Giáo án Vật lý 11 - Tiết 63: Hiện tượng tự cảm

Chia sẻ: Phạm Tùng Lâm | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

632
lượt xem 96
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo án Vật lý 11 - Tiết 63: Hiện tượng tự cảm giúp người học 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; hiểu được bản chất của hiện tượng tự cảm khi đóng mạch, khi ngắt mạch; nắm được công thức xác định hệ số tự cảm của ống dây và công thức xác định suất điện động cảm ứng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo án Vật lý 11 - Tiết 63: Hiện tượng tự cảm

GIÁO ÁN CHI TIẾT Giáo viên hướng dẫn: Lê Thị Quỳnh Trang Người soạn: Phạm Tùng Lâm Ngày 20 tháng 03 năm 2012 Dạy lớp 11A3 Tiết 63. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - 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. - Hiểu được bản chất của hiện tượng tự cảm khi đóng mạch, khi ngắt mạch. - Nắm được công thức xác định hệ số tự cảm của ống dây và công thức xác đ ịnh suất điện động cảm ứng. 2. Kĩ năng: - Thao tác được thí nghiệm. - Giải thích được một số hiện tượng vật lí. - Vận dụng được các công thức trong bài để giải bài tập. 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. ( Khi mở cầu dao của một mạch điện có chứa động cơ điện, ta thường thấy hồ quang điện (là dòng điện tự cảm khi ngắt mạch) xuất hiện giữa hai cực của cầu dao, có thể gây nguy hiểm cho hệ thống điện. Để khử hồ quang điện khi ngắt mạch, ta thường đặt cầu dao trong dầu để dập tắt hồ quang điện.) II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Bộ thiết bị thí nghiệm về hiện tượng tự cảm khi đóng, ngắt mạch. 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. PHƯƠNG PHÁP LÊN LỚP Sử dụng kết hợp các phương pháp sau: - Phương pháp thuyết trình - Phương pháp dạy học nêu vấn đề kết hợp thí nghiệm biểu diễn và diễn giảng. IV. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Kiểm tra kiến thức cũ, đặt vấn đề vào bài (10 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS * Kiểm tra kiến thức cũ: 1. Phát biểu định luật Lenxơ. * 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. 2. Viết công thức suất điện động cảm ΔΦ ứng? * ec = - Δt ∆Φ : độ biến thiên từ thông trong thời gian ∆t. * Bài 2: 3. Làm bài tập 2 trong SGK trang 193 Tóm tắt: l = 20 cm = 0, 2 m B = 5.10− 4 T ; θ = 900 ; v = 5 m s eC = ? Giải: Suất điện động cảm ứng trong thanh dẫn điện chuyển động trong từ trường là: eC = Blv.sin θ = 5.10 − 4.0, 2.5.sin 900 = 5.10 − 4 (V ) * ĐVĐ: Trong các bài học trước chúng ta đã biết, hiện tượng cảm ứng gây ra dòng điện cảm ứng trong khung dây, trong đoạn dây dẫn và trong vật dẫn hình khối. Hôm Tiết 63. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM nay chúng ta tiếp tục nghiên cứu một dạng
nữa của hiện tượng cảm ứng đó là hiện tượng tự cảm. Chúng ta vào bài mới. Hoạt động 2: Tìm hiểu hiện tượng tự cảm (15 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS ND ghi bảng * Thí nghiệm 1: Về hiện 1. Hiện tượng tự cảm tượng tự cảm khi đóng a. Thí nghiệm 1: mạch. - Chú ý lắng nghe để + Mô tả thí nghiệm - Mô tả thí nghiệm: nắm được cách bố trí thí + Thí nghiệm bao gồm nghiệm. một bóng đèn neon, Đ1 nối với biến trở R, Đ2 nối với cuộn cảm L và được mắc vào nguồn điện một chiều. + Hai bóng đèn Đ1 và Đ2 giống hệt nhau, giá trị biến trở R ở nhánh (1) bằng điện trở thuần của cuộn dây. Trong thí nghiệm này thầy sẽ ngắt khóa K3 và đóng khóa K1, K2. Vì vậy sơ đồ TN được vẽ như sau. - HS dự đoán các kết quả + Ban đầu khóa K đang mở. thí nghiệm có thể xảy ra: Các em hãy dự đoán tốc độ + Tiến hành thí nghiệm + Tốc độ hai bóng đèn sáng lên của hai bóng đèn khi sáng lên như nhau. thầy sẽ đóng khóa K? + Bóng đèn Đ2 sáng lên chậm hơn so với Đ1. - HS quan sát và nhận xét + Giờ thầy sẽ đóng khóa K kết quả thí nghiệm. và các em hãy quan sát hiện + Đèn Đ1 sáng lên ngay. tượng xảy ra đối với hai bóng đèn và cho nhận xét. + Đèn Đ2 sáng lên từ từ. + Dòng điện ở 2 nhánh tăng
lên không như nhau, ở nhánh (2) tăng chậm hơn ở nhánh (1). - Suy nghĩ trả lời: + Vậy nguyên nhân nào đã ngăn cản không cho dòng + Do cuộn dây. điện trong nhánh (2) tăng lên + Khi đóng khóa K, dòng nhanh? Giải thích. điện trong cả hai nhánh đều tăng( lúc đầu i = 0 sau đó 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 điện này có tác dụng chống lại nguyên nhân đã gây ra nó,do đó dòng điện trong nhánh (2) không tăng lên + Nhận xét: nhanh chóng, vì vậy bóng Đèn Đ1 sáng lên ngay. đèn Đ2 sáng lên từ từ. Đèn Đ2 sáng lên từ từ. - Yêu cầu HS làm câu C1 - Suy nghĩ và đưa ra câu trang 197 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. * Thí nghiệm 2: Về hiện - Chú ý lắng nghe để biết b.Thí nghiệm 2: tượng tự cảm khi ngắt cách bố trí thí nghiệm. + Mô tả thí nghiệm mạch.
- Mô tả thí nghiệm: Trong trường hợp này thầy sẽ ngắt khóa K2 và đóng khóa K1, K3. Vì vậy sơ đồ thí nghiệm trong trường hợp này được vẽ như sau. Đ X Đ2 L, R Đ X X Đ2 L, R X   K - + + Tiến hành thí nghiệm K - + - HS nhận xét hiện tượng - Thí nghiệm này bao gồm xảy ra với bóng đèn neon một cuộn cảm L nối tiếp Khi ngắt khóa K thì với Đ2 và một đèn neon bóng đèn neon lóe sáng. được mắc vào một nguồn điện một chiều. Các em hãy quan sát hiện tượng gì sẽ xảy ra khi thầy ngắt khóa K. Các em hãy chú ý đến hiện tượng xảy ra với bóng đèn neon. - Thông báo kết quả thí nghiệm: Thực ra đèn Đ2 không tắt ngay mà lóe sáng lên rồi mới tắt. Nhưng hiện tượng xảy ra nhanh nên chúng ta không thấy rõ đèn Đ2 không tắt ngay mà lóe sáng rồi sau đó mới tắt. Thay vào đó thì ta dung bóng đèn neon để thấy rõ hiện tượng. - Suy nghĩ và nêu giải thích. - GV yêu cầu một HS giải thích hiện tượng trên. + Khi ngắt khóa K, dòng điện trong mạch giảm làm cho từ thông qua ống dây biến đổi. Vì vậy + Nhận xét: trong ống dây xuất hiện Khi ngắt khóa K ta nhận - dòng điện cảm ứng, theo thấy bóng đèn không tắt
định luật Lenxơ, dòng ngay mà lóe sáng trước khi này cùng chiều với dòng tắt. điện trong mạch do nguồn sinh ra, dòng điện này đi qua bóng đèn làm cho bóng đèn lóe sáng rồi c. Hiện tượng tự cảm mới tắt. (SGK). - Tiếp thu và ghi nhớ. - Thông báo: Các hiện tượng xảy ra ở 2 thí nghiệm trên đều là hiện tượng cảm ứng điện từ, nhưng nguyên nhân dẫn đến các hiện tượng đó lại chính là sự biến đổi dòng điện trong mạch ta đang khảo sát, - HS nhắc lại hiện tượng người ta gọi đó là hiện tự cảm: tượng tự cảm. + Hiện tượng tự cảm là - Một em hãy nhắc lại hiện hiện tượng cảm ứng tượng tự cảm là gì? 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 (17 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS ND ghi bảng - Thông báo: Suất điện - Lắng nghe và ghi nhớ. 2. Suất điện động tự động xuất hiện do hiện cảm tượng tự cảm gọi là suất a. Hệ số tự cảm: điện động tự cảm. - Bản chất của hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng từ nên ta có thể dựa vào biểu thức ec etc ∆Φ ec = − ∆t Tuy nhiên, nguyên nhân trực tiếp của hiện tượng tự cảm là do biến thiên dòng điện i ta phải tìm mối quan hệ
giữa từ thông Φ và i trong mạch. GV yêu cầu HS: Nêu công - Suy nghĩ trả lời. thức xác định cảm ứng từ B của dòng điện trong ống + Cảm ứng từ của dòng điện dây. trong ống dây: B = 4π.10-7nI B = 4π.10-7nI Trong đó: Trong đó: n:… n: số vòng trên 1m chiều dài I:… I: dòng điện chạy qua ống dây (?) Có nhận xét gì về mối - Suy nghĩ trả lời. quan hệ giữa B và I? + B tỉ lệ với I ( B ~ I ) Từ thông qua diện tích của - Suy nghĩ trả lời. mạch tỉ lệ với từ trường do dòng điện đó sinh ra. B~I (?) Rút ra mối quan hệ giữa � Φ~I Φ~B Φ và I? - Thông báo: Từ thông qua + Từ thông của từ diện tích của mạch điện tỉ - Tiếp thu và ghi nhớ. trường do dòng điện lệ với cường độ dòng điện gây ra trong mạch: trong mạch đó nên ta có thể Φ = Li (1) viết: Φ = Li . * Chú ý HS:  Ở đây chúng ta xét dòng điện i là dòng điện biến đổi, còn I là dòng điện không đổi.  Φ = Li : gọi là từ thông riêng (dòng điện này gây ra từ trường, từ trường này gây ra một từ thông qua mạch kín). + L: Hệ số tự cảm - Trong biểu thức (1) ta có: 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.  Trong hệ SI, đơn vị của L: Henri (H)  Ký hiệu: (cuộn cảm) - Biểu thức độ tự cảm của + Nếu ống dây đặt ống dây đặt trong không trong không khí, ta có: khí: L = 4π .10 −7.n 2V (2) L = 4π.10-7.n2V Trong đó: V: thể tích ống dây V: …. n: số vòng dây trên một đơn vị chiều dài ống dây. n: …. Hoặc: - Yêu cầu HS làm câu hỏi - Suy nghĩ trả lời câu hỏi. N2 L = 4π .10 −7. .S C2 trang 198. l + Nếu ống dây có N vòng và diện tích mỗi vòng là S thì: Φ = NBS  vòng  + Gọi l là chiều dài ống dây, n là số vòng dây trên 1 đơn vị độ dài thì: N = n.l � Φ = n.B.l.S = n.BV . + Trong đó : B = 4π .10 −7.ni →Φ = 4π .10 −7. n 2 . i.V + Từ (1) ta có được Φ L= = 4π.10-7 n 2 V i - Yêu cầu HS suy nghĩ và - Suy nghĩ và nêu câu trả lời. trả lời câu hỏi C3 trang 198. + Chỉ áp dụng cho trường hợp Chú ý: ống dây không có lõi sắt nghĩa  Công thức: là hình 41.3a. Vì công thức (2) được thiết lập chỉ cho trường L = 4π.10 -7 n 2 V : chỉ hợp ống dây đặt trong môi áp dụng cho trường trường không khí. hợp ống dây không có
lõi sắt.  Đối với ống dây có lõi - Lưu ý HS: sắt: + Công thức (1) đúng cho L = 4π.10 -7 µ .n 2 V mọi dòng điện có dạng khác nhau. � N2 � � = 4π.10 µ. -7 L S� + Công thức (2) chỉ áp dụng � l � cho ống dây đặt trong môi trường không khí. Trong đó: µ : Độ từ thẩm (cỡ 104 ) Đăc trưng cho từ tính của lõi sắt. Ký hiệu: L - Tiếp thu và ghi nhớ. - Thông báo nội dung định nghĩa suất điện động tự b. Suất điện động tự cảm: cảm: Suất điện động được sinh - Định nghĩa: (SGK). ra do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm. - Vì bản chất của hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ nên để thành lập công thức tính suất điện động tự cảm ta ec = − ΔΦ xuất phát từ công thức xác Δt định suất điện động cảm ΔΦ - Ta có: ec = − ứng. Δt ? Một em hãy nêu biểu thức Trường hợp ống dây Trong đó suất điện động cảm ứng ? không có lõi sắt từ thì L ΔΦ = LΔi không đổi, khi đó: - Đối với ống dây không có lõi sắt từ thì hệ số tự cảm - Nên suất điện động tự cảm: ΔΦ = LΔi L là đại lượng không đổi. Δi Suy ra: Do đó ta có: e tc = − L Δt Δi ΔΦ = ? e tc = −L Δt - Yêu cầu HS xây dựng
công thức tính suất điện động tự cảm. Hoạt động 4: Củng cố và giao nhiệm vụ học tập Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nêu câu hỏi củng cố bài học: + Nêu một vài hiện tượng tự cảm. - Hiện tượng tự cảm xảy ra khi ta đóng + Suất điện động tự cảm phụ thuộc vào hay ngắt mạch điện có ống dây. những yếu tố nào? - etc L - Nhiệm vụ: Δi Và e tc tốc độ biến thiên của dòng Δt điện trong mạch điện. + Làm bài tập 1,2,3 SGK/199. + Chuẩn bị trước bài 42. - Nhận nhiệm vụ học tập. Sinh viên thực hiện Giáo viên hướng dẫn Phạm Tùng Lâm Lê Thị Quỳnh Trang