Giáo án chi tiết -Tiết 60: Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây chuyển động

Chia sẻ: Phạm Tùng Lâm | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

411
lượt xem 51
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo án chi tiết -Tiết 60: Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây chuyển động giúp học sinh hiểu được rằng, một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường thì trong đoạn dây đó xuất hiện suất điện động cảm ứng và trình bày được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo án chi tiết -Tiết 60: Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây chuyển động

GIÁO ÁN CHI TIẾT Giáo viên hướng dẫn: Lê Thị Quỳnh Trang Người soạn: Phạm Tùng Lâm Ngày 13 tháng 03 năm 2012 Dạy lớp 11A3 Tiết 60. Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây chuyển động I.Mục tiêu: 1. Kiến thức: - Hiểu được rằng, một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường thì trong đoạn dây đó xuất hiện suất điện động cảm ứng. - Trình bày được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều. 2. Kĩ năng: - Vận dụng được quy tắc bàn tay phải để xác định chiều từ cực âm sang cực dương của SĐĐ cảm ứng trong đoạn dây. - Vận dụng công thức xác định độ lớn SĐĐ cảm ứng trong đoạn dây để giải bài tập. 3. Thái độ: - Học sinh tập trung nghe giảng, tích cực phát biểu xây dựng bài học - Có tinh thần hợp tác xây dựng bài học. II.Chuẩn bị 1.Giáo viên: - Chuẩn bị powerpoint để trình chiếu, chuẩn bị mô hình máy phát điện xoay chiều. 2. Học sinh: Ôn lại kiến thức về quy tắc bàn tay trái ở chương 4 và MPĐXC đã học ở lớp 9. III. PHƯƠNG PHÁP CHỦ ĐẠO - Trình chiếu powerpoint, thí nghiệm ảo - Đàm thoại và diễn giải
IV. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Ổn định lớp, kiểm tra bài cũ (5 phút) Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - GV đặt câu hỏi kiểm tra bài cũ: + Trong hệ SI công thức xác định suất ∆Φ + Biểu thức eC = − điện động cảm ứng được viết dưới ∆t dạng như thế nào? Nếu trong trường hợp mạch điện là ∆Φ khung dây có N vòng thì biểu thức suất eC = − N ∆t điện động cảm ứng khi đó như thế nào? + Làm bài tập 6 trong SGK trang 188 Hoạt động 2: Xác định suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây chuyển động trong từ trường (10 phút) Hoạt động của giáo Hoạt động của học Nội dung bài học viên sinh * GV đặt vấn đề vào bài: + HS tiếp nhận vấn đề Bài 39. SUẤT ĐIỆN Tiết học trước chúng ta cần nghiên cứu. ĐỘNG CẢM ỨNG đã xác định được suất TRONG ĐOẠN DÂY điện động cảm ứng trong DẪN CHUYỂN ĐỘNG khung dây dẫn kín. Tiết học hôm nay chúng ta đi nghiên cứu suất điện động cảm ứng xuất hiện trên một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường. 1. Suất điện động cảm * GV nêu câu hỏi về vấn ứng trong một đoạn đề cần nghiên cứu: dây dẫn chuyển động trong từ trường + Mô tả thí nghiệm: Cho mạch điện gồm một + Mô tả thí nghiệm đoạn dây dẫn MN trượt Cho mạch điện gồm một trên hai thanh ray. ( trình đoạn dây dẫn MN trượt chiếu trên slide) trên hai thanh ray nối với
một điện kế. + Tiến hành thí nghiệm: + Quan sát hiện tượng Cho thanh MN chuyển M động và tiếp xúc điện Q với hai thanh ray, khi đó + Khi đó kim điện kế bị kim điện kế sẽ như thế lệch. u r nào? B P + HS trả lời: Điều đó N + Điều đó chứng tỏ điều chứng tỏ khi đó trong gì? mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng. + Kim điện kế trở về vị + Khi đoạn dây MN dừng trí số 0. lại thì kim điện kế như thế nào? * GV thông báo cho HS: Chúng ta có thể chấp nhận rằng suất điện động cảm ứng trong mạch thực chất chỉ xuất hiện khi đoạn dây MN chuyển động. Nói cách khác đoạn dây MN chuyển động đóng vai trò như một nguồn điện, còn hai thanh ray chỉ đóng vai trò là các dây nối tạo thành mạch điện. + Kết luận Vậy, khi đoạn dây dẫn MN chuyển động cắt các Khi đoạn dây dẫn MN đường sức từ nhưng chuyển động cắt các không nối với hai thanh đường sức từ nhưng ray, thì trong đoạn dây đó không nối với hai thanh vẫn xuất hiện suất điện ray, thì trong đoạn dây đó động cảm ứng. vẫn xuất hiện suất điện động cảm ứng
Hoạt động 3: Xác định hai cực của nguồn điện. Quy tắc bàn tay phải (8 phút)
Hoạt động của giáo Hoạt động của học Nội dung bài học viên sinh * GV đặt vấn đề: + Chúng ta xem đoạn dây dẫn MN chuyển động cắt các đường sức từ ở trên là một nguồn điện, làm thế nào để xác định các cực của nguồn điện đó? Liệu rằng có thể xây dựng một quy tắc xác định các cực của nguồn 2. Quy tắc bàn tay phải điện đó không? Chúng ta đi vào mục 2. + Nếu coi đoạn dây đó * GV hỏi HS: Ở thí như một nguồn điện thì nghiệm trên, trên thanh M là cực âm, còn N là MN dòng điện chạy theo cực dương. chiều M đến N. Nếu xem đoạn dây đó như một nguồn điện thì bên nào là cực dương, bên nào là cực âm ? + Ta đã biết hướng các đường sức từ và chiều chuyển động của MN, để xác định hai cực của nguồn thì ta sẽ sử dụng quy tắc bàn tay phải. - GV phát biểu quy tắc bàn tay phải (đọc 2 lần- chậm, đồng thời kết hợp với bàn tay phải của mình để học sinh làm quen) + Đặt bàn tay phải hứng các đường cảm ứng từ, ngón cái choãi ra 900 hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn đóng vai trò như một nguồn điện, chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn điện đó. + Yêu cầu một học sinh phát biểu lại quy tắc và vận dụng để kiểm chứng lại thí nghiệm trên.
Hoạt động 4: Biểu thức suất điện động cảm ứng trong đoạn dây (15 phút) Hoạt động của giáo Hoạt động của học Nội dung bài học viên sinh * GV đặt vấn đề: Trong 3. Biểu thức suất điện phần này chúng ta sẽ tìm động cảm ứng trong hiểu nguyên nhân sinh ra đoạn dây suất điện động cảm ứng và đi đến thành lập công thức xác định độ lớn suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn MN chuyển động trong từ ur trường đều B + Suất điện động cảm ứng trong mạch chính là suất điện động trong đoạn dây chuyển động. + Yêu cầu học sinh nhắc ∆Φ + HS trả lời: eC = − lại biểu thức độ lớn suất ∆t điện động cảm ứng trong mạch điện kín. Như ta đã biết suất diện động cảm ứng trong mạch đó chính là suất điện động trong đoạn dây dẫn chuyển động. Vì vậy biểu thức trên là biểu thức độ lớn suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động. * Xét trường hợp ru r + Bây giờ chúng ta xét r ( ) v; B ⊥ MN trường hợp đơn giản v u r và B cùng vuông góc với MN. r u r r u r + v⊥B - Với trường hợp v ⊥ B : ∆Φ trong biểu thức ∆Φ eC = − được hiểu là ∆t từ thông được quét bởi
đoạn dây dẫn đó trong thời gian ∆t . - HS trả lời: Bây giờ chúng ta sẽ đi thiết lập từ thông ∆Φ được đoạn dây dẫn chuyển MN chuyển động quét được trong khoảng thời gian ∆t . v.∆t ( GV có thể gợi ý cho HS: khi thanh MN di chuyển trong khoảng thời Ta có: ∆Φ = B∆S .cosα gian ∆t thì đoạn dây MN ∆S = l.v.∆t Vì α = 00 � cosα = 1 di chuyển được một � ∆Φ = B∆S khoảng bằng bao nhiêu? Từ đó suy ra đoạn dây ∆Φ = B∆S = Blv∆t Trong đó: ∆S = l.v.∆t MN đã quét được một diện tích ∆S =?) Từ đó ta có biểu thức ∆Φ � eC = = Blv � ∆Φ = Blv∆t ∆Φ =? ∆t � eC = ? ∆Φ � eC = = Blv ∆t * GV thông báo cho HS: + Chúng ta có thể thành lập biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiện trên đoạn dây MN bằng cách sử dụng lực Lo-ren xơ tác dụng lên electron. Trên bề mặt đoạn dây MN có các electron tự do. Khi đoạn dây chuyển động thì các electron đó cũng chuyển r động với cùng vận tốc v như đoạn dây. M u - -- - r r -- fL − v u e r F u r +++ N B
Khi thanh MN chuyển động trong từ trường thì các electron tự do chịu tác dụng của lực Lorenxo và chuyển động về một phía - Vận dụng quy tắc bàn của thanh. tay trái để xác định chiều Yêu cầu HS xác định của lực Lorenxo. ru r chiều của lực Lorenxơ tác dụng lên các hạt ( ) + v; B = θ electron tự do? � eC = Blv sin θ Khi electron tự do di chuyển về đầu M của thanh nên đầu M nhiễm điện âm, còn đầu N của thanh thiếu electron tự do nên nhiễm điện dương. Suy ra trong đoạn dây MN xuất hiện uđiện r trường cảm ứng E và gây ra lực điện trường - HS xác định chiều của cảm ứng. lực điện trường. Yêu cầu HS xác định chiều của lực điện trường? f = F � evB = eE Sau khoảng thời gian � E = Bv rất ngắn hai lực này cân Ta có U = El = lBv bằng nhau. Áp dụng điều kiện cân bằng cho một Trong trường hợp mạch hạt electron tự do và một hở, độ lớn hiệu điện thế số biểu thức liên quan, giữa hai cực của nguồn các em hãy xác định độ điện bằng độ lớn suất lớn suất điện động cảm điện động của nguồn: ứng của nguồn? eC = Blv + GV rút ra nhận xét. Nhận xét: Đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường được coi như nguồn điện. Khi đó lực
uur f L đóng vai trò là lực lạ. * Với trường hợp ru r ( ) v; B = θ - GV thông báo cho HS biểu thức của suất điện động cảm ứng xuất hiện trên đoạn dây dẫn MN lúc này là eC = Blv sin θ + HS trả lời: - Yêu cầu HS trả lời câu - Suất điện động cảm hỏi C1 trong SGK ứng trong thanh MN bằng 0, vì trong trường hợp này sinθ =0 . + HS tiếp thu và ghi nhớ. * GV rút ra nhận xét: Khi đoạn dây dẫn MN chuyển động trượt trên mặt phẳng chứa các đường sức từ thì trên đoạn dây dẫn đó không xuất hiện suất điện động cảm ứng. Hoạt động 5: Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện (5 phút) Hoạt động của giáo Hoạt động của học Nội dung ghi bảng viên sinh * Đặt vấn đề vào bài: - Ghi nhận kiến thức. Một trong những ứng dụng quan trọng và quen thuộc của hiện tượng cảm ứng điện từ trong các đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường là máy phát điện. Máy phát điện đầu tiên trên thế giới do nhà bác học Faraday phát minh năm
1831 là máy phát điện quay tay. Giờ chúng ta sẽ đi nghiên cứu hai loại máy 4. Máy phát điện phát điện đó là máy phát a. Máy phát điện xoay điện xoay chiều và máy chiều phát điện một chiều. + GV thông báo cho HS dựa trên mô hình máy phát điện có trong phòng thực hành: + Cấu tạo: * Máy phát điện xoay chiều: - Cấu tạo: + Gồm một khung dây quay trong từ trường của một nam châm, + Ngoài ra còn bộ góp gồm 2 vành khuyên và 2 chổi quét. + Nguyên tắc hoạt động (chiếu đoạn phim) - Hoạt động: + Khi khung dây quay, các cạnh của khung cắt đường sức từ. Vì vậy trong các đoạn dây đó xuất hiện suất điện động cảm ứng. + Hai đầu khung nối với hai vòng đồng, hai vòng đồng tiếp xúc với hai chổi quét. Mỗi chổi quét là một cực của máy phát điện. + Dòng điện đưa ra mạch ngoài là dòng điện có chiều thay đổi theo thời gian.
- GV thao tác trên mô hình máy phát điện xoay chiều trên thực tế. * Máy phát điện một chiều: (chiếu trên slide) + HS trả lời: b. Máy phát điện một - Cấu tạo: yêu cầu HS - Giống nhau: khung dây chiều đưa ra phần giống và quay đặt trong nam châm. + Cấu tạo: khác nhau giữa máy phát - Khác nhau: bộ góp điện xoay chiều và máy  Máy phát điện xoay phát điện một chiều. chiều: có hai vành khuyên và hai chổi quét.  Máy phát điện một chiều: có hai bán khuyên và 2 chổi quét. + Nguyên tắc hoạt động - Hoạt động: (chiếu đoạn phim) + Khi khung quay, trong khung xuất hiện suất điện động cảm ứng. Hai bán khuyên bằng đồng tiếp xúc với 2 chổi quét. Mỗi chổi quét là một cực của máy. Dòng điện được đưa ra mạch ngoài có chiều không đổi. - GV thao tác trên máy phát điện một chiều trong thực tế. Hoạt động 6: Củng cố và dặn dò (2 phút) Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Qua bài học hôm nay các em cần phải: + Vận dụng được quy tắc bàn tay phải để xác định chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn điện (hay trong
đoạn dây dẫn chuyển động). + Vận dụng công thức xác định độ lớn SĐĐ cảm ứng trong đoạn dây để giải bài tập. - Về nhà làm bài tập 1, 2, 3, 4 trong SGK trang 193 - Ôn tập các kiến thức về máy biến thế đã học ở lớp 9 THCS. Sinh viên thực hiện Giáo viên hướng dẫn Phạm Tùng Lâm Lê Thị Quỳnh Trang