Bai 41 Hien tuong tu cam

- Viết được công thức xác định hệ số tự cảm của ống dây, công thức xác định suất điện động tự cảm2. Về Kỹ năng.[r]

GIÁO ÁN TẬP GIẢNG

Trường thực tập: THPT đặng huy trứ

Sinh viên thực tập: Nguyễn Văn Thìn

Lớp giảng dạy: 11A3

I MỤC TIÊU

1 Kiến thức

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

- Phát biểu được định nghĩa hiện tượng tự cảm và giải thích được hiện tượng

tự cảm khi đóng và ngắt mạch điện

- Viết được công thức xác định hệ số tự cảm của ống dây, công thức xác định suất điện động tự cảm

2 Về Kỹ năng

- Vận dụng định luật Len – xơ để giải thích hiện tượng tự cảm khi đóng ngắt mạch điện

- Vận dụng công thức tính cảm ứng từ để chứng minh biểu thức hệ số tự cảm của ống dây

- Vận dụng được các công thức trong bài để gải bài tập

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên:

a Phương tiện dạy học:

Bộ thí nghiệm hiện tượng tự cảm khi đóng và ngắt mạch, máy tính

b Tài liệu:

Sách giáo khoa vật lý 11 nâng cao, sách bài tập, một số sách tham khảo…

2 Học sinh:

Ôn lại định luật cảm ứng điện từ, suất điện động cảm ứng, công thức tính cảm

ứng từ của một ống dây

III TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC

Hoạt động 1 : Ổn định lớp, kiểm tra bài cũ, đặt vấn đề vào bài mới:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

 Kiểm tra kiến thức cũ

Câu 1: Điều kiện để xuất hiện, hiện

tượng cảm ứng điện từ và quy tắc xác

định chiều dòng điện cảm ứng?

Câu 2: Nêu công thức xác định từ

thông qua ống dây đặt trong từ trường

đều?

 Đặt vấn đề: Hiện tượng cảm ứng

điện từ xảy ra khi có sự biến thiên từ

thông qua mạch kín Nếu có sự biến

thiên từ thông do chính sự biến đổi

dòng điện trong mạch gây ra thì hiện

tượng gì sẽ xảy ra?để trả lời câu hỏi

này, hôm nay chúng ta đi vào bài “

HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM”.

+ Điều kiện để xuất hiện, hiện tượng cảm ứng điện từ khi từ thông qua mạch kín biến thiên

+ Chiều theo định luật Lenxơ: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó

+ Φ=NBScosαα

Hoạt động 2 : Tìm hiểu hiện tượng tự cảm.

Hoạt động của giáo

viên

Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng

Ghi bảng tiêu đề mục 1

SGK

+ Trình bày thí nghiệm

- Ghi vở tiêu đề mục 1 SGK

1 Hiện tượng tự cảm.

a) Thí nghiệm 1

- (?) Dụng cụ của thí

nghiệm trên?

Để tiến hành thí nghiệm

này chúng ta cần có 2

đèn, cuộn cảm L, biến

trở R để điều chỉnh cho 2

đèn sáng bằng nhau,

khóa K và dây dẫn Lưu

ý cho học sinh cuộn dây

có cùng điện trở với biến

trở R Đèn 1 và đèn 2

giống nhau

- Tiến hành thí nghiệm

(?) Em nào có thể mô tả

hiện tượng mà các em

vừa quan sát được?

(?) Nguyên nhân nào

ngăn cản không cho

dòng điện trong nhánh

(2)tănglên nhanh?

Giải thích?

Gợi ý: Các em vận dụng

định luật Lenxơ để giải

thích hiện tượng trên

- Tìm hiểu và trả lời:

+ 2 bóng đèn + Cuộn cảm L + Biến trở R + Khóa K, nguồn

 Chú Ý quan sát, theo dõi

 Mô tả hiện tượng: Khi đóng khóa K, đèn 1 sáng lên ngay còn đèn 2 sáng lên từ từ

 Do cuộn dây

 Giải thích: Khi đóng khóa K, dòng điện qua cuộn dây tăng, từ thông trong ống dây biến đổi, trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứngi c , i c có tác dụng chống lại nguyên nhân gây ra nó i c ngược

- Dụng cụ:

+ 2 bóng đèn + Cuộn cảm L + Biến trở R + Khóa K, nguồn -Tiến hành thí nghiệm: -Hiện tượng:

Khi đóng khóa K, đèn 1 sáng lên ngay còn đèn 2 sáng lên từ từ

-Giải thích: Ban đầu i =0,

đóng K thì i≠0 

i ↗⟶ B↗⟶ Φ↗⟶ ∆ Φ ≠ 0

xuất hiện i C, theo định luật Lenxơ i c ngược chiều i→

đèn 2 sáng lên từ từ

- Nhận xét và kết luận lại

ý kiến của HS

- Nêu câu hỏi C1

SGK/197 Sau khi đóng

khóa K ít lâu, độ sang

hai bóng đèn Đ1 và Đ2 có

giống nhau không? Giải

thích tại sao?

- Ta thấy đóng mạch thì

xuất hiện dòng điện cảm

ứng chống lại sự tăng

của dòng điện Vậy nếu

ta ngắt mạch thì sẽ thế

nào? Chúng ta cùng đi

qua phần b.

b.Trình bày thí nghiệm

2

-(?) Dụng cụ của thí

nghiệm trên?

Mô tả thí nghiệm gồm:

- Mô tả thí nghiệm ở

hình trên về hiện tượng

chiều i  Đèn 2 sáng từ từ

- Suy nghĩ và đưa ra câu trả lời:

+ Sau khi đóng khóa K ít lâu thì độ sáng của 2 đèn

là như nhau

+ Vì khi dòng điện trong các nhánh đạt đến giá trị không đổi thì từ thông qua ống dây cũng có giá trị không đổi, nên suất điện động cảm ứng trong ống dây bằng 0, do đó 2 đèn có

độ sáng như nhau

b) Thí nghiệm 2

-Dụng cụ thí nghiệm:

+ Bóng đèn + Cuộn cảm L + Khóa K, dây dẫn

- Chú ý quan sát, theo dõi

b) Thí nghiệm 2

tự cảm khi ngắt mạch.

+ Mạch điện gồm đèn Đ

mắc song song với cuộn

dây

+ Ban đầu khóa K đang

đóng, đèn Đ đang sáng

+ Ngắt khóa K

(?) Hãy dự đoán hiện

tượng sẽ xảy ra

- Tiến hành thí nghiệm

- Thông báo kết quả thí

nghiệm: Đèn Đ không tắt

ngay mà lóe sáng rồi sau

đó mới tắt

(?) Hãy giải thích hiện

tượng trên

Gợi ý: Vận dụng định

luật Len –xơ để giải

thích

- Nhận xét và kết luận lại

ý kiến của HS

- Thông báo: Các hiện

- Suy nghĩ và nêu dự đoán:

+ Đèn Đ không tắt ngay

mà lóe sáng rồi sau đó mới tắt

+ Đèn Đ tắt ngay

- Chú ý quan sát

 Chú ý lắng nghe

 Suy nghĩ và Giải thích: Khi ngắt K, dòng điện qua cuộn dây iL giảm đột ngột xuống 0 Trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng, iC có tác dụng chống lại nguyên nhân gây ra nó, tức là chống lại sự giảm của i 

iC cùng chiều i  vì ngắt K đột ngột nên cường độ dòng điện khá lớn, làm cho đèn sáng bừng lên trước khi tắt

- Nhận xét câu trả lời của bạn

- Tiếp thu và ghi nhớ

- Dụng cụ:

+ bóng đèn + Cuộn cảm L + Khóa K, dây dẫn

- Tiến hành thí nghiệm

- Hiện tượng:

Khi đột ngột ngắt khóa K,

ta thấy đèn sáng bừng lên trước khi tắt

Giải thích: Ban đầu i ≠0, ngắt K thì i=0 

i ↘⟶ B↘⟶ Φ ↘⟶ ∆ Φ ≠ 0

xuất hiện i C, theo định luật Len –xơ, i c cùng chiều với

i → Làm cho đèn Đ sáng bừng lên trước khi tắt

2 Định nghĩa:

(SGK)

tượng xảy ra ở 2 thí

nghiệm trên đều là hiện

tượng cảm ứng từ, nhưng

nguyên nhân dẫn đến các

hiện tượng đó lại chính

là sự biến đổi dòng điện

trong mạch ta đang khảo

sát, người ta gọi đó là

hiện tượng tự cảm Hiện

tượng tự cảm là gì? Ta

qua phần c

c Hiện tượng tự cảm

kết hợp sgk hãy trả lời

khái niệm về hiện tượng

tự cảm?

- Trả lời

+Hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch

đó gây ra gọi là hiện tượng tự cảm

Hoạt động 3: Tìm hiểu hệ số tự cảm và suất điện động tự cảm

Hoạt động của GV Hoạt động của HS ND ghi bảng

-Tự cảm là một trường hợp

riêng của hiện tượng cảm

ứng điện từ Vì vậy mà khi

có hiện tượng tự cảm xảy ra

trong mạch thì trong mạch

cũng xuất hiện 1 suất điện

động và suất điện động này

người ta gọi là suất điện

động tự cảm và giá trị của

suất điện động này được xác

định như thế nào chúng ta

cùng đi vào phần 2 “ suất

điện động tự cảm”

- Suy nghĩ trả lời

+ Cảm ứng từ của dòng điện tròn:

-7

B = 2π.10

R

i

2 Suất điện động tự cảm

a Hệ số tự cảm:

(?) Viết công thức xác định

cảm ứng từ của dòng điện

tròn và dòng điện trong ống

dây

(?) Có nhận xét gì về mối

quan hệ giữa B và i?

(?) Rút ra mối quan hệ giữa

 và i?

- Thông báo: Từ thông qua

diện tích giới hạn bởi mạch

điện tỉ lệ với cường độ dòng

điện trong mạch đó nên ta

có thể viết:  = Li với L là

hệ số tỉ lệ và được gọi là hệ

số tự cảm

- Đơn vị của L trong hệ SI

là Henri, kí hiệu là H

- yêu cầu HS làm câu hỏi

C2 SGK/198 Thành lập

công thức tính L của ống

dây dài đặt trong không khí?

- Hướng dẫn: sử dụng 3

công thức:

+ B = 4.10-7ni

+  = NBS

+  = Li

-Gọi học sinh lên bảng trình

bày bài làm

- Đánh giá và kết luận lại

câu trả lời của HS

- Lưu ý HS:

+ Công thức 41.1 đúng cho

+ Cảm ứng từ của dòng điện trong ống dây:

B = 4.10-7ni

- Suy nghĩ trả lời

+ B tỉ lệ với i

- Suy nghĩ trả lời

B tỉ lệ với i,  tỉ lệ với B, suy ra:  tỉ lệ với i

- Tiếp thu và ghi nhớ

+ Nếu ống dây có N vòng

và diện tích mỗi vòng là S thì:

 = NBS + Gọi l là chiều dài ống dây, n là số vòng dây trên 1 đơn vị độ dài thì: N = nl

  = nlBS = nBV + Từ trên: B = 4.10-7ni

  = 4.10-7n2iV + Từ (1)

 -72

Φ

L = 4π.10nV



-Cả lớp cùng theo dõi

- Nhận xét

- Tiếp thu và ghi nhớ

- Lắng nghe và ghi nhớ

+ Từ thông do dòng điện gây ra trong mạch:

 = Li (1) L: Hệ số tự cảm Đơn vị của L:

(hệ SI): Henri (H)

+ Biểu thức độ tự cảm của ống dây đặt trong không khí:

L = 4.10-7.n2V V: thể tích ống dây n: số vòng dây trên 1đơn vị chiều dài ống dây

+ Nếu đặt trong môi trường khác thì:

L = 4.10-7.n2Vμ

(μ là hệ số từ thẩm) + Hệ số tự cảm của một mạch điện phụ thuộc vào dạng của mạch điện đó

mọi dòng điện có dạng khác

nhau

+ Công thức 41.2 Chỉ áp

dụng cho ống dây đặt trong

môi trường không khí

- Yêu cầu học sinh nêu nội

dung định nghĩa suất điện

động tự cảm

- Yêu cầu HS xây dựng

công thức tính suất điện

động tự cảm

Gợi ý: Suất điện động tự

cảm thực chất là suất điện

động cảm ứng Nên ta có

thể sử dụng công thức tính

suất điện động cảm ứng

Công thức này được phát

biểu như sau: Suất điện

động tự cảm có độ lớn tỉ lệ

với tốc độ biến thiên của

cường độ dòng điện trong

mạch.

+ Lưu ý với học sinh dấu

(-) trong biểu thức để phù

hợp với định luật Len – xơ:

Dòng điện cảm ứng xuất

hiện trong mạch kín có

chiều sao cho từ trường cảm

ứng có tác dụng chống lại

sự biến thiên của từ thông

ban đầu qua mạch kín

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

- Suy nghĩ và phát biểu

Từ (1):  = Li   = L.i

c

tc

ΔΦ Mà: e

Δt Δi

Δt



+ Học sinh ghi lưu ý vào vở

b Suất điện động tự cảm:

- Định nghĩa: (SGK)

- Biểu thức:

 = L.i

c

tc

ΔΦ

Mà e

Δt Δi

Δt



-Về độ lớn tc

i

t







Hoạt động 4: Củng cố nội dung Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Trong bài này thì các em cần nắm những nội

dung chính sau:

Thứ nhất: Nắm vững định nghĩa hiện tượng

tự cảm (Cần phải nắm được hiện tương tự cảm

là một trường hợp riêng của hiện tượng cảm

ứng điên từ)

Thứ hai: Hiểu được ý nghĩa của hệ số tự cảm

L và biết được hệ số tự cảm trong các đoạn

mạch có dạng mạch khác nhau là không giống

nhau

Thứ ba: Thành lập được công thức tính suất

điện động tự cảm

-Tiếp thu và ghi nhớ

Hoạt động 5: Bài tập vận dụng và giao nhiệm vụ về nhà:

Câu 1: Chọn câu trả lời đúng nhất:

Độ tự cảm L phụ thuộc vào:

A) Dòng điện trong ống dây hay một phần của mạch điện

B) Dạng mạch điện hay một phần của mạch điện

C) Dạng hình học của ống dây hay mạch điện

D) Dạng hình học của ống của ống dây hay một phần của mạch điện Đáp án D

Câu 2: Biểu thức suất điện động tự cảm là:

A)

B) e = L.i

C) e = 4π 10-7 n2.V

D)

Đáp án A

Câu 3: bài tập 4 trong sgk

Đáp án : e 1 = 2 e 2

e=−L Δii

Δit

L=−e Δii

Δit

Về nhà: các em làm bài tập 1,2,3 Tìm hiểu một số hiện tượng tự cảm trong thực tế và tìm hiểu trước bài 42 ( năng lượng từ trường)

Huế, ngày 10 tháng 3 năm 2016

Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực tập

Nguyễn Đắc Hoàng Phước Nguyễn Văn Thìn