Hoạt động 2 20 phút: Tìm hiểu cảm ứng từ: Hoạt động Hoạt động của GV của HS Nêu vấn đề: ở chương 1 khi học về điện trường thì ta đã biết 1 đại lượng đặc trưng cho điện trường về phương d[r]
Trang 1VŨ THỊ MỘNG HUYỀN
LỚP: DH16LY
MSSV: DLY150694
TRƯỜNG ĐH AN GIANG KHOA SƯ PHẠM
CHƯƠNG IV: TỪ TRƯỜNG Bài 20: LỰC TỪ CẢM ỨNG TỪ
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức
- Nêu được khái niệm từ trường đều
- Trình bày được các đặc điểm của lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng
điện
- Viết và giải thích được ý nghĩa các đại lượng trong biểu thức tính lực từ
tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện
- Trình bày được khái niệm cảm ứng từ và qui tắc xác định lực từ bằng bàn
tay trái
2 Kỹ năng
- Xác định được mối quan hệ về chiều giữa dòng điện, vecto cảm ứng từ và
vecto lực từ
- Giải được các bài toán liên quan đến bài học
3 Thái độ
- Biết chấp nhận kết quả của các thuyết trong vật lý
II CHUẨN BỊ
1 Giáo viên:
- Dụng cụ để làm thí nghiệm về lực từ
- Giáo án rõ ràng
2 Học sinh:
- Xem và soạn trước bài 20
- Ôn lại các kiến thức đã học về lực từ ở vật lý 9
III TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC
1 Ổn định lớp:
2 Kiểm tra bài cũ: (5 phút)
Bài trước các em đã được học về Từ trường Vậy thì trước khi qua bài mới
cô sẽ hệ thống lại cho các em sự tương đồng cũng như sự khác nhau giữa điện
trường và từ trường
- Là môi trường vật chất bao quanh
điện tích
- Để phát hiện ra điện trường, dùng
điện tích thử
- Điện tích gây ra điện trường
- Trong điện trường có các đường
sức điện
- Điện trường tác dụng lực điện lên
các điện tích đặt trong nó
- Vecto CĐĐT đặc trưng cho điện
trường
- Là môi trường vật chất bao nam châm và dòng điện
- Để phát hiện ra từ trường, dùng nam châm thử
- Dòng điện gây ra từ trường
- Trong từ trường có các đường sức từ
- Từ trường tác dụng lực điện lên các nam châm hoặc dòng điện khác đặt trong nó
- Đặc trưng cho từ trường tại 1 điểm?
Trang 23 Giới thiệu bài mới:
- Nêu vấn đề: Để đặc trưng cho từ trường tại một điểm người ta sử dụng
đại lượng nào? Chúng ta cùng tìm hiểu qua bài hôm nay
- Các nội dung chính của bài
4 Tổ chức hoạt động dạy học:
Hoạt động 1 (20 phút): Tìm hiểu lực từ.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cơ bản
- Để dẽ dàng quan sát và đo đạc
lực từ, trước hết người ta tạo ra 1
từ trường đều Vậy từ trường đều
là gì?
? Trước khi tìm hiểu từ trường
đều là gì, cô nhờ 1 bạn nhắc lại
khái niệm diện trường đều mà các
em đã được học ở chương 1
→ Điện trường đều (SGK/20)
- Vậy thì tương tự như Điện
trường đều ta cũng có thể ĐN Từ
trường đều như sau:
→ Cho HS ghi bài: ĐN
Nêu vấn đề: Và khi khảo sát
Nam châm hình chữ U, người ta
nhận thấy giữa 2 bản cực Bắc,
Nam của Nam châm hình chữ U
cũng có thể tạo ra Từ trường đều
đó là những đường thẳng // cách
đều, cùng chiều nhau
- Khi có từ trường đều rồi thì lực
từ do từ trường đều tác dụng lên 1
đoạn dây dẫn có dòng điện chạy
qua sẽ được xác định như thế nào
→ chúng ta cùng tìm hiểu qua
phần 2…
+ Ta xét nam châm hình chữ U và
đoạn dây dẫn M1M2 đặt trong
lòng nam châm như hình vẽ
? Một bạn cho cả lớp biết là khi
chưa có dòng điện chạy qua
M1M2 thì có những lực nào tác
dụng lên đoạn dây đó, và các lực
này như thế nào với nhau?
→ Tác dụng lên đoạn dây gồm
có trọng lực ⃗P , các lực căng
dây O1M1, O2M2 → Các lực
này cân bằng nhau → đoạn dây
- HS trả lời
- Ghi nhận
- Ghi nhận
- Đọc SGK
- HS trả lời
- Ghi nhận
I Lực từ:
1 Từ trường đều:
- Từ trường đều là từ trường mà đặc tính của
nó giống nhau tại mọi điểm; các đường sức từ
là những đường thẳng song song, cùng chiều
và cách đều nhau
2 Xác định lực từ do
từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẫn
có dòng điện:
-Khi dây dẫn M1M2 nằm cân bằng:
⃗P+⃗ F+⃗ T =0
Trang 3M1M2 nằm cân bằng.
+ Khi cho dòng điện chạy qua
dây có chiều từ O1 đến O2 thì lúc
này xuất hiện lực từ ⃗F tác
dụng lên đoạn dây M1M2
→ Kết quả thí nghiệm cho thấy
lực từ ⃗F ⊥ M1M2 và ⃗F
⊥ với đường sức từ
→ Và khi đó dây nằm cân bằng
ở một vị trí mới hợp với phương
thằng đứng một góc θ
+ Ta có thể biểu điễn lại hình vẽ
1 cách đơn giản như sau: (hình
20.2b SGK):
Với CĐDĐ ⃗I kí hiệu ⊗
nghĩa là hướng từ ngoài vào
trong
Từ trường thẳng đứng hướng
lên
→ Vậy là tác dụng lên đoạn
dây gồm có trọng lực ⃗P , lực từ
⃗F , lực căng dây ⃗T của cả 2
sợi dây bao gồm ⃗T1 và ⃗T2.
→ Khi dây dẫn M1M2 cân
bằng thì tổng hợp lực tác dụng
lên đoạn dây sẽ bằng 0 nghĩa là:
⃗P+⃗ F+⃗ T =0
⇔ ⃗ P+⃗ F=−⃗ T
Nghĩa là tổng hợp của ⃗P và ⃗ F
là 1 lực cân bằng với lực căng
dây ⃗T cùng phương, ngược
chiều, cùng độ lớn
?C1: Yêu cầu 1 HS đọc câu hỏi
và lên bảng thiết lập hệ thức
→ Trên hình ta thấy ⃗P và ⃗ F
lần lượt là cạnh kề và cạnh đối
của góc θ → liên quan đến
hàm tan nên ta áp dụng:
tanθ= F
P ⟹ F=P tanθ=m g tanθ
- TN với nhiều trường hợp khác
nhau là khi người ta đổi chiều
dòng điện hoặc là khi đổi cực
nam châm (đổi chiều từ trường)
thì người ta đều nhận thấy rằng
lực từ cũng bị đổi chiều
- Ghi nhận
- Ghi nhận
- Ghi nhận
- HS đọc và trả lời C1
- Ghi nhận
⇔ ⃗ P+⃗ F=−⃗ T
⟹ F=m g tanθ
- Qui tắc bàn tay trái:
Đặt bàn tay trái duỗi thẳng sao cho các đường cảm ứng từ xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều dòng điện, khi đó ngón cái choãi ra 900 chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện
⟹ Hướng của dòng điện, từ trường và lực từ
tạo thành 1 tam diện thuận.
Trang 4⟹ Vậy là chiều của ⃗F ,
⃗I , ⃗B có liên quan với nhau và
theo nhiều thí nghiệm người ta
chứng minh được chúng liên
quan với nhau theo 1 qui tắc đó là
qui tắc “bàn tay trái”.
? Yêu cầu HS phát biểu qui tắc
→ SGK/26
⟹ Và lúc này người ta nói là
hướng của dòng điện, từ trường
và lực từ tạo thành 1 tam diện
thuận.
Làm thí nghiệm :
Sau khi chúng ta tìm hiểu xong
phần lí thuyết lực từ, và để giúp
các em hiểu bài rõ hơn cô sẽ làm
một TN thực tế về sự xuất hiện
của lực từ trong từ trường đều
như sau:
→ GV giới thiệu dụng cụ,
cách tiến hành
? Yêu câu HS dự đoán hiện tượng
- GV làm thí nghiệm → Nhận
xét dự đoán → phân tích hiện
tượng → vẽ hình mô phỏng lên
bảng
? Yêu cầu HS lên xác định lực từ
của khung dây
- HS trả lời
- Ghi nhận
- HS dự đoán
- HS lên bảng
Hoạt động 2 (20 phút): Tìm hiểu cảm ứng từ:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cơ bản
Nêu vấn đề: ở chương 1 khi học
về điện trường thì ta đã biết 1 đại
lượng đặc trưng cho điện trường
về phương diện tác dụng lực tại 1
điểm là vecto CĐĐT → Vậy
thì trong chương này khi học về
từ trường , để đặc trưng cho từ
trường tại 1 điểm về phương diện
tác dụng lực, thì người ta đưa ra
khái niệm cảm ứng từ
- Trước khi đưa ra khái niệm cảm
ứng từ , người ta tiến hành các thí
nghiệm sau:
TN1: Người ta giữ nguyên
- Ghi nhận
II Cảm ứng từ
1 Thí nghiệm:
F I , l
Và
F
I l=const
Với α là góc tạo bởi chiều dòng điện và từ trường
- Thương số I l F đặc trưng cho tác dụng của
từ trường tại điểm khảo sát gọi là cảm ứng từ
Kí hiệu là B
Trang 5chiều dài l của đoạn M1M2 và
thay đổi giá trị CĐDĐ I để đo
lực từ tương ứng
- Cho I giảm từ 5A xuống 2A, lúc
này có các giá trị lực từ đo được
tương ứng
? Yêu cầu HS nhận xét kết quả
lực từ đo được → Lực từ
giảm
? Yêu cầu HS tính kết quả tỉ số
(F/I.l) và nhận xét kết quả →
Tỉ số này không thay đổi và đều
bằng 0,08
⟹ KL: Ta thấy khi CĐDĐ I
giảm thì lực từ F cũng giảm
⟹ Nhận xét: F I
TN2: Người ta giữ nguyên
CĐDĐ I và thay đổi giá trị
chiều dài l của đoạn M1M2 để
đo lực từ trường
- Cho l tăng từ 0,1 đén 0,25m, lúc
này có các giá trị lực từ đo được
tương ứng
? Yêu cầu HS nhận xét kết quả
lực từ đo được → Chiều dài
tăng thì lực từ cũng tăng theo
? Yêu cầu HS tính kết quả tỉ số
(F/I.l) và nhận xét kết quả →
Tỉ số này cũng không thay đổi và
đều bằng 0,08
⟹ KL: Ta thấy khi tăng
chiều dài l thì lực từ F cũng tăng
theo
⟹ Nhận xét: F l
Nhận xét chung:
- Ở 2 TN trên người ta đo lực từ
để tìm hiểu sự phụ thuộc của lực
từ vào CĐDĐ I và chiều dài l Và
trong trường hợp góc α tạo bởi
từ trường và chiều dài bằng 900
- Trong trường hợp góc α thay
đổi thì lúc này người ta cũng tiến
hành TN tương tự và CM được
rằng lực từ cũng tỉ lệ thuận với
sin α
→ Vậy F I , l ,sin α
- HS trả lời
- HS trả lời
- Ghi nhận
- HS trả lời
- HS trả lời
- Ghi nhận
- Ghi nhận
- Ghi nhận
- HS trả lời
B= F
I l
Trong đó :
F : độ lớn lực từ (N)
I : CĐDĐ chạy qua dây
(A)
l : chiều dài đoạn dây
(m)
2 Đơn vị cảm ứng từ
Trang 6⟹ Nội dung ghi bài.
2 Yêu cầu HS dựa vào SGK và
cho biết đơn vị của cảm ứng từ
→ Đơn vị cảm ứng từ là tesla
(T)
Nêu vấn đề: Vì cảm ứng từ đặc
trưng cho từ trường tại 1 điểm
cho nên nố có cả phương, chiều
và độ lớn → vì vậy cảm ứng
từ là 1 đại lượng vecto →
Vecto cảm ứng từ có những đặc
điểm gì, chúng ta qua phần 3
? Như các em đã biết là cảm ứng
từ đặc trưng cho từ trường, vì vậy
mà vecto cảm ứng từ ⃗B tại 1
điểm có những đặc điểm gì?
→ Nội dung ghi bài
Nêu vấn đề: Vecto cảm ứng từ
⃗
B đặc trưng cho từ trường về
phương diện tác dụng lực tại 1
điểm → Vậy biểu thức tổng
quát của lực từ F biểu diễn như
thế nào? Chúng ta cùng tìm hiểu
qua phần 4
Xét đoạn dây dẫn M1M2 có chiều
dài l như TN ban đầu thì tích của
CĐDĐ I ⃗l gọi là vecto “phần
tử dòng điện”, có hướng cùng
hướng với dòng điện
? Dựa vào SGK, 1 bạn cho cả lớp
biết lực từ ⃗F tác dụng lên phần
tử dòng điện đặt trong từ trường
đều có những đặc điểm gì về
điểm đặt, phương, chiều và độ
lớn?
→ Nội dung ghi bài
- Ghi nhận
- HS trả lời
- Ghi nhận
- HS trả lời
- Ghi nhận
- Trong hệ SI đơn vị cảm ứng từ là tesla (T)
1T =
3 Véc tơ cảm ứng từ
- Véc tơ cảm ứng từ tại một điểm:
+ Có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó
+ Có độ lớn là: B =
4 Biểu thức tổng quát của lực từ :
- Lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện
I ⃗l đặt trong từ trường đều, tại đó có cảm ứng từ là :
+ Có điểm đặt tại trung điểm của M1M2 ;
+ Có phương vuông góc với và ;
+ Có chiều tuân theo qui tác bàn tay trái;
+ Có độ lớn F = IlBsin
α
Trong đó α là góc tạo bởi, ⃗l và⃗B
Chú ý:
+ Nếu α=900;
Thì F max=B I l
+ Nếu α=0 ;18 00
Thì F min= 0
m A
N
1 1 1
B
Il F
F
B
Trang 7Hoạt động 3 (5 phút): Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà.
- Tóm tắt lại những kiến thức cơ
bản đã học trong bài
- Yêu cầu học sinh vầ nhà trả
lời các câu hỏi cuối SGK/128
- Tóm tắt những kiến thức cơ bản
- Ghi nhận các câu hỏi và bài tập về nhà
IV RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY