Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo án hiện tượng tự cảm
Họ và tên sinh viên: Vũ Thị Thanh Thủy Giáo viên hướng dẫn: Hồ Thị Hoài Hương Ngày soạn: 5/3/2013 Ngày dạy: ./3/2013 Lớp giảng dạy: 11A 3 HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM I/ Mục tiêu 1. Kiến thức - Hiểu được bản chất của hiện tượng tự cảm khi đóng mạch, khi ngắt mạch. - Nắm được nguyên nhân làm cho đèn sáng từ từ trong thí nghiệm đóng mạch, đèn lóe sáng lên trong thí nghiệm ngắt mạch là do ống dây. - Nắm được công thức xác định hệ số tự cảm của ống dây và công thức xác định suất điện động cảm ứng. 2. Kỹ năng - Dự đoán một số kết quả của thí nghiệm. Rút ra kết luận từ các kết quả thu được. - Giải thích được một số hiện tượng vật lí. - Vận dụng được các công thức để xác định hệ số tự cảm của ống dây, công thức xác đinh suất điện động tự cảm. - Vận dụng được các công thức xác định từ trường trong ống dây và công thức xác định mật độ năng lượng từ trường. 3. Thái độ - Nghiêm túc trong giờ học. - Sôi nổi phát biểu xây dựng bài. - Có ý thức vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống. II/ Chuẩn bị 1. Giáo viên - Bộ thí nghiệm về dòng điện khi đóng mạch và bộ thí nghiệm về dòng điện khi ngắt mạch. - Các hình vẽ thí nghiệm về hiện tượng tự cảm khi đóng mạch và khi ngắt mạch. - Một số bài tập vận dụng. 1 2. Học sinh - Ôn lại định luật Lenxơ về xác định chiều của dòng điện cảm ứng. - Biểu thức suất điện động cảm ứng. III/ Trọng tâm bài giảng - Hiện tượng tự cảm - Suất điện động tự cảm IV/ Tiến trình dạy học Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ (5 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS * Kiểm tra kiến thức cũ: 1. Phát biểu định luật Lenxơ. 2. Viết công thức suất điện động cảm ứng? * 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. * c ΔΦ e = - Δt ∆Φ : độ biến thiên từ thông trong thời gian ∆t. Hoạt động 2: Tìm hiểu hiện tượng tự cảm (20 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS ND ghi bảng * ĐVĐ: Trong các bài học trước chúng ta đã biết, hiện tượng cảm ứng gây ra dòng điện trong khung dây, trong đoạn dây dẫn và trong vật dẫn hình khối. Hôm nay chúng ta tiếp tục nghiên cứu một dạng nữa của hiện tượng cảm ứng đó là hiện tượng tự cảm. - Treo hình vẽ 41.1 lên để cả lớp cùng quan sát. - Quan sát hình vẽ. 1. Hiện tượng tự cảm a. Thí nghiệm 1: 2 - Mô tả thí nghiệm ở hình 41.1 về hiện tượng tự cảm khi đóng mạch. + Hai bóng đèn Đ 1 và Đ 2 giống hệt nhau, điện trở R ở nhánh (1) giống điện trở thuần của cuộn dây. + Ban đầu khóa K đang mở. Đóng khóa K người ta nhận thấy: Đèn Đ 1 sáng lên ngay. Đèn Đ 2 sáng lên từ từ. - Chú ý lắng nghe để nắm được cách bố trí thí nghiệm. - Yêu cầu HS nêu nhận xét về kết quả thu được từ thí nghiệm. (?) Nguyên nhân nào ngăn cản không cho dòng điện trong nhánh (2) tăng lên nhanh? Giải thích. - Suy nghĩ và nêu nhận xét: + Dòng điện ở 2 nhánh tăng lên không như nhau, ở nhánh (2) tăng chậm hơn ở nhánh (1). - Suy nghĩ trả lời: + Do cuộn dây. + Khi đóng khóa K, dòng điện i tăng lên từ i = 0 đến i # 0. Trong nhánh (2) dòng điện tăng làm cho từ thông qua ống dây biến đổi vì vậy xuất hiện dòng điện cảm ứng trong ống dây, theo định luật Lenxơ dòng này có tác dụng chống lại nguyên nhân đã gây ra nó, tức là dòng cảm ứng này có chiều ngược với dòng điện do nguồn sinh ra. Do đó dòng 3 điện trong nhánh (2) tăng chậm hơn trong nhánh (1), đèn Đ 2 sáng lên từ từ. - Nêu câu hỏi C 1 SGK/197. - 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. - Treo hình vẽ 41.2 lên để cả lớp cùng quan sát. - Mô tả thí nghiệm ở hình 41.2 về hiện tượng 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. - Thông báo kết quả thí nghiệm: Đèn Đ không tắt ngay mà lóe sáng - Quan sát hình vẽ. - Chú ý lắng nghe để biết cách bố trí thí nghiệm. - Suy nghĩ và nêu dự đoán: + Đèn Đ không tắt ngay mà lóe sáng rồi sau đó mới tắt. b.Thí nghiệm 2: 4 rồi sau đó mới tắt. (?) Hãy giải thích hiện tượng trên. - Nhận xét và kết luận lại ý kiến của HS. (?) Nếu ở thí nghiệm 2, thay ống dây bằng điện trở R 1 có giá trị bằng điện trở thuần của ống dây rồi ngắt khóa K thì có xảy ra hiện tượng như trên hay không? - Đánh giá câu trả lời của HS. - Thông báo: Các hiện 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. - Suy nghĩ và nêu giải thích. + Khi ngắt khóa K, dòng điện trong mạch giảm làm cho từ thông qua ống dây biến đổi. Vì vậy trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng, theo định luật Lenxơ, dòng này cùng chiều với dòng điện trong mạch do nguồn sinh ra, dòng điện này đi qua bóng đèn làm cho bóng đèn lóe sáng rồi mới tắt. - Suy nghĩ trả lời. + Không có hiện tượng như trên mà đèn tắt ngay. - Tiếp thu và ghi nhớ. c. Hiện tượng tự cảm (SGK). 5 (?) Hiện tượng tự cảm là gì? - Kết luận lại ý kiến của HS và thông báo nội dung khái niệm hiện tượng tự cảm. - Suy nghĩ trả lời. + Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây ra. Hoạt động 3: Tìm hiểu hệ số tự cảm và suất điện động tự cảm (15 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS ND ghi bảng - Thông báo: Suất điện động xuất hiện do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động 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 Φ 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: Φ = 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 - Lắng nghe và ghi nhớ. - Suy nghĩ trả lời. + Cảm ứng từ của dòng điện tròn: -7 I B = 2π.10 . R + Cảm ứng từ của dòng điện trong ống dây: B = 4π.10 -7 nI - Suy nghĩ trả lời. + B tỉ lệ với I. - Suy nghĩ trả lời. B I Φ I Φ B ⇒ : : : - Tiếp thu và ghi nhớ. - Suy nghĩ trả lời câu hỏi. + Nếu ống dây có N vòng và diện tích mỗi 2. Suất điện động tự cảm a. Hệ số tự cảm: + Từ thông do dòng điện gây ra trong mạch: Φ = Li 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: 6 hỏi C2 SGK/198. - Đánh giá và kết luận lại câu trả lời của HS. - Yêu cầu HS suy nghĩ và trả lời câu hoi C3 SGK/198. - Lưu ý HS: + Công thức 41.1 đúng cho mọi dòng điện có dạng khác nhau. + Công thức 41.2 Chỉ áp dụng cho ống dây đặt trong môi trường không khí. - Thông báo nội dung định nghĩa suất điện động tự cảm. - Yêu cầu HS xây dựng công thức tính suất điện động tự cảm. vòng là S thì: Φ = NBS + Gọi l là chiều dài ống dây, n là số vòng dây trên 1 đơn vị độ dài thì: N = nl → Φ = nlBS = nBV + Từ (29.3) : B = 4π.10 -7 nI → Φ = 4π.10 -7 n 2 IV + Từ (41.1) → -7 2 Φ L = 4π.10 n V I = - Tiếp thu va ghi nhớ. - Suy nghĩ và nêu câu trả lời. + Chỉ áp dụng cho trường hợp ống dây không có lõi sắt nghĩa là hình 41.3a. Vì công thức 41.2 được thiết lập chỉ cho trường hợp ống dây đặt trong môi trường không khí. - Tiếp thu và ghi nhớ. - Suy nghĩ và phát biểu. + Từ (41.1) → ∆Φ = L.∆i L = 4π.10 -7 .n 2 V V: thể tích ống dây n: số vòng dây trên 1đơn vị chiều dài ống dây. b. Suất điện động tự cảm: - Định nghĩa: (SGK). - Biểu thức: tc Δi e L Δt = − 7 c tc ΔΦ Mà e Δt Δi e L Δt = − → = − Hoạt động 4: Củng cố và giao nhiệm vụ học tập (5 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nêu câu hỏi củng cố bài học: + Nêu một vài hiện tượng tự cảm. + Suất điện động tự cảm phụ thuộc vào những yếu tố nào? - Nhiệm vụ: + Làm bài tập 1,2,3 SGK/199. + Chuẩn bị trước bài 42. - Suy nghĩ trả lời. - Nhận nhiệm vụ học tập. 8 . hiện tượng tự cảm. - Treo hình vẽ 41.1 lên để cả lớp cùng quan sát. - Quan sát hình vẽ. 1. Hiện tượng tự cảm a. Thí nghiệm 1: . trở R ở nhánh (1) giống điện trở thuần của cuộn dây. + Ban đầu khóa K đang mở. Đóng khóa K người ta nhận thấy: Đèn Đ 1 sáng lên ngay.