Nhằm giúp các bạn nắm bắt được mục tiêu, kiến thức kỹ năng, nội dung tóm tắt và tổ chức hoạt động dạy học,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo án Vật lý 11 nâng cao bài 38 "Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng" dưới đây. Hy vọng đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.
Trang 1GIÁO ÁN VẬT LÝ 11 NÂNG CAO
Bài 38 HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ.
SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG
I MỤC TIÊU:
1 Kiến thức:
Phát biểu được định nghĩa từ thông, ý nghĩa và đơn vị của từ thông
Nhận biết được dòng điện cảm ứng trong các trường hợp
Hiểu được điều kiện xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ
Nắm được hiện tượng cảm ứng điện từ, dòng điện cảm ứng, suất điện động cảm ứng
Hiểu và vận dụng được quy tắc Len-xơ xác định chiều dòng điện cảm ứng
Vận dụng được công thức xác định suất điện động cảm ứng và nắm được nội dung định luật Fa-ra-đây
2 Kĩ năng:
Rèn luyện kĩ năng phân tích và tính toán vận dụng tính từ thông trong các trường hợp
Rèn luyện kĩ năng nhận biết sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng trong mạch kín
II CHUẨN BỊ:
1 Giáo viên:
Bảng vẽ sẵn: TN xác định chiều dòng điện cảm ứng
Dụng cụ thí nghiệm: ống dây, thanh nam châm, điện kế, cuộn dây phẵng, biến trở, công tắc và nguồn điện
Phiếu học tập:
Câu 1: Từ thông do dòng điện cảm ứng sinh ra có tác dụng:
A Hỗ trợ dòng điện cảm ứng
B Chống lại dòng điện cảm ứng
C Chống lại mọi sự biến thiên của từ thông sinh ra nó
D Hỗ trợ từ thông
Câu 2: Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong vòng dây dẫn kín khi ta thay đổi yếu tố
nào?
A Từ trường B tác dụng lên vòng dây
B Tiết diện S của vòng dây
C Góc α hợp bởi pháp tuyến của vòng dây với từ trường B
D Tất cả những yếu tố trên
Câu 3: Định luật Len – xơ là hệ quả của định luật bảo toàn
A dòng điện B điện tích
C động lượng D Năng lượng
Câu 4: Biểu thức nào dưới đây biểu diễn một đại lượng có đơn vị là veebe (Wb) ?
A R2
B
B R2
I
C R2B
B
R2
2 Học sinh:
Trang 2Ôn lại kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ đã học ở THCS.
III TIẾN TRÌNH XÂY DỰNG KIẾN THỨC:
Từ trường không sinh ra dòng điện nhưng khi số đường sức từ qua ống dây thay đổi → có dòng điện qua ống dây
Khi di chuyển con chạy thì số đường sức từ qua ống dây biến đổi → trong vòng dây xuất hiện dòng điện
Từ TN H38.1
rút ra NX gì?
Từ TN H38.2 rút ra NX gì?
TN Ơ – xtét cho biết dòng điện sinh ra từ trường Ngược lại từ trường có thể sinh ra dòng điện được không?
Khi số đường sức từ
qua một đơn vị diện
tích biến thiên thì
đại lượng vật lí nào
biến thiên?
KN từ thông
Ý nghĩa của từ thông
Đơn vị từ thông
Từ 2 TN trên và KN
từ thông hãy đưa ra
KN DĐCƯ
DĐ xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch điện kín gọi là DĐCƯ
SĐĐ sinh ra DĐCƯ gọi là SĐĐCƯ
Từ KN DĐCƯ
hãy đưa ra KN
SĐĐCƯ?
Trang 3SĐĐCƯ xuất hiện khi nào?
Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch kín thì trong mạch xuất hiện SĐĐCƯ
Hiện tượng xuất hiện SĐĐCƯ gọi là HTCƯĐT
DĐCƯ có
chiều như thế
nào?
TNKS:
MĐ: N/c quy luật chiều ic
DC:
- 1 ống dây (L) quấn cùng chiều KĐH
- 1 NC thẳng:
- 1 điện kế G và 1 pin:
PA: cho NC chuyển động so với ống dây, có 4 trường hợp:
- TH1: Đưa cực N lại gần (L)
- TH2: Đưa cực N ra xa (L)
- TH3: Đưa cực S lại gần (L)
- TH4: Đưa cực S ra xa (L)
THTN:
Từ TN trên
có NX gì?
NX: Từ chiều quay của KĐK suy ra được:
Trang 4Từ NX đưa ra
KL gì?
KL:
Định luật Len – xơ:
DĐCƯ có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân
sinh ra nó
Từ HTCƯĐT khái quát hóa đưa ra định luật
Fa – ra – đây
Định luật Fa – ra – đây về cảm ứng điện từ:
Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch:
Hướng dẫn
giải
Câu hỏi và bài tập SGK
Trang 5IV TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:
Hoạt động 1 (5 phút) : kiểm tra bài cũ.
HS lắng nghe Ở chương IV các em đã học về Từ
Trường đó là cơ sở để chúng ta đi vào chương tiếp theo, chương V Cảm ứng điện từ
TN Ơ – xtét cho biết dòng điện sinh
ra từ trường Vậy ngược lại từ trường có thể sinh ra dòng điện hay không? Để trả lời câu hỏi này thì chúng ta đi vào phần
''1 Thí Nghiệm ''.
Hoạt động 2 (10 phút) : các thí nghiệm về cảm ứng điện từ
HS lắng nghe
Kim điện kế quay
Trong ống dây xuất hiện dòng điện
Kim điện kế quay theo chiều ngược lại
Trong ống dây xuất hiện dòng điện
ngược chiều với dòng điện ban đầu
Khi cho ống dây dịch chuyển ra xa NC
thì số đường sức qua ống dây giảm
Khi cho ống dây dịch chuyển ra xa NC
thì số đường sức qua ống dây tăng
Ta tiến hành TN 1 về cảm ứng điện
từ khi cho NC thẳng và ống dây chuyển động đối với nhau
Cho ống dây dịch chuyển ra xa NC thẳng, quan sát xem có hiện tượng gì xảy ra?
Kim điện kế quay chứng tỏ điều gì?
Cho NC thẳng dịch chuyển lại gần ống dây, quan sát xem có hiện tượng gì xảy ra?
Kim điện kế quay theo chiều ngược lại chứng tỏ điều gì?
Khi cho ống dây dịch chuyển ra xa
NC thì số đường sức qua ống dây tăng hay giảm?
Khi cho NC dịch chuyển lại gần ống dây thì số đường sức qua ống dây tăng hay giảm?
?
?
?
?
?
?
?
Trang 6Khi cho NC và ống dây chuyển động
đối với nhau thì số đường sức qua ống dây
biến đổi làm kim điện kế quay, điều đó
chứng tỏ trong ống dây xuất hiện dòng điện
Kim điện kế quay
Trong vòng dây xuất hiện dòng điện
Từ kết quả TN rút ra kết luận gì?
TN này cho biết từ trường không sinh ra dòng điện nhưng khi số đường sức từ qua ống dây thay đổi thì có dòng điện qua ống dây
Ta tiến hành TN 2 về cảm ứng điện
từ khi dòng điện trong ống dây biến đổi Cho 2 ống dây lồng vào nhau, ống dây bên trong nối với nguồn điện và biến trở con chạy thông qua khóa K
Khi thay đổi con chạy trên biến trở, quan sát xem có hiện tượng gì xảy ra?
Kim điện kế quay chứng tỏ điều gì?
Khi con chạy di chuyển thì số đường sức từ xuyên qua vòng dây biến đổi làm xuất hiện dòng điện trong vòng dây
Khi số đường sức từ xuyên qua 1 đơn vị diện tích biến thiên thì có 1 đại lượng vật lí cũng biến thiên theo, đó là
từ thông Vậy để biết từ thông là gì thì
ta sang phần ''2 Khái niệm từ thông''.
Hoạt động 3 (10 phút) : tìm hiểu khái niệm từ thông.
HS tiếp thu và ghi nhớ Giả sử có mặt phẳng diện tích S
được đặt trong từ trường đều B Vẽ vectơ pháp tuyến n của S Chiều của
n chọn tùy ý Góc hợp bởi vectơ pháp tuyến và vectơ cảm ứng từ kí hiệu là α thìΦ BScosα
?
?
?
Trang 7HS lắng nghe.
Dùng khái niệm từ thông để diễn tả số
đường sức xuyên qua 1 diện tích nào đó
Đơn vị của từ thông là veebe, kí hiệu
Wb, 1Wb = 1T.1m2
Φ là cảm ứng từ thông qua diện tích S, gọi tắt là từ thông qua diện tích S
Ta quy ước: nếu không có những điều kiện bắt buộc đối với pháp tuyến
n thì ta chọn chiều vectơ n sao cho góc α là góc nhọn Từ thông qua diện tích S là 1 đại lượng dương
Đọc SGK và cho biết ý nghĩa của
từ thông?
Đọc SGK và cho biết đơn vị của từ thông?
Hoạt động 4 (5 phút) : tìm hiểu hiện tượng cảm ứng điện từ.
Dòng điện cảm ứng
Dòng điện xuất hiện khi có sự biến
đổi từ thông qua mạch điện kín gọi là dòng
điện cảm ứng
Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt
giới hạn bởi một mạch kín thì trong mạch
xuất hiện suất điện động cảm ứng
HS lắng nghe
Từ TN 1,2 và khái niệm từ thông, ta
có thể nói khi từ thông qua mặt giới hạn bởi mạch điện kín biến đổi theo thời gian thì trong mạch xuất hiện dòng điện
Dòng điện xuất hiện trong trường hợp đó gọi là gì?
Thế nào là dòng điện cảm ứng?
Trong mạch điện kín có dòng điện thì phải tồn tại suất điện động sinh ra nó
Ta gọi suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch là suất điện động cảm ứng
Điều kiện xuất hiện suất điện động cảm ứng trong mạch điện kín là gì?
Hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng là hiện tượng cảm ứng điện từ
?
?
?
?
?
Trang 8Phần 3 ta đã đưa ra khái niệm dòng điện cảm ứng, vậy dòng điện cảm ứng có chiều như thế nào thì chúng ta đi vào phần
''4 Chiều của dòng điện cảm ứng Định luật Len – xơ''.
Hoạt động 5 (10 phút) : tìm hiểu chiều của dòng điện cảm ứng, định luật Len – xơ
HS lắng nghe
HS quan sát DCTN
Thanh NC có 2 cực N và S, tương tự
ở phần 1 ta đưa thanh NC lại gần và ra xa
ống dây thì KĐK bị lệch Do đó ta sẽ có 4
trường hợp để THTN
Phần 1 ta tiến hành TN: Khi đưa thanh NC lại gần hay ra xa ống dây thì thấy KĐK bị lệch → có dòng điện trong ống dây Ta thấy KĐK lúc thì lệch phía này, lúc lại lệch phía kia Phải chăng chiều dòng điện cảm ứng có liên quan đến chiều biến thiên của từ thông, và nó tuân theo qui luật nào? Chúng ta đi tìm hiểu thông qua TN
MĐ: N/c qui luật về chiều dòng điện cảm ứng
DC: H38.5
- 1 ống dây (L) quấn cùng chiều KĐH
- 1 NC thẳng: tạo ra từ trường biến thiên qua ống dây
- Điện kế
- Pin và dây nối
Hãy đề xuất phương án để tiến hành
TN khảo sát chiều dòng điện cảm ứng?
PA: Có 4 PA để THTN:
+ Đưa cực N lại gần L
+ Đưa cực N ra xa L
+ Đưa cực S lại gần L
+ Đưa cực S ra xa L
THTN: Trong TN cần chú ý có sự tương ứng giữa chiều dòng điện qua điện
kế và chiều lệch của KĐK tức là khi quan sát phía lệch của KĐK thì biết được chiều dòng điện qua điện kế cũng có nghĩa là
?
Trang 9HS thực hiện và cho nhận xét:
TH 1,3: Bc có chiều ngược chiều với
B
TH 2,4: Bc có chiều cùng chiều với
B
HS thực hiện
HS lắng nghe
+ Xác định chiều lệch của KĐK
Ta qui ước:
I đi vào A, ra B
I đi ra A, vào B
+ TN:
- TH1:
- TH2:
- TH3:
- TH4:
Vận dụng quy tắc bàn tay phải, hãy xác định chiều vec – tơ cảm ứng từ trong ống dây?
TH2& TH4Φ Bc B
B c B Φ 3 TH
&
1
TH
Bây giờ ta có thể coi ống dây như một NC điện Hãy xác định các cực của ống dây trong các TH trên?
Nếu biết chiều ic thì áp dụng quy tắc bàn tay phải ta tìm được chiều vecto cảm ứng điện từ trong ống dây
TH1: Vecto cảm ứng từ Bc trong ống dây có hướng từ dưới lên nên đầu B là cực N, đầu A là cực S Xét về mặt tương tác từ thì TH1 là tương tác đẩy
G
G
G
G
G
G
?
?
Trang 10TH1,3: Từ trường của dòng điện cảm
ứng trong ống dây như muốn ngăn cản
NC lại gần ống dây
TH2,4: Từ trường của dòng điện cảm
ứng trong ống dây như muốn ngăn cản
NC ra xa nó
Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho
từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống
lại nguyên nhân sinh ra nó
C3: Chiều của dòng điện cảm ứng
trong ống dây không đổi vì theo ĐL
Len-xơ thì các của của ống dây là không thay
đổi
C4: HS quan sát TN và trả lời
Vận dụng định luật Len – xơ, xác
định chiều i c
trong ống dây biểu hiện bằng chiều lệch của kim điện kế
TH2: Vecto cảm ứng từ Bc trong ống dây có hướng từ trên xuống nên đầu B
là cực S, đầu A là cực N Xét về mặt tương tác từ thì TH2 là tương tác hút
Tương tự cho các TH còn lại
Em có nhận xét gì về từ trường của dòng điện cảm ứng trong ống dây so chiều dịch chuyển của NC trong các TH trên?
TH1,3: Từ trường của dòng điện cảm ứng trong ống dây như muốn ngăn cản NC lại gần ống dây
TH2,4: Từ trường của dòng điện cảm ứng trong ống dây như muốn ngăn cản NC ra xa nó
Từ nhận xét trên, em nào có thể phát biểu ĐL Len-xơ để xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong ống dây?
Trả lời C3, C4?
Ta xây dựng TN để kiểm chứng định luật Len – xơ Bố trí DCTN như hình vẽ:
Qua sơ đồ trên dựa vào định luật Len – xơ, hãy xác định chiều i c
trong ống dây mắc với điện kế ?
Làm thí nghiệm xác định chiều i c
?
?
?
?
Trang 11Hoạt động 6 (10 phút) : tìm hiểu định luật Fa – ra – đây về cảm ứng điện từ
HS lắng nghe
HS tiếp thu và ghi chép
Ta đã biết khi có sự biến thiên của
từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng
Bằng nhiều TN, Fa – ra – đây đã rút ra định luật Fa – ra – đây về cảm ứng điện từ: độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch điện kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch
Δtt
ΔtΦ
c
Hoạt động 7 (10 phút) : củng cố và dặn dò.
HS trả lời
HS trả lời
HS trả lời
HS trả lời
Thực hiện yêu cầu của GV
Ghi chú
Dòng điện cảm ứng là gì? Khi nào thì trong mạch kín xuất hiện suất điện động cảm ứng
Phát biểu ĐL Len-xơ?
Phát biểu ĐL Faraday về cảm ứng điện từ?
Trả lời câu hỏi và làm bài tập cuối bài?
Yêu cầu HS trả lời các câu hỏi trong SGK và làm trắc nghiệm trong phiếu học tập
Dặn dò chuẩn bị cho bài sau
?
?
?
?