lời câu hỏi C1,C2 2. Năng lượng từ trường Năng lượng của ống dây là năng lượng từ trường Công thức: Mật độ năng lượng từ trường:

Giáo viên hướng dẫn: Trương Văn Ngọc

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thùy Dương

Lớp: 11B7

Bài 42: NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG

I MỤC TIÊU:

1 Về kiến thức:

- Vận dụng kiến thức được công thức xác đinh năng lượng từ trường trong ống dây và công thức xác định mật độ năng lượng từ trường

- Hiểu rằng năng lượng tích trữ trong ống dây chính là năng lượng từ trường.Do đó thành lập được công thức xác định mật độ năng lượng từ trường

2 Về kĩ năng:

- Giải thích sự tồn tại của năng lượng từ trường

- Áp dụng của năng lượng từ trường để giải thích 1 số bài tập

II CHUẨN BỊ:

1.Giáo viên: Video thí nghiệm ngắt mạch điện ở bài 41 Hiện tượng tự

cảm.

2.Học sinh: Ôn tập về hiện tượng tự cảm.

III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

1.Ổn định lớp :

2 Kiểm tra kiến thức cũ:

Thời

gian

Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung ghi bảng

5’ - Trình bày hiện tượng

tự cảm?

- Viết biểu thức độ tự

cảm của ống dây?

- Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ trong 1 mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây ra

- L = 4π.10-7n2v n: Số vòng dây/1 đơn

vị chiều dài V: Thể tích của ống

Đơn vị: henri (H)

3.Bài mới

Hoạt động 1: Tìm hiểu về năng lượng từ trường của ống dây có dòng điện

Thời

gian

Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung ghi bảng

(10') Cho HS xem video thí

nghiệm

Đặt vấn đề: Khi ngắt

mạch, bóng đèn vẫn

sáng trong một khoảng

thời gian rồi mới tắt

Năng lượng cung cấp

cho bóng đèn là lấy ở

đâu ra? Bài học hôm

nay đi nghiên cứu vấn

đề này

- Năng lượng cung cấp

cho bóng đèn là lấy ở

đâu ra?

- Người ta chứng minh

rằng, khi có dòng điện

có cường độ i chạy qua

ống dây có hệ số tự

cảm L thì năng lượng

trong ống dây là :

2

1 W

2 Li

=

- Năng lượng này tích trữ trong ống dây từ trước khi ngắt mạch điện

1 Năng lượng của ống dây có dòng điện

a Nhận xét:

b Công thức tính năng lượng của ống dây có dòng điện

2

1 W

2 Li

=

Hoạt động 2: Tìm hiểu về năng lượng từ trường

Thời

gian

Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung ghi bảng

(15') - Lập bản so sánh giữa

tụ điện được tích điện

và ống dây có dòng

điện chạy qua để HS có

2 Năng lượng từ trường

- Năng lượng của ống

dây là năng lượng từ

thể rút ra được sự

tương tự

- 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

- Năng lượng từ trường

trong ống dây dài có

quan hệ như thế

nào với từ trường trong

ống dây? Hãy xây

dựng biểu thức toán

học biểu diễn mối quan

hệ đó

- Để tính năng lượng từ

trường trong ống dây ta

phải sử dụng công thức

2

1

2

w= Li , trong đó L, i

được xác định như thế

nào ?

- Viết công thức tính hệ

số tự cảm trong ống

dây dài ?

- Viết công thức xác

định cảm ứng từ trong

ống dây dài ?

- Chứng minh rằng

năng lượng từ trường

- L = 4π.10-7n2v n: Số vòng dây/1 đơn

vị chiều dài V: Thể tích của ống

Đơn vị: henri (H)

- Công thức xác định

cảm ứng từ trong ống dây dài ?

7

4 10

B= π − nI

n:số vòng dây trên 1 mét chiều dài

- Thay (1) và (2) vào công thức tính từ

trường

- Công thức:

7 2 1

10 8

π

=

- Mật độ năng lượng

từ trường:

1 7 2

10 8

π

=

được tính bằng công

thức

- Công thức

7 2 1

10 8

π

=

đúng cho tất cả trường

hợp từ trường không

đều và từ trường phụ

thuộc thời gian

-Yêu cầu HS trả lời câu

hỏi C1,C2

trường trong ống dây

ta được

7 2 1 10 8

π

=

- Gọi w là mật độ năng lượng từ trường đều trong ống dây,ta

có W= w.v

Suy ra 1 7 2

10 8

π

=

- Trả lời câu hỏi C1,C2

Hoạt động 3: Vận dụng, củng cố, dặn dò

Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung ghi bảng 15’ - Nhắc lại kiến thức

- Phát phiếu học tập

- Hướng dẫn HS làm

câu 6/PHT

Một ống dây dài 40

cm có tất cả 800 vòng

dây Diện tích tiết diện

ngang của ống dây

bằng 10 cm2 Cường

độ qua ống tăng từ 0

dến 4 (A) Hỏi nguồn

điện đã cung cấp cho

ống dây một năng

lượng bằng bao nhiêu?

Điện trở của ống dây

rất nhỏ có thể bỏ qua

- Tóm tắt:

l=40 cm N=800 vòng I=4 (A) Cường độ qua ống dây i: 0→4(A)

- Khi cường độ qua ống dây bằng 0 thì năng lượng của ống dây bằng 0

- Khi cường độ qua ống dây bằng 4 thì năng lượng của ống dây là:

=

2

1 4π.10-7n2V.i2

- Khi cường độ qua ống dây bằng 0 thì năng lượng của ống dây bằng 0

- Khi cường độ qua ống dây bằng 4 thì năng lượng của ống dây là:

=

2

1 4π.10-7n2V.i2

=2π.10-7(( ) 2

L

N

L.S.i2

=2π.10-7

2

2

i S L N

=2π 2 10 3 4 2

4 , 0

800 −

10-7

7 2 1

10 8

L

π

=

-Yêu cầu học sinh :

Giải các bài tập trong

sách giáo khoa ,chuẩn

bị bài

=2π.10-7(( ) 2

L

N

L.S.i2

=2π.10-7

2

2

i S L N

=2π 2 10 3 4 2

4 , 0

800 −

10-7

W=0,016(J)

- Học sinh lắng nghe

va thực hiện

W=0,016(J) Đáp số: W=0,016(J)

PHIẾU HỌC TẬP

Nhóm …………

Câu 1: Phát biểu nào sau đây là đúng?

A Khi có dòng điện chạy qua ống dây thì trong ống dây tồn tại một năng lượng dưới dạng năng lượng điện trường

B Khi có dòng điện chạy qua ống dây thì trong ống dây tồn tại một năng lượng dưới dạng cơ năng

C Khi tụ điện được tích điện thì trong tụ điện tồn tại một năng lượng dưới dạng năng lượng từ trường

D Khi có dòng điện chạy qua ống dây thì trong ống dây tồn tại một năng lượng dưới dạng năng lượng từ trường

Câu 2: Năng lượng từ trường trong ống dây khi có dòng điện chạy qua được xác định theo công thức:

A

B

C

D

2

1 2

W = CU

1

2

W = Li

7 2

1 10 8

W B V

π

=

2 9

9.10 8

W ε E

π

=

Câu 3: Mật độ năng lượng từ trường được xác định theo công thức:

A

B

C

D

Câu 4: Một ống dây có hệ số tự cảm L = 0,01 (H), có dòng điện I = 5 (A) chạy qua Tính năng lượng từ trường trong ống dây

Câu 5: Một ống dây có hệ số tự cảm L = 0,01 (H) Khi có dòng điện chạy qua thì ống dây có năng lượng 0,08 (J) Tính cường độ dòng điện qua ống dây

Câu 6: Một ống dây dài 40cm có tất cả 800 vòng dây Diện tích tiết diện ngang của ống dây bằng 10cm2 Ống dây được nối với một nguồn điện, cường độ dòng điện qua ống dây tăng từ 0 đến 4A Nguồn điện đã cung cấp cho ống dây một năng lượng bao nhiêu?

Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực tập

Trương Văn Ngọc Nguyễn Thị Thùy Dương

2

1

2

w= CU

2

1

2

w= LI

7 2

1 10 8

w B

π

=

2 9

9.10 8

w ε E

π

=