Mô tả:
GIÁO ÁN CHI TIẾT
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 định
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
* Kiểm tra kiến thức cũ:
1. Phát biểu định luật Lenxơ.
2. Viết công thức suất điện động cảm ứng?
Hoạt động của HS
* 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.
* ec = -
ΔΦ
Δt
: 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 ;
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
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 Tiết 63. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
dây dẫn và trong vật dẫn hình khối. Hôm
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
* Thí nghiệm 1: Về hiện
tượng tự cảm khi đóng mạch.
ND ghi bảng
1. Hiện tượng tự cảm
a. Thí nghiệm 1:
- Mô tả thí nghiệm:
- Chú ý lắng nghe để nắm + Mô tả thí nghiệm
+ Thí nghiệm bao gồm một được cách bố trí thí
bóng đèn neon, Đ1 nối với nghiệm.
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.
+ Ban đầu khóa K đang mở. - HS dự đoán các kết quả
Các em hãy dự đoán tốc độ thí nghiệm có thể xảy ra:
+ Tiến hành thí nghiệm
sáng lên của hai bóng đèn
+ Tốc độ hai bóng đèn
khi thầy sẽ đóng khóa K?
sáng lên như nhau.
+ Bóng đèn Đ2 sáng lên
chậm hơn so với Đ1.
+ Giờ thầy sẽ đóng khóa K - HS quan sát và nhận xét
và các em hãy quan sát hiện kết quả thí nghiệm.
tượng xảy ra đối với hai
+ Đèn Đ1 sáng lên ngay.
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).
+ Vậy nguyên nhân nào đã - Suy nghĩ trả lời:
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 + Nhận xét:
trong nhánh (2) không
tăng lên nhanh chóng, vì Đèn Đ1 sáng lên ngay.
vậy bóng đèn Đ2 sáng lên Đèn Đ2 sáng lên từ từ.
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 mạch. cách bố trí thí nghiệm.
+ Mô tả thí nghiệm
- 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.
X
X
Đ2
Đ2 L, R
Đ
X
L, R
X
K
K
-
Đ
+
-
+
+ Tiến hành thí nghiệm
- Thí nghiệm này bao gồm - HS nhận xét hiện tượng
một cuộn cảm L nối tiếp với xảy ra với bóng đèn neon
Đ2 và một đèn neon được
Khi ngắt khóa K thì
mắc vào một nguồn điện một bóng đèn neon lóe sáng.
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.
- GV yêu cầu một HS giải
- Suy nghĩ và nêu giải
thích hiện tượng trên.
thích.
+ Khi ngắt khóa K, dòng
điện trong mạch giảm làm
cho từ thông qua ống dây
biến đổi. Vì vậy trong ống
dây xuất hiện dòng điện
cảm ứng, theo định luật
Lenxơ, dòng này cùng
chiều với dòng điện trong
mạch do nguồn sinh ra,
dòng điện này đi qua
bóng đèn làm cho bóng
+ Nhận xét:
Khi ngắt khóa K ta nhận
thấy bóng đèn không tắt
ngay mà lóe sáng trước khi
tắt.
đèn lóe sáng rồi mới tắt.
- Thông báo: Các hiện tượng - Tiếp thu và ghi nhớ.
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, người ta gọi đó là hiện
tượng tự cảm.
- HS nhắc lại hiện tượng
- Một em hãy nhắc lại hiện tự cảm:
tượng tự cảm là gì?
+ Hiện tượng tự cảm là
c. Hiện tượng tự cảm
(SGK).
hiện tượng cảm ứng 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
- Thông báo: Suất điện động - Lắng nghe và ghi nhớ.
xuất hiện do hiện tượng tự
cảm gọi là suất 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
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 và i trong
mạch.
GV yêu cầu HS: Nêu công - Suy nghĩ trả lời.
thức xác định cảm ứng từ B + Cảm ứng từ của dòng điện
của dòng điện trong ống trong ống dây:
ND ghi bảng
2. Suất điện động tự
cảm
a. Hệ số tự cảm:
dây.
B = 4.10-7nI
B = 4.10-7nI
Trong đó:
Trong đó:
n: số vòng trên 1m chiều dài
n:…
I: dòng điện chạy qua ống dây
I:…
- Suy nghĩ trả lời.
(?) Có nhận xét gì về mối + B tỉ lệ với I B ~ I
quan hệ giữa B và I?
- Suy nghĩ trả lời.
Từ thông qua diện tích của
B~I
mạch tỉ lệ với từ trường do
Φ ~ I
dòng điện đó sinh ra.
Φ~B
(?) Rút ra mối quan hệ giữa
và I?
- Thông báo: Từ thông qua
diện tích của mạch điện tỉ lệ
với cường độ dòng điện
trong mạch đó nên ta có thể
viết: = Li .
- Tiếp thu và ghi nhớ.
+ Từ thông của từ
trường do dòng điện
gây ra trong mạch:
= Li
(1)
* Chú ý HS:
Ở đây chúng ta xét dòng
điện i là dòng điện biến đổi,
còn I là dòng điện không
đổi.
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)
+ Nếu ống dây đặt trong
không khí, ta có:
L 4 .10 7.n 2V
- Biểu thức độ tự cảm của
ống dây đặt trong không khí:
(2)
Trong đó:
V: ….
L = 4.10-7.n2V
V: thể tích ống dây
n: ….
Hoặc:
n: số vòng dây trên một
đơn vị chiều dài ống dây.
N2
L 4 .10 .
.S
l
7
- Suy nghĩ trả lời câu hỏi.
- Yêu cầu HS làm câu hỏi C2
+ Nếu ống dây có N vòng và
trang 198.
diện tích mỗi vòng là S thì:
= NBS
l , N vòng
+ Gọi l là chiều dài ống dây, n
là số vòng dây trên 1 đơn vị độ
dài thì: N n.l
n.B.l.S n.BV
.
+ Trong đó : B 4 .10 7.ni
4 .10 7. n 2 . i.V
+ Từ (1) ta có được
L=
Φ
4π.10-7 n 2 V
i
- Suy nghĩ và nêu câu trả lời.
- Yêu cầu HS suy nghĩ và trả
+ Chỉ áp dụng cho trường hợp
lời câu hỏi C3 trang 198.
ống dây không có lõi sắt nghĩa
là hình 41.3a. Vì công thức (2)
được thiết lập chỉ cho trường
hợp ống dây đặt trong môi
trường không khí.
Chú ý:
Công thức:
L = 4π.10 -7 n 2 V : chỉ
áp dụng cho trường hợp
ống dây không có lõi
sắt.
Đối với ống dây có lõi
sắt:
- Lưu ý HS:
+ Công thức (1) đúng cho
mọi dòng điện có dạng khác
L = 4π.10 -7 .n 2 V
nhau.
N2
-7
S
L = 4π.10 .
l
+ Công thức (2) chỉ áp dụng
cho ống dây đặt trong môi
trường không khí.
Trong đó:
: 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 cảm:
b. Suất điện động tự
cảm:
Suất điện động được sinh
ra do hiện tượng tự cảm gọi
là suất điện động tự cảm.
- Định nghĩa: (SGK).
- 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 xuất phát từ
công thức xác định suất điện e Δ
c
Δt
động cảm ứng.
? Một em hãy nêu biểu thức
suất điện động cảm ứng ?
Δ
- Ta có: ec
Δt
- Đối với ống dây không có Trong đó
lõi sắt từ thì hệ số tự cảm L
là đại lượng không đổi. Do ΔΦ = LΔi
đó ta có:
- Nên suất điện động tự cảm:
ΔΦ = ?
Δi
- Yêu cầu HS xây dựng công
thức tính suất điện động tự
cảm.
e tc L
Δt
Trường hợp ống dây
không có lõi sắt từ thì L
không đổi, khi đó:
ΔΦ = LΔi
Suy ra:
e tc L
Δi
Δt
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 hay
+ Suất điện động tự cảm phụ thuộc vào 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.
- Xem thêm -