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

Chia sẻ: traitimden1211

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.

Bạn đang xem 7 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

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

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
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
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
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
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
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

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
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
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
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản