giáo án vật lý 11 - Hiện tượng tự cảm, năng lượng của từ trường

Chia sẻ: Nguyễn Thị Phương Thu | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:8

0
214
lượt xem
54
download

giáo án vật lý 11 - Hiện tượng tự cảm, năng lượng của từ trường

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiểu được rằng từ trường có năng lượng. Vận dụng được công thức xác định năng lượng từ trường trong ống dây và công thức xác định mật độ năng lượng từ trường.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: giáo án vật lý 11 - Hiện tượng tự cảm, năng lượng của từ trường

  1. TRÖ Ø G PTTH M C Ñ N CH ÔN AÏ ÓH I  G AÙ AÙ VAÄT LYÙ 11 I O N Tieát :                            Baøi 62  :   HIEÄN  TÖÔÏNG  TÖÏ  CAÛM NAÊNG  LÖÔÏNG  CUÛA  TÖØ  TRÖÔØNG I.MUÏC TIEÂU :  Hieåu ñöôïc baûn chaát cuûa hieän töôïng töï caûm khi ñoùng maïch, khi ngaét maïch. Naém vaø vaän duïng ñöôïc caùc coâng thöùc xaùc ñònh heä soá töï caûm cuûa oáng daây, coâng thöc xaùc ñònh suaát ñieän ñoäng töï caûm cuûa oáng daây, xoâng thöùc xaùc ñònh suaát ñieän ñoäng töï caûm. Hieåu ñöôïc raèng töø tröôøng coù naêng löôïng. Vaän duïng ñöôïc coâng thöùc xaùc ñònh naêng löôïng töø tröôøng trong oáng daây vaø coâng thöùc xaùc ñònh maät ñoä naêng löôïng töø tröôøng. II. PHÖÔNG PHAÙP GIAÛNG DAÏY : Phöông phaùp thöïc nghieäm vaø neâu vaán ñeà .. III. THIEÁT BÒ , ÑOÀ DUØNG DAÏY HOÏC :  IV. TIEÁN TRÌNH GIAÛNG DAÏY  PHAÀN LAØM VIEÄC CUÛA GIAÙO VIEÂN PHAÂN  HOAÏT ÑOÂNG CUÛA  GHI  PHOÁI  NOÄI DUNG GHI BAÛNG TOÅ CHÖÙC ,ÑIEÀU KHIEÅN HOÏC SINH THÔØI GIAN 1. Kieåm  Traû lôøi caâu hoûi SGk Kieåm tra vaø ñaùnh giaù tra baøi  Laøm baøi taäp 1,2,3, SGK cuõ vaø  kieán  thöùc cuõ  lieân  quan vôùi  baøi môùi  (3’) 2. Nghieân  1.   Hieän töôïng töï caûm   1. Hieän töôïng töï caûm cöùu baøi  a) Thí nghieäm 1. Trong muïc naøy SGK ñöa ra hai thí môùi ♦ Boá trí thí nghieäm nhö sô ñoà ôû hình 62.1. nghieäm veà hieän töôïng töï caûm. Ñaây laê hai thí nghieäm coù tính kinh GV : ÑOÃ HIEÁU THAÛO  VAÄT LYÙ PB 11: 62 - 1 / 8
  2. TRÖ Ø G PTTH M C Ñ N CH ÔN AÏ ÓH I  G AÙ AÙ VAÄT LYÙ 11 I O N ñieån, trong SGK cuõ vaãn duøng hai Ñ1 R thí nghieäm naøy. Sô ñoà trong hình 62.1 SGK laø sô ñoà thí nghieäm hieän Ñ2 L , R töôïng töï caûm khi ñoùng maïch ; sô ñoà trong hình 62.2 SGK laø thí nghieäm veà hieän töôïng töï caûm khi ngaét maïch. k Ñoái vôùi thí nghieäm nhö hình 62.1 SGK, Gv caàn nhaán maïnh ñeå hoïc ♦ Nhaän xeùt : Khi ñoùng coâng taéc K ta nhaän sinh chuù yù raèng boùng ñeøn ôû hai thaáy boùng ñeøn Ñ1 saùng leân, coøn boùng ñeøn nhaùnh gioáng nhau vaø ñieän trôû Ñ2 saùng leân töø töø maëc duø ñieän trôû thuaàn thuaàn hai nhaùnh ñeàu nhö nhau. cuûa hai nhaùnh gioáng nhau. Maëc duø vaäy, khi ñoùng maïch, ♦ Giaûi thích . Khi ñoùng coâng taéc, doøng ñieän boùng ñeøn ô hai nhaùnh coù cuoän trong caû hai nhaùnh ñeàu taêng (luùc ñaàu I = 0, daây vaãn saùng leân chaäm hôn. sau ñoù I ≠ 0). Trong nhaùnh hai doøng ñieän taêng Trong thieát bò thí nghieäm, ñeå coù laøm cho töø thoâng qua oáng daây bieán ñoåi.⇒ hai boùng ñeøn ôû hai nhaùnh gioáng xuaát hieän doøng ñieän caûm öùng trong oáng nhau ta coù theå choïn tröôùc, nhöng daây. muoán ñieän trôû thuaàn cuûa hai Aùp duïng qui taéc Lenxô ⇒ doøng ñieän trong nhaùnh baèng nhau thì GV phaûi ñieàu nhaùnh hai khoâng taêng leân nhanh choùng ⇒ chænh. Muoán vaäy ta ñoùng maïch boùng ñeøn Ñ2 saùng leân töø töø. ñieän cho hai boùng ñeàu saùng nhöng b) Thí nghieäm 2. ñoä saùng thöôøng laê khoâng nhö ♦ Sô ñoà thí nghieäm nhö treân hình 62.2. nhau. Di chuyeån con chaïy cuûa bieán trôû thì ñoä saùng cuûa boùng ñeøn Ñ trong nhaùnh coù bieán trôû thay ñoåi. Ñeán khi nhaän thaáy ñoä saùng cuûa hai boùng ñeøn ôû hai nhaùnh laø nhö nhau thì ñieän trôû thuaàn ôû hai nhaùnh luùc ñoù ñöôïc coi laø baèng R1 nhau. k Sau khi ñaõ laøm thí nghieäm theo sô ñoà treân hình 62.1 SGK, ñeå thí GV : ÑOÃ HIEÁU THAÛO  VAÄT LYÙ PB 11: 62 - 2 / 8
  3. TRÖ Ø G PTTH M C Ñ N CH ÔN AÏ ÓH I  G AÙ AÙ VAÄT LYÙ 11 I O N ♦ Nhaän xeùt : Ngaét coâng taét K , ta nhaän thaáy nghieäm coù tính thuyeát phuïc hôn, boùng ñeøn khoâng ngaét ngay maø loeù saùng GV coù theå ñoåi vò trí hai boùng ñeøn leân roài sau ñoù môùi taét. cho nhau roài laïi ñoùng maïch ñieän ♦ Giaûi thích : Khi ngaét coâng taéc, doøng ñieän nhö treân. Khi ñoù ta thaáy boùng ñeøn trong maïch giaûm laøm cho töø thoâng trong oáng ô nhaùnh coù oáng daây saùng leân daây bieán ñoåi⇒ trong oáng daây cuõng xuaát chaäm hôn boùng ñeøn ôû nhaùnh kia. hieän doøng ñieän caûm öùng. Ñieàu ñoù khaúng ñònh roõ raøng Theo quy taéc Len-xô thì doøng ñieän caûm öùng raèng oáng daây chính laø nguyeân cuøng chieàu vôùi doøng ñieän trong maïch do nhaân ngaên caûn khoâng cho doøng nguoàn gaây ra, doøng ñieän naøy ñi qua boùng ñieän trong nhaùnh ñoù taêng leân nhanh choùng. ñeøn. ⇒ boùng ñeøn loeù saùng leân roài sau ñoù Treân ñaây ta noùi boùng ñeøn ôû môùi taét.     c)   Ñònh   nghóa   :   Hieän   töôïng   caûm   öùng  nhaùnh coù oáng daây saùng leân ñieän  töø trong  moät  maïch  ñieän  do chính  chaäm hôn boùng ñeøn ôû nhaùnh kia, nhöng cuõng caàn noùi theâm raèng söï bieán ñoåi cuûa doøng ñieän trong maïch  khoaûng thôøi gian dieãn ra söï chaäm ñoù gaây ra goïi laø hieän töôïng töï caûm. hôn ñoù raát ngaén. Tuy nhieân, neáu 2.  Suaát ñieän ñoäng töï caûm   coù söï chuù yù tröôùc thì coù theå a) Heä soá töï caûm phaân bieät ñöôïc. Ta coù φ = BS cos α Ñeán ñaây GV coù theå gôïi yù H1. khi α = 0 thì φ = BS⇒ φ ~ B Traû lôøi H1 : Sau khi ñoùng maïch ít Maø B ~ I ⇒ φ ~ I laâu ñoä saùng cuûa hai boùng ñeøn Nghia laø φ = LI (62.1) ôû hai nhaùnh laïi nhö nhau. (Nhö treân Heä soá tæ leä L trong coâng thöùc (62.1) goïi laø ñaây noùi leân sö saùng leân chaäm heä soá tö caûm ( hay ñoä töï caûm) cuûa maïch hôn cuûa boùng ñeøn ô nhaùnh coù ñieän. oáng daây dieãn ra raát nhanh). Hai Trong heä SI, ñôn vò cuûa heä soá töï caûm laø boùng ñeøn saùng nhö nhau chöùng henri, kí hieäu laø H. toû suaát ñieän ñoäng caûm öùng Bieåu thöùc tíng heä soá bieåu caûm cuûa moät trong oáng daây khi ñoù baèng oáng daây daøi ñaët trong khoâng khí laø : khoâng. Ñieàu ñoù coù theå giaûi thích L = 4π.10-7n2v (62.2) laø khi doøng ñieän trong caùc nhaùnh Trong ñoù n laø soá voøng daây treân moät ñôn vò ñaõ oån ñònh, khoâng bieán ñoåi. Vì chieàu daøi cuûa oáng, V laø theå tích cuûa oáng. vaäy suaát ñieän ñoäng caûm öùng GV : ÑOÃ HIEÁU THAÛO  VAÄT LYÙ PB 11: 62 - 3 / 8
  4. TRÖ Ø G PTTH M C Ñ N CH ÔN AÏ ÓH I  G AÙ AÙ VAÄT LYÙ 11 I O N b) Suaát ñieän ñoäng töï caûm trong oáng daây baèng khoâng. Suaát   ñieän   ñoäng   ñöôïc   sinh   ra   do   hieän  Vieäc tieán haønh thí nghieäm theo sô töôïng töï caûm goïi laø suaát ñieän ñoäng  ñoà hình 62.2 SGK ñôn giaûn hôn thí töï caûm. nghieäm tröôùc. Sau khi ngaét maïch Heä soá töï caûm cuûa moät maïch ñieän laø ñaïi ta thaáy boùng ñeøn loùe saùng leân löôïng khoâng ñoåi. Do ñoù, coù theå vieát : roài môùi taét. Thí nghieäm ñoù ∆φ = L∆I chöùng toû khi ngaét maïch oáng daây Thay bieåu thöùc vöøa vieát vaøo (59.1) ta suy ra cuõng sinh ra doøng caûm öùng. Ñeå coâng thöùc xaùc ñònh suaát ñieän ñoäng töï caûm taêng tính thuyeát phuïc cuûa thí sau : nghieäm, GV coù theå tieán haønh ∆I moät thí nghieäm phuï nhö sau. Sau khi ξ = −L (62.3) ñaõ laøm thí nghieäm theo sô ñoà nhö ∆t treân hình 62.2 SGK, GV thay oáng 3.  Naêng löôïng tö tröôøng    daây baèng moät ñieän trôû thuaàn R1, a) Nhaän xeùt  nghóa laø baèng ñieän trôû thuaàn Thí nghieäm 2 noùi treân cho ta thaáy sau khi ngaét cuûa oáng daây, roài laïi ngaét maïch coâng taéc, boùng ñeøn vaãn coøn saùng trong nhö treân. Khi ñoù ta seõ thaáy boùng moät khoaûng thôøi gian. Naêng löôïng laøm cho ñeøn khoâng loùe saùng nhö khi trong boùng ñeøn saùng khoâng phaûi laø nguoàn maø maïch coù oáng daây. laø do oáng daây cung caáp. Naêng löôïng naøy Cuõng coù theå noùi theâm raèng, tuy ñöôïc tích tröõ trong oáng daây töø tröôùc khi ngaét caùc ñoäng taùc trong vieäc tieán coâng taéc. haønh thí nghieäm thì ñôn giaûn nhöng b) Naêng  löôïng  cuûa  oáng  daây coù  vieäc nhaän ra raèng, sau khi ngaét doøng ñieän  maïch boùng ñeøn loùe leân moät Ngöôøi ta chöùng minh raèng, khi coù doøng ñieän chuùt thì laïi khoâng ñôn giaûn, bôûi vì cöôøng ñoä I chaïy qua oáng daây coù heä soá töï oáng daây trong boä thí nghieäm vaãn caûm L thì naêng löôïng trong oáng daây laø : duøng ôû nhaø tröôøng coù ñoä töï 1 2 caûm raát beù neân söï loùe saùng W= LI (62.4) 2 cuûa boùng ñeøn thöôøng khoâng roõ c) Naêng löôïng töø tröôøng  raøng laém. Vì vaäy ôû thí nghieäm Khi cho doøng ñieän chaïy qua oáng daây thì trong naøy, GV phaûi nhaéc tröôùc ñeå hoïc oáng daây coù töø tröôøng. Vì vaäy ngöôøi ta quan sinh chuù yù heát söùc thì môùi nhaän nieäm raèng naêng löôïng cuûa oáng daây chính laø ra ñöôïc söï loeù saùng cuûa boùng GV : ÑOÃ HIEÁU THAÛO  VAÄT LYÙ PB 11: 62 - 4 / 8
  5. TRÖ Ø G PTTH M C Ñ N CH ÔN AÏ ÓH I  G AÙ AÙ VAÄT LYÙ 11 I O N naêng löôïng cuûa töø tröôøng trong oáng daây ñoù. ñeøn. Ñeán ñaây, döïa vaøo 2 thí nghieäm treân GV coù theå ñöa ra ñònh nghóa veà hieän töôïng töï caûm. Caàn noùi roõ raèng, baûn chaát cuûa hieän töôïng töï caûm cuõng laø hieän töôïng caûm öùng ñieän töø. Chæ coù ñieàu khaùc laø hieän töôïng naèm ngay trong maïch ñieän ñang khaûo saùt. 2. Suaát ñieän ñoäng töï caûm Vì baûn chaát cuûa hieän töôïng töï caûm laø hieän töôïng caûm öùng ñieän töø neân ñeå thaønh laäp coâng thöùc tính suaát ñieän ñoäng töï caûm coù theå xuaât phaût töø coâng thöc xaùc ñònh suaát ñieän ñoäng caûm öùng. Tuy nhieân, nguyeân nhaân tröc tieáp gaây ra hieän töôïng töï caûm laø do söï bieán thieân cuûa doøng ñieän trong maïch. Vì theá, hôïp lí hôn caû laø bieãu dieãn suaát ñieän ñoäng töï caûm qua söï bieán ñoåi cuûa doøng ñieän trong maïch. Muoán vaäy, roõ raøng laø caàn phaûi thieát laäp moái lieân heä giöõa töø thoâng φ vaø cöông ñoä doøng ñieân I trong maïch ñeå coù theå suy ra moái lieân heä giöõa ∆φ & ∆Ι. Ñoù laø lí do vì sao tröôùc khi noùi veà bieåu thöùc cuûa suaát ñieän ñoäng töï caûm ta caàn noùi veà heä soá töï caûm nhö SGK ñaõ trình baøy. Vaäy laø ñeå môû ñaàu muïc naøy GV caàn noùi veà heä soá töï caûm, moät GV : ÑOÃ HIEÁU THAÛO  VAÄT LYÙ PB 11: 62 - 5 / 8
  6. TRÖ Ø G PTTH M C Ñ N CH ÔN AÏ ÓH I  G AÙ AÙ VAÄT LYÙ 11 I O N Ta söû duïng coâng thöùc (50.3) ñeå ruùt ra bieåu ñaïi löôïng baây giôø môùi gaëp laàn thöùc cuûa I. Sau ñoù thay bieåu thöùc I vöøa theá ñaàu tieân. ra vaøo bieåu thöùc (62.2) vaøo (62.4) ta ñöôïc : Ñeå ñöa ra ñònh nghóa veà heä soá töï 1 7 2 caûm, GV caàn noùi veà heä soá töï W= 10 B V (62.5) caûm, GV yeâu caàu hoïc sinh nhaéc 8π laïi caùc coâng thöùc xaùc ñònh caûm Töø tröôøng trong oáng daây laê töø tröôøng ñeàu öùng töø cuûa doøng ñieän troøn, neân neáu goïi w laø maät ñoä naêng löôïng tö doøng ñieän trong oáng daây vaø gôïi tröôøng thì coù theå vieát W = wV. Do ñoù ta tìm cho hoïc sinh nhaän xeùt veà moái ñöôïc : lieân heä giöõa B vaø I. Caùc coâng 1 7 2 thöùc vöøa nhaéc ñeán chöùng toû w= 10 B (62.6) 8π raèng B tæ leä vôùi I. Ñieàu ñoù cho Coâng thöùc (62.6) ñuùng cho tröôøng hôïp töø thaáy ruùt ra nhaän xeùt laø töø tröôøng khoâng ñeàu vaø töø tröôøng phuï thuoäc thoâng φ qua dieän tích giôùi haïn bôûi thôøi gian. maïch ñieän cuõng tæ leä vôùi I ; φ = LI,L laø moät heä soá tæ leä. Ñeán ñaây, GV thoâng baùo laø heä thöùc φ = LI khoâng chæ ñuùng ñoái vôùi hai tröôøng hôïp noùi treân maø noù ñuùng vôùi doøng ñieän trong caùc maïch coù maïch khaùc nhau. Heä soá L trong heä thöùc ñoù goïi laø heä soá töï caûm cuûa maïch ñieän ñang xeùt. Heä soá töï caûm cuûa moät maïch ñieän phuï thuoäc vaøo daïng cuûa maïch ñieän ñoù. GV thoâng baùo veà coâng thöùc xaùc ñònh heä soá töï caûm cuûa maïch ñieän coù daïng moät oáng daây, ñoù laø coâng thöùc (62.2). Sau khi ñaõ thieát laäp ñöôïc moái lieân heä giöõa φ vaø Ι thì vieäc tìm ra coâng thöùc xaùc ñònh suaát ñieän GV : ÑOÃ HIEÁU THAÛO  VAÄT LYÙ PB 11: 62 - 6 / 8
  7. TRÖ Ø G PTTH M C Ñ N CH ÔN AÏ ÓH I  G AÙ AÙ VAÄT LYÙ 11 I O N ñoäng töï caûm khoâng coøn gaëp khoù khaên ñaùng keå. Gôïi yù H2 neâu leân vaán ñeà töông ñoái khoù ñoái vôùi nhöõng hoïc sinh döôùi trung bình. Vì vaäy GV coù theå gioùe thieäu H3 ñoái vôùi nhöõng hoïc sinh khaù. Traû lôøi H3 : Töø coâng thöùc (62.1) ta φ (*). ruùt ra L = I Neáu oáng daây coù N voøng daây vaø dieän tích moãi voøng daây baèng S thì φ = NBS. Goïi l laê chieàu daøi oáng daây thì φ = nlBS = nBV. Theo (50.3) ta coù B = 4π.10-7nI. Thay caùc bieåu thöc cuûa φ vaø B vöøa vieát vaøo (*) ta thu ñöôïc coâng thöùc (62.2). Ñeå löu yù hoïc sinh söû duïng coâng thöùc (62.2) GV coù theå duøng caâu gôïi yù H3. Traû lôøi H3 : (62.2) chæ aùp duïng cho tröôøng hôp oáng daây khoâng coù loõi saét, nghóa laø chæ aùp duïng cho oáng daây treân hình 62.3a. 3. Naêng löôïng töø tröôøng GV ñöa ra moät hieän töôïng ñeå chöùng toû raèng trong oáng daây coù naêng löôïng. SGK choïn hieän töôïng ñeå laøm daãn chöùng laê hieän töôïng trong thí nghieäm 2 ôû hình 62.2 SGK. Sau ñoù GV duøng phöông phaùp suy luaän ñeå ruùt ra keát luaän raèng GV : ÑOÃ HIEÁU THAÛO  VAÄT LYÙ PB 11: 62 - 7 / 8
  8. TRÖ Ø G PTTH M C Ñ N CH ÔN AÏ ÓH I  G AÙ AÙ VAÄT LYÙ 11 I O N naêng löôïng trong oáng daây chính laê naêng löôïng töø tröôøng. Töø ñoù, GV thoâng baùo veà coâng thöùc xaùc ñònh naêng löôïng töø tröôøng trong oáng daây. Vaán ñeà neâu trong 3. Cuûng  Yeâu caàu nhaéc laïi : HS tö löc coá baøi  giaûng  Nhaán maïnh caùc noäi dung quan Daën doø  troïng . cuûa hoïc  Traû lôøi caâu hoûi vaø laøm baøi taäp sinh SGK (5’) Chuaån bò baøi môùi” “  GV : ÑOÃ HIEÁU THAÛO  VAÄT LYÙ PB 11: 62 - 8 / 8
Đồng bộ tài khoản