Bài 21: TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG CÁC DÂY DẪN CÓHÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT I.. Về kiến thức - Phát biểu được cách xác định phương, chiều và viết được công thức tính cảm ứng từ B của
Trang 1Bài 21: TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG CÁC DÂY DẪN CÓ
HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT
I Mục tiêu.
1 Về kiến thức
- Phát biểu được cách xác định phương, chiều và viết được công thức tính cảm ứng từ B của:
+ dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài (được coi là dài vô hạn) tại một điểm bất kì
+ dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn tại tâm của nó
+ dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ dài tại một điểm bên trong lòng ống dây
b Về kĩ năng
- Vận dụng nguyên lý chòng chất từ trường để giải các bài tập đơn giản
II Chuẩn bị.
1.Giáo viên: mô hình ống dây
2.Học sinh: xem bài trước
III Tiến trình dạy học.
1 Ổn định lớp
2 Kiểm tra bài cũ:
Câu 1: Định nghĩa vectơ cảm ứng từ B? Nêu các yếu tố của vectơ cảm ứng từ B?
Câu 2: Nêu quy tắc bàn tây trái? Vận dụng xác định lực từ trong các trường hợp sau?
3 Bài mới:
Nội dung ghi bảng Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Hoạt động 1:
Đặt vấn đề
-ĐVĐ: Ở bài từ trường, chúng ta đẫ xác định
được hình dạng, chiều của đường sức từ Vậy
độ lớn của Bcủa các từ trường này được xác định như thế nào? Để trả lời chúng ta đi vào bài mới
Hoạt động 2:
Xác định các
đặc điểm
chung của từ
trường
Qua những bài mà các em đã học về từ trường, em cho biết từ trường của dòng điện phụ thuộc vào những yếu tố nào?
- GV thông báo: Bcòn phụ thuộc vào vị trí đang xét và môi trường xung quanh
- GV thông báo: Trong chương trình, ta chỉ xét
Btrong môi trường chân không Và một cách
■ Cường đội dòng điện I , dạng hình học của dây dẫn
- HS ghi nhớ
Trang 2gần đúng ta có thể áp dụng cho môi trường xung quanh là không khí
Hoạt đông 3:
Tìm hiểu đặc
điểm của từ
trường của
dòng điện
chạy trong
dây dẫn thẳng
dài
I Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài
+ Điểm đặt: tại điểm đang xét.
+ Phương: trùng với phương tiếp
tuyến với đường sức từ tại điểm đang xét
+ Chiều: xác định theo quy tắc nắm
bàn tay phải: “ Đặt bàn tay phải
nắm lại dọc theo dây dẫn, chiều của ngón cái chỉ chiều dòng điện, khi đó chiều quay của các ngón tay còn lại chỉ chiều của cảm ứng từ”
+ Độ lớn: B=2.10-7 I
r trong đó, I: là cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn (A)
r: là khoảng cách từ dây dẫn
đến điểm đang xét (m)
● Đường sức từ của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài có hình dạng và chiều như thế nào?
- GV vẽ hình và cho HS lên bảng vẽ vectơ B
tại điểm M trong từ trường của dòng điện thẳng dài
● Dựa vào hình vẽ, hãy xác định điểm đặt
phương, chiều của B?
- GV : yêu cầu HS trả lời câu C1
- GV thông báo công thức tính độ lớn của B?
- HS trả lời
■ Khi chưa có điện trường các ion chuyển động hỗn loạn
- HS vẽ hình
- HS trả lời
-HS trả lời câu C1
- HS tiếp thu
Hoạt động 4:
Tìm hiểu từ
trường của
dòng điện
trong dây dẫn
II - Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn
Đặc điểm của đường sức từ của dòng điện trong khung dây dẫn?
- GV vẽ hình và cho HS lên vẽ chiều của đường
- HS trả lời
- HS vẽ hình
B
O I
Trang 3uốn thành
vòng tròn
Cảm ứng từ B do dòng điện gây ra tại tâm O của vòng dây:
+ Điểm đặt: tại tâm O.
+ Phương: vuông góc với mặt
phẳng chứa dòng điện
+ Chiều: Vào mặt Nam, ra mặt Bắc
của dòng điện tròn
+ Độ lớn: B=2 .10 N-7 I
R
trong đó, R là bán kính của khung dây tròn
N: số vòng dây tròn
sức từ đi qua tâm O
Đường sức từ đi qua tâm O là một đường
thẳng Vậy, vectơ cảm ứng từ B tại tâm O sẽ
có điểm đặt, phương, chiều như thế nào ?
- GV giới thiệu thêm quy tắc nắm bàn tây phải;
quy tắc cái định ốc
- HS trả lời
Hoạt động 5:
Tìm hiểu từ
trường của
dòng điện
chạy trong
ống dây dẫn
hình trụ
III - Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ.
- Đường sức từ:
+ Bên ngoài ống dây: đường sức từ giống với dạng đường sức của nam châm thẳng
+ Bên trong ống dây: từ trường là từ trường đều
- Cảm ứng từ Btrong lòng ống dây:
+ Phương: song song với trục của ống dây
+ Chiều: xác định theo quy tắc nắm tay phải: “ Dùng bàn tay phải nắm lấy ống dây sao cho các ngón tay hướng theo chiều dòng điện; khi đó ngón cái choãi ra cho ta chiều của đường sức từ.
+ Độ lớn: -7 -7 N.I
B=4 .10 nI=4 .10
l
trong đó: N : số vòng dây trên ống dây
l : chiều dài của ống dây (m)
n: số vòng quấn trên 1 đơn vị
- GV giới thiệu hình vẽ 21.4
Nhận xét dạng đường sức bên ngoài ống dây giống với dạng đường sức nào mà ta đã quan sát?
- GV thông báo: Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng, trong ống dây từ trường là từ trường đều
- GV vẽ hình và thông báo cách xác định chiều đường sức
- Dựa vào tính chất đường sức là những đường cong khép kín hoặc dài vô hạn GV cho một HS lên vẽ đường sức trong lòng ống dây
Dựa vào hình vẽ, hãy xác định phương chiều
của vectơ cảm ứng từ B?
Đường sức bên ngoài ống dây giống với dạng đường sức của nam châm thẳng
- HS vận dụng quy tắc nắm tay phải (hoặc quy tắc cái đnh ốc) để xác định chiều đường sức
- HS vẽ hình
- HS trả lời
B
B
Trang 4chiều dài của ống (n=N
l )
IV – Từ trường của nhiều dòng điện gây ra tại một điểm.
Nguyên lý chồng chất từ trường: SGK
Nếu B B 1; 2 lần lượt là cảm ứng từ do I1, I2 gây ra tại M thì:
BM B1B2
* B B 1, 2 cùng phương cùng chiều thì:
BM = B1 + B2 , B B B 1, 2
* B B 1, 2 cùng phương ngược chiều thì:
BM = B1 - B2 ( nếu B1 > B2), B B1
* B B 1, 2 vuông góc thì: 2 2
1 2
B B B ,
B tạo với B1 góc α với: 2
1
tan B
B
* B B 1, 2cùng độ lớn và hợp nhau góc α thì: 2 cos1
2
B B , B tạo với B1 góc
2
* B B 1, 2 khác độ lớn và hợp nhau góc α
1 2 2 1 2cos
- GV đặt vấn đề và dựa vào sự tương tự của nguyên lý chồng chất điện trường để đưa ra nguyên lý chồng chất từ trường
Hoạt động 6:
Củng cố, vận
dụng.
- GV: củng cố bài học
- Bài tập vận dụng: Hai dây dẫn thẳng dài
sông song dài vô hạn, cách nhau a =10 cm trong không khí, trong đó lần lượt có hai dòng điện I1
= I2 = 5A chạy ngược chiều nhau Xác định cảm ứng từ tại điểm:
a M, biết M cách dây 1: 4cm, cách dây 2: 6 cm
b N, biết N cách dây 1: 4cm, cách dây 2: 14 cm
c P, biết P cách dây 1: 6cm, cách dây 2: 8cm
IV- Rút kinh nghiệm:
Trang 5………
………
………
………
