Giáo án Vật lý 11 - Tiết 65: Bài tập về cảm ứng điện từ giúp người học vận dụng được định luật len-xơ (xác định chiều dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín) và vận dụng được quy tắc bàn tay phải (xác định chiều dòng điện cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động); vận dụng được định luật Fa-ra-đây; vận dụng được công thức xác định năng lượng từ trường.
Trang 1GIÁO ÁN CHI TIẾT
Giáo viên hướng dẫn: Lê Thị Quỳnh Trang
Người soạn: Phạm Tùng Lâm Ngày tháng 03 năm 2012 Dạy lớp 11A3
Tiết 65 BÀI TẬP VỀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức:
Vận dụng được định luật len-xơ ( xác định chiều dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín) và vận dụng được quy tắc bàn tay phải ( xác định chiều dòng điện cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động)
Vận dụng được định luật Fa-ra-đây
Vận dụng được công thức xác định năng lượng từ trường
2 Kĩ năng:
Rèn luyện kĩ năng làm các bài tập của chương
3 Thái độ:
Nghiêm túc, tích cực nhận xét bài làm của bạn và chữ lỗi sai cho bạn
II CHUẨN BỊ:
1 Giáo viên:
Chuẩn bị phương pháp giải bài tập trong sách giáo khoa
2 Học sinh:
Giải các bài tập về nhà của các bài tập liên quan
III PHƯƠNG PHÁP LÊN LỚP
- Đàm thoại và diễn giải
IV TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động 1: Củng cố kiến thức cũ (15 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng
Yêu cầu các HS đứng tại
chỗ trả lời:
+ Biểu thức của từ thông
qua diện tích S đặt
trong từ trường đều B có
+ B S .cos
Trong đó n là véc tơ
+ B S .cos
Với n B ;
Trang 2biểu thức như thế nào ?
+ Để xác định chiều dòng
điện cảm ứng trong khung
dây dẫn kín chuyển động
trong từ trường thì ta
dùng định luật nào, và
phát biểu định luật đó ?
+ Một khung dây dẫn kín
chuyển động và cắt các
đường sức từ B , khi đó
trong khung sẽ xuất hiện
dòng điện cảm ứng, dòng
điện này sinh ra từ trường
cảm ứng B C
Nếu từ thông qua
khung dây dẫn kín tăng (
) thì B v B à C sẽ như
thế nào với nhau ?
Nếu thì B v B à C
như thế nào với nhau ?
+ Để xác định độ lớn suất
điện động cảm ứng trong
mạch kín ta dùng định
luật nào, phát biểu định
luật đó và nêu biểu thức
độ lớn suất điện động cảm
ứng trong mạch kín ?
pháp tuyến của diện tích S
+ Để xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây dẫn kín chuyển động trong từ trường thì ta dùng định luật Len-xơ
+ Nội dung định luật Len-xơ : ‘‘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’’
+ Nếu B B C
+Nếu B B C
+ Để xác định độ lớn
suất điện động cảm ứng trong mạch kín ta dùng định luật Fa-ra-day
Nội dung định luật Fa-ra-day : ‘‘Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch.’’
+ Biểu thức :
Trang 3+ Khi thanh kim loại
chuyển động trong từ
trường thì nó được xem
như một nguồn điện, để
xác định các cực của
nguồn điện đó ta vận dụng
quy tắc nào ? Phát biểu
nội dung quy tắc đó ?
tc
t
+ Để xác định các cực của nguồn điện thì ta vận dụng quy tắc bàn tay phải
+ Nội dung quy tắc bàn tay phải : ‘‘Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón cái choãi ra
900 hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn chuyển động đóng vai trò như một nguồn điện, chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều
từ cực âm sang cực dương của nguồn điện đó.’’
+ e tc N
t
Hoạt động 2: (29 phút) Hướng dẫn, phân tích học sinh giải các bài tập trong SGK
Bài tập 2 (Xác định cường độ dòng điện trong một thanh kim loại chuyển động trong từ trường đều) (trang 204 SGK)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng của
giáo viên
- Yêu cầu HS đọc đề và
giáo viên tóm tắt bài
toán và vẽ hình lên bảng
Tóm tắt :
a, xác định chiều icư qua
các đoạn dây dẫn C1M
và M2C
b, xác định iA khi
Bài 2 : Tóm tắt :
a, xác định chiều icư qua các đoạn dây dẫn C1M và M2C
b, xác định iA khi
Và iA= ? khi M D
Trang 4:1 2
Và iA= ? khi M D
* GV hỏi HS :
- Khi thanh OM đứng
yên thì trong khung dây
dẫn đã có dòng điện
chưa ?
- Khi OM quay đều
quanh trục O trong từ
trường đều B thì thanh
OM sẽ đóng vai trò gì ?
- Vận dụng quy tắc gì để
xác định các cực của
nguồn điện OM ?
- Từ đó ta có chiều dòng
điện trong khung dây có
chiều như thế nào ?
* GV gợi ý cho HS :
Khi thanh OM dịch
chuyển với vận tốc v (v
là vận tốc dài và có
điểm đặt tại trung điểm
OM) thì trong thanh OM
đóng vai trò là nguồn
điện và có suất điện
động cảm ứng Còn 2
cung M1C và M2C sẽ là
các điện trở Khi đó ta có
sơ đồ mạch điện như
hình vẽ :
- HS trả lời :
+ Khi đó trong khung dây dẫn chưa có dòng điện
+ Thanh OM đóng vai trò
là nguồn điện, khi đó trong khung dây dẫn có dòng điện
+ Áp dụng quy tắc bàn tay phải ta xác định được nguồn điện OM có đầu O
là cực âm, còn đầu M là cực dương
+ Dòng điện trong khung
có chiều M1C và M2C
a Chiều của dòng điện cảm ứng trong dây dẫn có chiều như hình vẽ
M
1
B
M
1
B
R
M1C
ecư A
Trang 5- Áp dụng định luật Ôm
cho đoạn mạch trên, một
em hãy nêu biểu thức
dòng điện iA?
- Trong đó giá trị của
1
M C
R và R M C2 sẽ thay
đổi khi thanh OM quay
từ điểm 1 đến điểm 2
Khi thanh OM bắt đầu
từ vị trí 1 và quay được
một góc 2 (nghĩa là
quay được một vòng
tròn) thì R M C1 R suy ra
khi thanh OM bắt đầu từ
vị trí 1 và quay được
một góc thì điện trở
1
M C
R và R M C2 bằng bao
nhiêu ?
1 1 2
: 2
?
M C
M C
M C
R
- Khi thanh OM di
chuyển trong từ trường
với vận tốc v thì
suất điện động cảm ứng
xuất hiện trong thanh
OM có biểu thức như thế
nào ?
- Trong đó : v ?
- Mời một em lên bảng
hoàn thành bài tập này
A
M C M C
i
1 2
2
2 2
M C
M C
R R
R R
+ e C Blv
+ 1
2
v l
- HS lên bảng hoàn thành bài tập 2 :
2
1 2 1 2
C
C
Cường độ dòng điện qua ampe kế là :
b Sơ đồ mạch điện :
R
M1C
ecư A
Trang 6
2
2 4
2
A
M C M C
C
M C M C
C
C
i
e
e
e R
* Khi đầu M của thanh đi
có :
2 2
2.0,005.0,5 4.3,14
0,63 0,05
C
i
A
Bài toán 1 (Rèn luyện cách xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây) (trang 202 SGK)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng của
giáo viên
- Yêu cầu HS đọc đề và
giáo viên tóm tắt bài
toán bằng hình vẽ lên
bảng và hướng dẫn HS
về nhà làm bài
* Gợi ý:
+ Ở câu a để xác định
chiều của Icư xuất hiện
trong khung dây dẫn kín
khi khung dây dẫn
chuyển động trong từ
trường thì ta sử dụng
+ Sử dụng định luật Len-xơ.
Bài 1 :
a * Xét khung quay quanh trục T1 :
Trang 7
định luật gì?
+ Gọi là góc quay
khung so với vị trí ban
đầu của khung
n B ;
+ Chúng ta chỉ xét
khung quay được nửa
vòng, nghĩa là
, trong đó
ta sẽ xét hai trường hợp:
TH1: : 00 900
Từ đó rút ra từ thông
qua khung dây tăng hay
giảm, và áp dụng định
luật Len-xơ để tìm chiều
dòng điện trong khung.
+ Khi : 00 900 thì
góc sẽ tăng hay giảm
như thế nào?
+ Từ đó từ thông
tăng hay giảm?
+ Khi đó cảm ứng từ
c
B
do Icư sinh ra có
chiều như thế nào với
cảm ứng từ B
+ Icư trong khung có
chiều như thế nào?
Câu 1b
* GV gợi ý :
+ Câu 1b làm tương tự
như câu 2b nhưng chúng
ta sẽ sử dụng biểu thức
suy ra : 900 00
+
+ B c B
+ Suy ra Icư có chiều ABCDA
+ HS về nhà làm các trường hợp còn lại
- HS chú ý lắng nghe và tiếp
nhận nhiệm vụ
n B; ; : 900 00
c
Suy ra Icư có chiều ABCDA
Trang 8suất điện động cảm ứng
theo định luật
Fa-ra-day
+ Trong thời gian t
khung quay được góc
Chúng ta xét t rất
nhỏ, khi đó cũng rất
nhỏ nên ta có được
* GV yêu cầu về nhà
hoàn thành bài tập
Bài tập 3 (trang 206 SGK)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng
của giáo viên
* GV mời một em lên
bảng tóm tắt và giải
bài 3, rồi sau đó giải
thích các bước giải của
mình
Một HS lên bảng tóm tắt, làm bài và sau đó giải thích các bước giải của mình
Tóm tắt :
N=400 vòng ; n1000 òng /v m
I = 1 A ; t 0,01 s
a, B, W= ? trong ống dây
b, ?
Giải :
a Cảm ứng từ trong ống dây
7 7 4
4 10
4 10 1000.1
T
Năng lượng từ trường trong ống dây :
Trang 9* Gọi một em nhận xét
bài làm của bạn
2
5
1
8 1
8 31,6.10
B V
J
b Từ thông qua ống dây
2
6
400.4 10 4.10 632.10 W
b
c Suất điện động cảm ứng trong ống dây
c
e
t
Trong đó :
6
632.10 W 0,01
b
Khi đó ta có :
6
632.10
0,063 0,01
C
Bài tập ra thêm (dự phòng)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng của
giáo viên Đọc đề bài : Cho hệ
thống như hình vẽ : thanh
CD l và có khối lượng
m Thanh trượt thẳng
đứng (trên xuống) không
ma sát trên hai đường ray
trong từ trường đều B
có chiều như hình vẽ Khi ổn
định thanh CD trượt với
vận tốc v, bỏ qua điện trở
dây nối, của hai thanh ray
và thanh CD
a Tìm vận tốc của thanh
CD Xác định chiều và độ
- Ghi đề bài tập vào vở
Trang 10lớn của dòng điện cảm
ứng xuất hiện trong
thanh
b Tìm công suất tỏa nhiệt
trên điện trở R khi đó
c Bây giờ hệ thống được
đặt trong mặt phẳng nằm
ngang và từ trường có
phương thảng đứng
(hướng lên) Ta truyền
cho thanh CD vận tốc đầu
0
v CD Tìm quãng
đường mà thanh đi được
cho đến lúc dừng lại
* GV gợi ý cho HS : Ở
câu a) chúng ta phải xác
định các lực tác dụng lên
vật Khi thanh chuyển
động ổn định với vận tốc
v thì tổng hợp lực lúc này
bằng 0 Còn ở câu c)
chúng ta phải xác định
các lực tác dụng lên thanh
và áp dụng định luật II
Niutơn từ đó tìm ra gia
tốc chuyển động của
thanh
* GV gọi một em lên
bảng tóm tắt và giải bài
tập
- HS chú ý lắng nghe và tiếp thu
- HS tóm tắt đề bài và giải :
Tóm tắt :
;
CD l khối lượng m
B
đều ; v không đổi
Bài tập :
B
Trang 11Rdây nối=Rhai thanh ray=0
RCD=0 ; 900
a Tìm v ; chiều và độ lớn của Ic
b Ptỏa trên R= ?
c s = ?
Giải :
Dựa vào quy tắc bàn tay phải ta xác định được chiều của dòng điện cảm ứng từ D C
a Thanh CD chịu tác dụng của hai lực :
+ Khi thanh chuyển động
ổn định với vận tốc v thì
C
I
Chiều như hình vẽ
Độ lớn:
F
Chiều như hình vẽ
Độ lớn:
P
C F D
P
Trang 120
F P
hay P F
mg
Bl
+ Vận tốc :
IR
(*)
C
e
v
Thay I vào biểu thức (*)
ta có :
2 2
mgR
v
B l
b Công suất tỏa nhiệt trên R :
2
2 2
m g
B l
c Thanh CD chịu tác dụng của các lực là trọng
; phản lực N ; lực
từ F
Áp dụng định luật II Niutơn cho thanh CD ta
có :
P
N
F
v B
Trang 132 2 0
C
P N F a
m
hay a
B l v m
Vậy thanh CD chuyển động chậm dần đều với gia tốc
2 2 0
B l v a
m
Quãng đường mà thanh
CD chuyển động được
là :
áp dụng
2
0
0
2 2
2
2 2
t
v
a
mv R s
B l
Hoạt động 3: (1 phút) Củng cố và dặn dò
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
GV dặn dò HS :
- Yêu cầu HS phải vận dụng được định
luật Len-xơ để xác định chiều của dòng
điện cảm ứng xuất hiện trong mạch điện
kín
Vận dụng quy tắc bàn tay phải để xác
định các cực của nguồn điện là một
đoạn dây dẫn chuyển động trong từ
trường
Vận dụng định luật Fa-ra-day để xác
định suất điện động cảm ứng trong
mạch điện kín
HS ghi nhớ
Trang 14Sinh viên thực hiện Giáo viên hướng dẫn