Giáo án Vật lý 11 bài 23: Từ thông. Cảm ứng điện từ mới nhất

Hoạt động của thầy và trò

TG

Nội dung cơ bản

Vẽ hình 23.1.

Giới thiệu khái niệm từ thông.

Giới thiệu đơn vị từ thông.

(15 phút)

I. Từ thông

1. Định nghĩa

Từ thông qua một diện tích S đặt trong từ trường đều:

ϕ = BScosα

Với a là góc giữa pháp tuyến n→ và B→ .

2. Đơn vị từ thông

Trong hệ SI đơn vị từ thông là vêbe (Wb).

1Wb = 1T.1m².

Hoạt động của thầy và trò

TG

Nội dung cơ bản

Vẽ hình 22.3.

Giới thiệu các thí nghiệm.

Cho học sinh nhận xét qua từng thí nghiệm.

Yêu cầu học sinh thực hiện C2.

Yêu cầu học sinh rút ra nhận xét chung.

Yêu cầu học sinh rút ra kết luận.

( 20phút)

II. Hiện tượng cảm ứng điện từ

1. Thí nghiệm

a) Thí nghiệm 1

Cho nam châm dịch chuyển lại gần vòng dây kín (C) ta thấy trong mạch kín (C)xuất hiện dòng điện.

b) Thí nghiệm 2

Cho nam châm dịch chuyển ra xa mạch kín (C) ta thấy trong mạch kín (C) xuất hiện dòng điện ngược chiều với thí nghiệm 1.

c) Thí nghiệm 3

Giữ cho nam châm đứng yên và dịch chuyển mạch kín (C) ta cũng thu được kết quả tương tự.

d) Thí nghiệm 4

Thay nam châm vĩnh cửu bằng nam châm điện. Khi thay đổi cường độ dòng điện trong nam châm điện thì trong mạch kín (C) cũng xuất hiện dòng điện.

2. Kết luận

a) Tất cả các thí nghiệm trên đều có một đạc điểm chung là từ thông qua mạch kín (C) biến thiên. Dựa vào công thức định nghĩa từ thông, ta nhận thấy, khi một trong các đại lượng B, S hoặc a thay đổi thì từ thông F biến thiên.

b) Kết quả của thí nghiệm chứng tỏ rằng:

+ Mỗi khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên thì trong mạch kín (C) xuất hiện một dòng điện gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

+ Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua mạch kín biến thiên.

Hoạt động của thầy và trò

TG

Cho học sinh tóm tắt những Kiến thức, kỹ năng cơ bản.

Yêu cầu học sinh về nhà thực hiện các câu hỏi và làm các bài tậptrang 147, 148 sgk các bài tập 23.1, 23.6 sbt.

Tóm tắt những Kiến thức, kỹ năng cơ bản.

Ghi các bài tập về nhà.

Hoạt động của thầy và trò

TG

Nội dung cơ bản

Trình bày phương pháp khảo sát qui luật xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín

Giới thiệu định luật.

Yêu cầu học sinh thực hiện C3.

Giới thiệu trường hợp từ thông qua (C) biến thiên do kết quả của chuyển động.

Giới thiệu định luật.

5 phút

III. Định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng

Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua mạch kín.

Khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên do kết quả của một chuyển động nào đó thì từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói trên.

Hoạt động của thầy và trò

TG

Nội dung cơ bản

Giới thiệu hình vẽ 23.6 và thí nghiệm 1.

Giới thiệu hình vẽ 23.6 và thí nghiệm 2.

Yêu cầu học sinh giải thích kết quả các thí nghiệm.

Nhận xét các câu thực hiện của học sinh.

Giải thích đầy đủ hiện tượng và giới thiệu dòng Fu-cô.

Giới thiệu tính chất của dòng Fu-cô gây ra lực hãm điện từ.

Yêu cầu học sinh nêu ứng dụng.

Giới thiệu tính chất của dòng Fu-cô gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt.

Yêu cầu học sinh nêu các ứng dụng của tính chất này.

Giới thiệu tác dụng có hại của dòng điện Fu-cô.

Yêu cầu học sinh nêu các cách làm giảm điện trở của khối kim loại.

5 phút

Dòng điện Fu-cô

1. Thí nghiệm 1

Một bánh xe kim loại có dạng một đĩa tròn quay xung quanh trục O của nó trước một nam châm điện. Khi chưa cho dòng điện chạy vào nam châm, bánh xe quay bình thường. Khi cho dòng điện chạy vào nam châm bánh xe quay chậm và bị hãm dừng lại.

2. Thí nghiệm 2

Một khối kim loại hình lập phương được đặt giữa hai cực của một nam châm điện. Khối ấy được treo bằng một sợi dây một đầu cố dịnh; trước khi đưa khối vào trong nam châm điện, sợi dây treo được xoắn nhiều vòng. Nếu chưa có dòng điện vào nam châm điện, khi thả ra khối kim loại quay nhanh xung quanh mình nó.

Nếu có dòng điện đi vào nam châm điện, khi thả ra khối kim loại quay chậm và bị hãm dừng lại.

3. Giải thích

Ở các thí nghiệm trên, khi bánh xe và khối kim loại chuyển động trong từ trường thì trong thể tích của chúng cuất hiện dòng điện cảm ứng – những dòng điện Fu-cô. Theo định luật Len-xơ, những dòng điện cảm ứng này luôn có tác dụng chống lại sự chuyển dơi, vì vậy khi chuyển động trong từ trường, trên bánh xe và trên khối kim loại xuất hiện những lực từ có tác dụng cản trở chuyển động của chúng, những lực ấy gọi là lực hãm điện từ.

4. Tính chất và công dụng của dòng Fu-cô

+ Mọi khối kim loại chuyển động trong từ trường đều chịu tác dụng của những lực hãm điện từ. Tính chất này được ứng dụng trong các bộ phanh điện từ của những ôtô hạng nặng.

+ Dòng điện Fu-cô gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun – Len-xơ trong khối kim loại đặt trong từ trường biến thiên. Tính chất này được ứng dụng trong các lò cảm ứng để nung nóng kim loại.

+ Trong nhiều trường hợp dòng điện Fu-cô gây nên những tổn hao năng lượng vô ích. Để giảm tác dụng của dòng Fu-cô, người ta có thể tăng điện trở của khối kim loại.

+ Dòng Fu-cô cũng được ứng dụng trong một số lò tôi kim loại.

Hoạt động của thầy và trò

TG

Nội dung cơ bản

Yêu cầu học sinh thực hiện C1.

Nêu khái niệm suất điện động cảm ứng,

Căn cứ hình 24.2 lập luận để lập công thức xác định suất điện động cảm ứng.

Yêu cầu học sinh đọc sách giáo khoa.

Yêu cầu học sinh thực hiện C2.

15 phút

I. Suất điện động cảm ứng trong mạch kín

1. Định nghĩa

Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.

2. Định luật Fa-ra-đây

Suất điện động cảm ứng:

e_C = -∆ϕ∆t

Nếu chỉ xét về độ lớn của e_C thì:

|e_C| = |∆ϕ∆t |

Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó.

Hoạt động của thầy và trò

TG

Nội dung cơ bản

Nhận xét và tìm mối quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luật Len-xơ.

Hướng dẫn cho học sinh định hướng cho (C) và chọn chiều pháp tuyến dương để tính từ thông.

Yêu cầu học sinh xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong (C) khi ϕ tăng và khi ϕ giảm.

Yêu cầu học sinh thực hiện C3.

(10 phút)

II. Quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luật Len-xơ

Sự xuất hiện dấu (-) trong biểu thứccủa e_Clà phù hợp với định luậtLen-xơ.

Trước hết mạch kín (C) phải được định hướng. Dựa vào chiều đã chọn trên (C), ta chọn chiều pháp tuyến dương để tính từ thông qua mạch kín.

Nếu ϕ tăng thì e_C < 0: chiều của suất điện động cảm ứng (chiều của dòng điện cảm ứng) ngược chiều với chiều của mạch.

Nếu ϕ giảm thì e_C > 0: chiều của suất điện động cảm ứng (chiều của dòng điện cảm ứng) cùng chiều với chiều của mạch.

Hoạt động của thầy và trò

Nội dung

Cho học sinh tóm tắt những Kiến thức, kỹ năng cơ bản.

Yêu cầu học sinh về nhà thực hiện các câu hỏi và làm các bài tậptrang 147, 148 sgk các bài tập 23.1, 23.6 sbt.

Tóm tắt những Kiến thức, kỹ năng cơ bản.

Ghi các bài tập về nhà.