Giáo án bài Hiện tượng tự cảm

I. Mục đích 1. Kiến thức Hiểu được bản chất và phân biệt được hiện tượng tự cảm khi đóng mạch, khi ngắt mạch. Hiểu được nguyên nhân và bản chất của hiện tượng tự cảm. Hiểu được khái niệm hệ số tự cảm. Nắm được biểu thức tính hệ số tự cảm của ống dây dài và suất điện động tự cảm. 2. Kỹ năng Dự đoán được một số kết quả của thí nghiệm, rút ra kết luận từ các kết quả thu được. Giải thích được một số hiện tượng vật lý. Vận dụng được các công thức để xác định hệ số tự cảm của ống dây, công thức xác định suất điện động tự cảm. 3. Thái độ Nghiêm túc trong giờ học. Sôi nổi phát biểu xây dựng bài. Có ý thức vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống. II. Chuẩn bị 1. Giáo viên Hình vẽ thí nghiệm mô phỏng hiện tượng tự cảm khi đóng mạch và khi ngắt mạch. Một số bài tập vận dụng. 2. Học sinh Định luật Lenxơ về xác định chiều của dòng điện cảm ứng. Biểu thức suất điện động cảm ứng, dòng điện Fucô và các ứng dụng. Hiện tượng tự cảm, công thức từ trường của một số dòng điện.

Bài 41: HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM

I Mục đích

1 Kiến thức

- Hiểu được bản chất và phân biệt được hiện tượng tự cảm khi đóng mạch, khi ngắt mạch

- Hiểu được nguyên nhân và bản chất của hiện tượng tự cảm

- Hiểu được khái niệm hệ số tự cảm

- Nắm được biểu thức tính hệ số tự cảm của ống dây dài và suất điện động tự cảm

2 Kỹ năng

- Dự đoán được một số kết quả của thí nghiệm, rút ra kết luận từ các kết quả thu được

- Giải thích được một số hiện tượng vật lý

- Vận dụng được các công thức để xác định hệ số tự cảm của ống dây, công thức xác định suất điện động tự cảm

3 Thái độ

- Nghiêm túc trong giờ học

- Sôi nổi phát biểu xây dựng bài

- Có ý thức vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống

II Chuẩn bị

1 Giáo viên

- Hình vẽ thí nghiệm mô phỏng hiện tượng tự cảm khi đóng mạch và khi ngắt mạch

- Một số bài tập vận dụng

2 Học sinh

- Định luật Len-xơ về xác định chiều của dòng điện cảm ứng

- Biểu thức suất điện động cảm ứng, dòng điện Fu-cô và các ứng dụng

- Hiện tượng tự cảm, công thức từ trường của một số dòng điện

III Tiến trình dạy học

Hoạt động 1: Kiểm tra sỉ số và kiểm tra, đặt vấn đề (4 phút) Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Kiểm tra sỉ số

- Nhắc lại kiến thức cũ

+Thế nào là hiện tượng cảm ứng điện từ?

+ Đại lượng đặc trưng cho hiện tượng cảm

ứng điện từ? Viết biểu thức?

+ Định luật Len-xơ về chiều của dòng điện

cảm ứng?

+ Ai là người tìm ra hiện tượng cảm ứng điện

từ?

- Đặt vấn đề:

Năm 1831, Faraday đã chứng minh bằng

thực nghiệm rằng từ trường có thể sinh ra

dòng điện còn gọi là hiện tượng cảm ứng

điện từ Một năm sau đó, Hen-ri (nhà Vật lý

người Mỹ) phát hiện ra hiện tượng tự cảm

Vậy hiện tượng tự cảm là gì? Đặc trưng của

nó và mối liên hệ giữa 2 hiện tượng như thế

nào? Để trả lời câu hỏi này chúng ta sẽ tìm

hiểu thông qua bài học hôm nay: Hiện

tượng tự cảm

Hoạt động 2: Tìm hiểu hiện tượng tự cảm (20 phút) Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Tìm hiểu thí nghiêm 1:

+ Dụng cụ thí nghiệm: Hai bóng đèn Đ1 và Đ2

giống hệt nhau, biến trở R, cuộn dây có điện

trở, khóa K, nguồn điện 1 chiều và dây dẫn

+ Bố trí thí nghiệm: Bóng đèn Đ1 mắc nối

tiếp với biến trở R tạo thành nhánh (1),

bóng đèn Đ2 mắc nối tiếp với cuộn dây có

lõi sắt tạo thành nhánh (2) Nhánh (1) và(2)

mắc song song với nhau Khoá K mở, 2

đèn không sáng

+ Yêu cầu học sinh dự đoán kết quả thí

nghiệm khi K đóng

+ Tiến hành thí nghiệm: chiếu thí nghiệm

mô phỏng kiểm chứng kết quả dự đoán của

học sinh

+ Dựa vào định luật Len-xơ học sinh giải

thích hiện tượng?

*Gợi ý nếu không trả lời được:

o Khi khóa K đóng thì dòng điện chạy qua

cuộn dây như thế nào?

o Khi dòng điện chạy qua cuộn dây tăng

lên, thì cảm ứng từ xuyên qua cuộn dây

biến thiên như thế nào?

o Cảm ứng từ xuyên qua cuộn dây tăng thì

từ thông xuyên qua cuộn dây tăng lên,theo

định luật Len-xơ thì trong cuộn dây sẽ như

+ Dự đoán

o Khi khóa K đóng dòng điện qua cuộn dây tăng

o Khi dòng điện qua cuộn dây tăng thì cảm ứng từ xuyên qua cuộn dây tăng

o Từ thông tăng lên theo định luật Len-xơ thì xuất hiện dòng điện cảm ứng chống lại

sự tăng

thế nào?

+ Yêu cầu học sinh hoàn thiện câu trả lời

đầy đủ

+ Nhận xét lại câu trả lời của học sinh và

kết luận lại

- Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C1?

- Nhận xét về hình trên slide và hình trong

sách giao khoa?

- Kết luận và giải thích

- Tìm hiểu thí nghiêm 2:

+ Dụng cụ thí nghiệm: bóng đèn Đ, cuộn

dây có lõi sắt, nguồn điện 1 chiều, khóa K

và dây dẫn

+ Bố trí thí nghiệm: mạch điện gồm đèn Đ

+ Khi đóng công tắc dòng điện trong cả 2 nhánh đều tăng Trong nhánh (2) do dòng điện tăng làm từ thông qua cuộn dây biến thiên làm xuất hiện dòng điện cảm ứng ngược chiều dòng điện (theo định luật Len-xơ) làm cho dòng điện trong nhánh (2) không tăng lên nhanh chóng Vì vậy đèn Đ2

sáng lên từ từ Còn trong nhánh (1) không

có cuộn dây nên không có biến thiên từ thông nên không xuất hiện dòng cảm ứng,

do đó đèn Đ1 sáng lên ngay

- Sau khi đóng khóa K ít lâu, độ sáng 2 bóng đèn Đ1 và Đ2 sáng như nhau Vì sau ít lâu dòng điện trong mạch đạt giá trị không đổi, từ thông xuyên qua ống dây không biến thiên vì thế không xuất hiện dòng điện cảm ứng, sau đó 2 bóng đèn sáng bình thường như nhau

- Trên slide khóa K ở bên cực dương, còn sách giáo khoa thì khóa K ở bên cực âm

mắc song song với cuộn dây Ban đầu khóa

K đang đóng, đèn Đ đang sáng

+ Yêu cầu học sinh dự đoán kết quả khi Kmở

+ Tiến hành thí nghiệm mô phỏng để kiểm

chứng kết quả

+ Nhận xét và đưa ra câu trả lời chính xác

+ Yêu cầu học sinh giải thích hiện tượng

quan sát được tương tự như thí nghiệm 1

+ Nhận xét và kết luận lại ý kiến của học sinh

- Qua 2 thí nghiệm có điều gì chung?

- Thông báo nhận xét cho học sinh:

+ Cả hai thí nghiệm trên:

Đều là hiện tượng cảm ứng điện từ

Nguyên nhân sinh ra nó là sự biến đổi

dòng điện trong mạch

- Hiện tượng tự cảm là gì?

- Thông báo thí nghiệm 1 là hiện tượng tự

cảm khi đóng mạch và thí nghiệm 2 là hiện

tượng tự cảm khi ngắt mạch

+Dự đoán

+Khi mở khóa K, dòng điện i qua cuộn dây giảm nên cản ứng từ qua cuộn dây giảm làm cho từ thông qua cuộn dây giảm, xuất hiện dòng điện cảm ứng rất lớn chống lại

sự tăng của i, ic phóng qua đèn làm bóng đèn Đ lóe sáng lên rồi mới tắt

- Đều có biến thiên từ thông

- 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 gây ra

Hoạt động 3: Tìm hiểu hệ số tự cảm và suất điện động tự cảm (18 phút)

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Ta đã biết đại lượng đặc trưng cho hiện

tượng cảm ứng điện từ là suất điện động cảm

ứng Tương tự đại lượng đặc trưng cho hiện

tượng tự cảm là suất điện động tự cảm

- Nhắc lại công thức xác định cảm ứng từ của

dòng điện tròn và dòng điện trong ống dây?

-Nhận xét gì về mối quan hệ giữa B và i?

-Từ biểu thức tính từ thông hãy cho biết

mối quan hệ giữa và B?

- Nhận xét mối quan hệ giữa và i?

- Thông báo: Từ thông qua diện tích giới

hạn bởi mạch điện tỉ lệ với cường độ dòng

điệntrong mạch đó nên có thể viết:

+ Với là hệ số tỉ lệ, được gọi là hệ số tự cảm

+ Đơn vị của L trong hệ SI là Henri, kí hiệu

là H

-Yêu cầu học sinh làm câu hỏi C2?

+ Cảm ứng từ của dòng điện tròn:

B = + Cảm ứng từ của dòng điện trong ống dây:

B = -B tỉ lệ thuận với i

- =>tỉ lệ thuận với B

- tỉ lệ thuận với i

- Suy nghĩ trả lời:

+Nếu ống dây có N vòng dây và diện tích mỗi vòng là S thì:

+Gọi là chiều dài ống dây, n là số vòng dây trên 1 đơn vị chiều dài thì:

=>

Từ (29.3) B =



- Đánh giá và kết luận lại câu trả lời của

học sinh

- Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C3?

- Lưu ý cho học sinh:

+ Công thức 41.1 dùng cho mọi dòng điện

có dạng khác nhau

+ Công thức 41.2 chỉ áp dụng cho ống dây

đặt trong môi trường không khí

- Thông báo nội dụng suất điện động tự cảm

- Yêu cầu học sinh xây dựng công thức tính

suất điện động tự cảm?

Từ (41.1a) L =

- Chỉ áp dụng cho trường hợp ống dây không có lõi sắt nghĩa là hình a Vì công thức 41.2 được thiết lập chỉ cho trường hơp ống dây đặt trong môi trường không khí

- Từ (41.1) =>

Mà ec = => etc =

Hoạt động 5: Củng cố kiến thức, vận dụng và dặn dò (3 phút)

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Nhắc lại kiến thức trọng tâm

- Về làm bài tập 1,2,3 sgk/199

- Học bài đầy đủ, chuẩn bị bài hôm sau

IV Nội dung ghi bảng

Đ2 R

+

_ -L,R

K

Đ

+

L,R

BÀI 41:HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM

1 Hiện tượng tự cảm

a Thí nghiệm 1

+ Sơ đồ thí nghiệm:

+ Kết quả thí nghiệm: Đèn Đ1 sáng lên ngay, đèn Đ2 sáng lên từ từ

+ Giải thích:Khi đóng K:

Dòng điện i2 qua cuộn dây tăng → B tăng → từ thông qua cuộn dây tăng → xuất hiện

ic chống lại sự tăng của i2 → Đ2 sáng lên từ từ

Dòng i1 tăng lên nhanh vì không có ic cản trở → Đ1 sáng lên ngay

b Thí nghiệm 2

+ Sơ đồ thí nghiệm:

+ Kết quả: Khi khóa K mở, ta nhận thấy bóng đèn không tắt ngay mà lóe sáng lên rồi mới tắt

+ Giải thích:Khi mở khóa K → dòng điện i qua cuộn dây giảm → B qua cuộn dây giảm

→ từ thông qua cuộn dây giảm → xuất hiện ic rất lớn chống lại sự giảm của i → ic chạy qua đèn → đèn Đ lóe sáng lên rồi mới tắt

c Hiện tượng tự cảm

- 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 gây ra

2 Suất điện động tự cảm:

a Hệ số tự cảm:

- Từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch điện tỉ lệ với cường độ dòng điện trong mạch đó:

(41.1)

Trong đó: L: hệ số tự cảm

i: cường độ dòng điện chạy trong mạch

(41.1a)

- Biểu thức tính hệ số tự cảmtrong 1 ống dây dài đặt trong không khí:

Trong đó n: số vòng dây trên 1 đơn vị chiều dài ống dây

V: thể tích ống dây

b Suất điện động tự cảm:

- Suất điện động được sinh ra do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm

V Rút kinh nghiệm

………

………

………