Tài liệu Dòng điện fu co

GIÁO ÁN Bài 40: DÒNG ĐIỆN FU-CÔ Giáo viên hướng dẫn: Hà Thị Hoa Mai Giáo sinh thực tập: Phạm Thị Ánh Hồng I. Mục tiêu 1. Về kiến thức - Nắm được thế nào là dòng điện Fu-cô, tính chất của dòng Fu-cô - Nêu được các ứng dụng có lợi của dòng Fu-cô, các tác hại của dòng Fu-cô và cách khắc phục 2. Về kỹ năng - Kỹ năng quan sát và nhận xét thí nghiệm - Kỹ năng giải thích các kết quả thí nghiệm, giải thích các ứng dụng của dòng Fu-cô. 3. Về thái độ - Tích cực tham gia xây dựng bài. - Học sinh sôi nổi trong tiết học. II. Chuẩn bị 1. Giáo viên - Giáo án bài giảng - Trình chiếu trên powerpoint một số ứng dụng của dòng điện Fu-cô 2. Học sinh Học bài cũ và chuẩn bị bài mới ở nhà. III. Kiểm tra bài cũ Câu 1. Thế nào là hiện tượng cảm ứng điện từ? Trả lời: Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch kín thì trong mạch xuất hiện một suất điện động cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng trong mạch gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. Câu 2: Phát biểu định luật Len-xơ về chiều của dòng cảm ứng và định luật Fa-ra-đây về cảm ứng điện từ. Trả lời: - Định luật Len-xơ về chiều của dòng cảm ứng: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó. - Định luật Fa-ra-đây về cảm ứng điện từ: Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch. Biểu thức: , trong đó: + N là số vòng dây của khung dây + là độ biến thiên từ thông + là thời gian từ thông biến thiên IV. Bài mới * Đặt vấn đề: Công tơ điện là một dụng cụ quen thuộc trong gia đình, em có biết nguyên tắc hoạt động của công tơ điện? Để biết được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của công tơ điện chúng ta học bài ngày hôm nay. Bài 40: Dòng điện Fu-cô 1. Dòng điện Fu-cô Hoạt động của giáo viện a. Thí nghiệm - Dụng cụ: + Nam châm tạo ra từ trường + Hai lá kim loại đồng hoặc nhôm, một lá đặc và một lá sẻ rãnh - Tiến hành: Cho lá kim loại dao động trong từ trường của nam châm và dao động ngoài không khí. Quan sát hiện tượng mà em quan sát được, cho nhận xét? Hoạt động của học sinh - Ghi chép - Lá kim loại dao động trong từ trường của nam châm dao động và dừng lại nhanh hơn lá kim loại dao động ngoài không khí. - Thay lá kim loại đặc bằng lá kim loại sẻ rãnh. Cho lá kim loại này dao động trong từ trường của nam châm em hãy quan sát và so sánh thời gian doa động của lá kim loại này với lá kim loại đặc lúc nãy. - Đứng vậy. Vậy hiện tượng trong thí nghiệm trên được giải thích như thế nào? b. Giải thích kết quả thí nghiệm - Dựa vào các kiến thức đã học em hãy cho biết: khi lá kim loại dao động trong từ trường thì đại lượng nào biến thiên? Từ đó cho ta biết điều gì? - Nguyên nhân sinh ra dòng cảm ứng trong lá kim loại là gì? - Dựa vào định luật Len-xơ em hãy giải thích hiện tượng khi cho lá kim loại đặc dao động trong từ trường thì nó dao động trong một thời gian ngắn rồi dừng lại? - Và dòng điện cảm ứng trong trường hợp này gọi là dòng điện Fu-cô - Vậy tại sao lá kim loại sẻ rãnh lại dao động lâu hơn lá kim loại đặc? Em hãy xử dụng công thức tính: chứng tỏ điều này? - Hiện tượng dòng điện xuất hiện cảm ứng trong thí nghiệm trên gọi là dòng điện Fucô. Em hãy định nghĩa dòng điện Fu-cô? c. Định nghĩa dòng điện Fu-cô - Vậy dòng điện Fu-cô có giống như dòng điện thẳng không? - Lá kim loại sẻ rãnh dao động trong thời gian dài hơn lá kim loại đặc rồi mới dừng lại. - Lá kim loại dao động trong từ trường làm từ thông qua lá kim loại biến thiên => vậy trong lá kim loại xuất hiện dòng điện cảm ứng. - Nguyên nhân sinh ra dòng cảm ứng trong lá kim loại là do lá kim loại dao động cắt các đường cảm ứng từ làm từ thông qua đó biến thiên => xuất hiện dòng điện Ic. - Lá kim loại dao động trong từ trường cắt các đường cảm ứng từ => từ thông qua lá biến thiên làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong lá. Dòng điện cảm ứng này có chiều chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó, mà ta thấy nguyên nhân sinh ra Ic là do lá kim loại dao động ( chuyển động ) trong từ trường => do vậy thanh dừng lại nhanh hơn lá kim loại doa động ngoài không khí. - Do , lá kim loại sẻ rãnh có S nhỏ => làm R lớn => dòng điện trong lá giảm => làm lá kim loại này dừng lại chậm hơn lá kim loại đặc. - ĐN: Dòng điện cảm ứng sinh ra trong khối vậy dẫn khi vật dẫn chuyển động trong từ trường hay được đặt t rong một từ trường biến đổi theo thời gian là dòng điện Fu-cô. d. Tính chất của dòng điện Fu-cô - Đặc tính chung của dòng điện Fu-cô là tính chất xoáy. Các đường dòng của dòng - Ghi chép Fu-cô là các đường cong kín trong khối vật dẫn. Chú ý: Một vật dẫn đặt trong từ trường biến đổi thì trong khối vật dẫn cũng sinh ra dòng điện cảm ứng. Đây chính là dòng điện cảm ứng trong lõi thép của máy biến thế ( quay nam châm làm từ trường qua ba cuộn dây biến thiên). Vậy tại sao người ta lại nghiên cứu dòng điện Fu-cô? Dòng điện Fu-cô có tác dụng gì? 2. Tác dụng của dòng điện Fu-cô Hoạt động của giáo viên a. Trường hợp dòng Fu-cô có lợi - Dòng Fu-cô có những tác dụng gì? - Đúng vậy. Tác dụng hãm của dòng Fu-cô dùng trong chế tạo các dụng cụ điện năng như: công tơ điện, phanh điện từ……ngoài ra ngày nay tác dùng này còn được dùng để tạo ta đệm từ trường. - Tác dụng nhiệt của dòng Fu-cô được ứng dụng trong các lò luyện kim, trong bếp từ…. - Khi ta cân một vật bằng cân có độ nhạy lớn, kim của cân thường dao động khá lâu => khắc phục tình trạng này như thế nào? Hoạt động của học sinh - Dòng Fu-cô có tác dụng hãm, khối vật dẫn có điện trở, khi có dòng điện chạy qua thì trong vật dẫn tỏa nhiệt => vậy dòng Fucô còn có tác dụng nhiệt. - Muốn khắc phục tình trạng đó đặt kim dao động của cân giữa hai cực của một nam châm. Vì dòng điện Fu-cô sinh ra khi kim dao động chống lại chính dao động đoa => kim sẽ dừng lại nhanh chóng. - Vậy công tơ điện có cấu tạo và hoatj động như thế nào? * Công tơ điện - Ghi chép - Cấu tạo: + cuộn dây điện áp + Cuộn dây dòng điện + Đĩa nhôm + Nam châm vĩnh cửu + Hộp số cơ khí - Hoạt động: Khi dòng điện qua cuôn dây trong công tơ, sinh ra mô men làm cho đĩa kim loại trong công tơ quay. Đĩa được đặt giữa hai cực của một nam châm vĩnh cửu => đĩa quay trong đĩa xuất hiện dòng điện Fu-cô. Dòng Fu-cô này gây ra một mô men có tác dụng cản chuyển động quay của đĩa. Khi mô men cản và mô men quay cân bằng thì đĩa quay đều. - Khi ngắt dòng điện đĩa còn quay nữa không hay dừng lại luôn? tại sao? - Vậy dòng điện Fu-cô trong trường hợp này có tác dụng gì? - Khi ngắt dòng điện đĩa không dừng lại ngay mà theo quán tính đĩa vẫn quay. - Dòng Fu-cô có tác dụng cản trở chuyển động quay theo quán tính của đĩa => làm đĩa dừng lại nhanh chóng. - Ghi chép * Bếp từ - Bếp từ có một cuôn dây để tạo ra từ trường biến thiên với tần số cao có thể thay đổi được. Ta chỉnh nhiệt độ của bếp bằng cách thay đổi tần số này. Một cách gần đúng có thể coi tất cả từ thông hướng thẳng góc với mặt bếp để xuyên lên đáy nồi. - Từ trường biến thiên này chỉ cách mawth bếp vài milimet - Nồi nấu dùng với bếp từ là nồi bằng kim loại ( tránh các nồi bằng vật liệu không phải là kim loại) - Khi đặt dụng cụ nấu ăn lên bếp, đáy nồi bằng kim loại nằm trong từ trường biến đổi của cuộn dây sẽ xuất hiện dòng điện Fu-cô. Tác dụng nhiệt của dòng Fu-cô làm nồi nóng lên và nấu chín thức ăn. * Đệm từ trường - Thả một vật dẫn lên rơi trong từ trường tăng dần từ cao xuống thấp, khi vật rơi xuống bởi trọng lực sẽ có từ thông qua nó tăng lên, tạo ra dòng điện Fu-cô chống lại sự rơi này. Nếu vật làm bằng chất siêu dẫn, điện trở bằng 0 sẽ tạo ra dòng điện Fu-cô hoàn hảo, sinh ra lực điện phản kháng triệt - Lắng nghe và ghi chép tiêu hoàn toàn trọng lực => cho phép tạo ta đệm từ trường, nâng vật nằm cân bằng trên không chung. Đệm từ trường có thể dùng để nâng tầu cao tốc, giảm ma sát, tăng vận tốc chuyển động * Luyện kim: Nấu chảy kim loại: Đặt khối vật dẫn cần nấu nóng chảy trong từ trường biến đổi, khối vật dẫn có điện trở nhỏ do diện tích lớn => dòng Fu-cô sinh ra trong nó lớn => nhiệt tỏa ra lớn => nấu chảy kim loại. b. Trường hợp dòng Fu-cô có hại - Các vật như: máy bơm nước, máy biến thế, cấu tạo dưới dạng một lõi sắt đặt trong lòng một ống dây có dòng điện xoay chiều đi qua, lõi sắt này có tác dụng tăng cườn từ trường. - Dòng điện qua ống dây biến đổi theo thời gian => làm xuất hiện dòng điện Fu-cô trong lõi thép, làm cho: + Nhiệt tỏa ra do dòng Fu-cô làm nóng lõi thép => làm hỏng máy + Dòng Fu-cô có xu hướng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó => làm giảm công suất máy. - Vậy ta khắc phục hiện tượng này bằng cách nào? - Đúng vậy. Để khắc phục tác hại trên người ta không dùng lõi thép dưới dạng khối liền mà dùng những lá thép silic có phủ sơn cách điện ghép sát với nhau, đặt song song với các đường sức từ. Các lá thép có S nhỏ => điện trở lớn => dòng Fucô nhỏ. Bằng cách này ta giảm dòng Fu-cô đi một cách đáng kể tuy là không thể triệt tiêu hoàn toàn. . V. Củng cố Yêu cầu học sinh nhắc lại: - Khái niệm dòng Fu-cô - Ghi chép - Ta giảm dòng Fu-cô bằng cách tăng điện trở của lõi thép lên. - Ghi chép - Tác dụng của dòng Fu-cô trong trường hợp có lợi. - Tác dụng của dòng Fu-cô trong trường hợp có hại và cách khắc phục.