Giáo án Vật lí Lớp 11 theo CV5512 - Chương 5: Cảm ứng điện từ

Nội dung text: Giáo án Vật lí Lớp 11 theo CV5512 - Chương 5: Cảm ứng điện từ

1. Giáo viên giảng dạy: Lớp dạy: Ngày soạn: Ngày dạy: Tiết 41, 42: CHỦ ĐỀ: TỪ THÔNG – CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Viết được công thức và hiểu được ý nghĩa vật lý của từ thông. - Phát biểu được định nghĩa và hiểu được khi nào thì có hiện tượng cảm ứng điện từ. - Phát biểu được định luật Len-xơ theo những cách khác nhau và biết vận dụng để xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong các trường hợp khác nhau. - Phát biểu được định nghĩa và nêu được một số tính chất của dòng điện Fu-cô. - Viết được công thức tính suất điện động cảm ứng. 2. Năng lực a. Năng lực chung - Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu. - Năng lực trình bày và trao đổi thông tin. - Năng lực nêu và giải quyết vấn đề. - Năng lực hoạt động nhóm. b. Năng lực đặc thù môn học - Vận dụng định luật Len xơ xác định chiều dòng điện cảm ứng - Vận dụng các công thức đã học để tính được từ thông, suất điện động cảm ứng trong một số trường hợp đơn giản. 3. Phẩm chất - Có thái độ hứng thú trong học tập. - Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan. - Có tác phong làm việc của nhà khoa học. II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên - Thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ, bao gồm: + Điện kế + Khung dây dẫn kín + Nam châm - Thí nghiệm về dòng điện Fu-cô, gồm: + 2 khối kim loại, một khối nguyên vẹn và một khối đã khoét lỗ + 1 nam châm điện a. Phiếu học tập và phiếu trợ giúp Phiếu học tập số 1 Câu 1:Từ thông phụ thuộc vào những yếu tố nào? Câu 2: Xác định giá trị của từ thông trong các trường hợp sau:
2. Phiếu học tập số 2 Nêu các phương án có thể làm thay đổi từ thông qua một mạch kín? a. Thí nghiệm với nam châm vĩnh cửu b. Thí nghiệm với nam châm điện c. Thí nghiệm Faraday Phiếu học tập số 3 Thí nghiệm 1: Cho nam châm dịch chuyển lại gần, ra xa vòng dây hoặc vòng dây chuyển động lại gần, ra xa nam châm - Biểu diễn chiều dương của mạch kín (Chọn chiều dương trên mạch kín phù hợp với chiều đường sức từ của nam châm) - Giải thích sự biến thiên của từ thông qua mạch kín? - Quan sát độ lệch của kim điện kế và nhận xét về sự xuất hiện của dòng điện khi: + Nam châm hoặc vòng dây chuyển động? + Nam châm và vòng dây ngừng chuyển động?
3. - So sánh chiều của dòng điện sinh ra trong mạch kín với chiều dương của mạch kín trong hai trường hợp: + Nam châm lại gần vòng dây hoặc vòng dây lại gần nam châm + Nam châm ra xavòng dây hoặc vòng dây ra xa nam châm - Thay đổi tốc độ chuyển động của nam châm hoặc vòng dây, so sánh độ lệch kim điện kế trong các trường hợp, từ đó dự đoán mối quan hệ giữa tốc độ dịch chuyển của nam châm, độ lệch kim điện kế và độ lớn cường độ dòng điện xuất hiện trong cuộn dây Phiếu học tập số 4 Thí nghiệm 2: Cho vòng dây quanh quanh một trục song song với mặt phẳng chứa mạch hoặc là làm biến dạng vòng dây, hoặc cho nam châm quay - Giải thích sự biến thiên của từ thông qua mạch kín? - Quan sát độ lệch của kim điện kế và nhận xét về sự xuất hiện của dòng điện khi: + Nam châm hoặc vòng dây chuyển động? + Nam châm và vòng dây ngừng chuyển động? - Thay đổi tốc độ chuyển động của nam châm hoặc vòng dây, so sánh độ lệch kim điện kế trong các trường hợp, từ đó dự đoán mối quan hệ giữa tốc độ dịch chuyển của nam châm, độ lệch kim điện kế và độ lớn cường độ dòng điện xuất hiện trong cuộn dây Phiếu học tập số 5 Thí nghiệm 3: Thay đổi cường độ dòng điện của nam châm điện bằng cách thay đổi điện trở của biến trở. - Giải thích sự biến thiên của từ thông qua mạch kín? - Quan sát độ lệch của kim điện kế và nhận xét về sự xuất hiện của dòng điện khi: + Dòng điện của nam châm điện thay đổi? + Dòng điện của nam châm điện ngừng thay đổi? - Dịch chuyển con chạy của biến trở với các tốc độ khác nhau, nhận xét mối quan hệ giữa tốc độ dịch chuyển của con chạy và góc lệch của kim điện kế và cường độ dòng điện? Phiếu học tập số 6 Thí nghiệm 4: Thí nghiệm Fa- ra-day Thí nghiệm
4. gồm hai ống dây như hình vẽ. Ống dây 1 nối với khóa K hoặc biến trở, ống dây 2 nối với điện kế G Trong khi đóng, ngắt khóa K hoặc khi đang thay đổi điện trở của biến trở, kim điện kế G bị lệch. Sau khi đã đóng hoặc ngắt khóa K hoặc không thay đổi điện trở của biến trở, kim điện kế ở vạch 0. Hãy: - Giải thích sự biến thiên của từ thông qua ống dây 2 - Kim điện kế bị lệch khi đóng ngắt khóa K hoặc khi thay đổi điện trở của biến trở chứng tỏ điều gì? - Dòng điện trong ống dây 2 chỉ xuất hiện khi nào? Phiếu học tập số 7: Tổng kết Câu 1: Nêu các đặc điểm chung trong thí nghiệm 1, thí nghiệm 2, thí nghiệm 3, thí nghiệm 4? Câu 2:So sánh chiều của dòng điện xuất hiện trong mạch kín với chiều dương của mạch tương ứng với hai trường hợp: Từ thông tăng, từ thông giảm  Câu 3:Đại lượng gọi là tốc độ biến thiên của từ thông. Từ mối quan hệ giữa tốc t độ dịch chuyển của nam châm với cường độ dòng điện xuất hiện trong mạch kín, dự đoán mối quan hệ giữa tốc độ biến thiên của từ thông với cường độ dòng điện trong mạch? Phiếu học tập số 8 Câu 1: Đọc SGK và tìm mối quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luật Len- xơ? Câu 2:Hoàn thành yêu cầu C3 S N Câu 3: Bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? Phiếu học tập số 9 TN1:Một bánh xe kim loại có dạng một đĩa tròn quay xung quanh trục O của nó trước một nam châm điện. Quan sát TN và nhận xét về sự quay của bánh xe khi chưa cho dòng điện chạy vào nam châm và khi có dòng điện chạy vào nam châm TN2: Hai con lắc bằng khối kim loại, một xẻ rảnh, một không xẻ rảnh đặt dao động trong từ trường của một nam châm điện. So sánh thời gian dao động của hai con lắc
5. Giải thích kết quả của hai thí nghiệm trên Phiếu học tập số 10 Nêu một số tính chất và công dụng của dòng Fu-cô Phiếu trợ giúp phiếu học tập số 10 Dòng Fu-cô có lợi: 1. Khi chuyển động trong từ trường, khối kim loại xuất hiện những lực từ có tác dụng cản trở chuyển động của chúnggọi là lực hãm điện từ. Tính chất này được ứng dụng trong các bộ phanh điện từ của những ô tô hạng nặng 2. Dòng điện Fu-cô gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt khi khối kim loại chuyển động trong từ trường hoặc đặt trong từ trường biến thiên. Ứng dụng trong các lò cảm ứng để nung nóng kim loại và chế tạo bếp từ. DòngFu-cô có hại: Trong những thiết bị điện như động cơ điện, máy biến áp, dòng Fu-cô gây nên những tổn hao năng lượng vô ích. Để giảm tác dụng của dòng Fu-cô, người ta tăng điện trở của khối kim loại như khoét lỗ bánh xe, các lõi sắt được làm bằng nhiều lá tôn Silic ghép cách điện với nhau, những lá thép mỏng này được đặt song song với đường sức từ. Lúc đó dòng điện Fu- cô chạy trong từng lá mỏng điện trở lớn nên có cường độ nhỏ làm giảm hao phí điện năng và lõi sắt ít bị nóng.
6. 2. Học sinh - Ôn lại kiến thức về đường sức điện, đường sức từ và khái niệm từ thông đã học THCS - SGK, vở ghi bài, giấy nháp. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1:Mở đầu: Làm nảy sinh và phát biểu vấn đề tìm hiểu về a. Mục tiêu: - Kiểm tra kiến thức cũ, chuẩn bị điều kiện xuất phát để nghiên cứu kiến thức mới - Từ kiến thức đã biết: dòng điện gây ra từ trường, kích thích HS tìm hiểu khi nào từ trường gây ra dòng điện b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên c. Sản phẩm: ý kiến của các nhóm. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 GV nêu câu hỏi kiểm tra kiến thức cũ: Từ trường là gì? Từ trường tồn tại ở những đâu? Bước 2 HS suy nghĩ cá nhân tìm câu trả lời: - Từ trường là dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cuh thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong đó - Từ trường tồn tại xung quanh nam châm hoặc xung quanh dòng điện Bước 3 GV đặt vấn đề: Xung quanh một dây dẫn có dòng điện tồn tại một từ trường. Vậy trong điều kiện nào từ trường gây ra dòng điện? Cách đâu rất lâu, nhà bác học M. Fa-ra-đay đã đặt ra câu hỏi này và ông đã tiến hành nghiên cứu, giải đáp. Vậy câu trả lời cho câu hỏi đó là gì? Đó là nội dung của bài học ngày hôm nay Bước 4 HS nhận thức được vấn đề cần nghiên cứu Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1: Tìm hiểu khái niệm về từ thông a. Mục tiêu: - Viết được công thức và hiểu được ý nghĩa vật lý của từ thông. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: Từ thông a. Định nghĩa: Xét một diện tích S nằm trong từ trường đều B có véc tơ pháp tuyến n tạo với từ trường một góc α thì đại lượngΦ = Bscosα gọi là từ thông qua diện tích S đã cho. b. Đơn vị: vêbe (Wb). d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 GV vẽ hình và giới thiệu cho HS khái niệm từ thông: Xét một diện tích S nằm
7. trong từ trường đều B có véc tơ pháp tuyến n tạo với từ trường một góc α thì đại lượngΦ = Bscosα gọi là từ thông qua diện tích S đã cho. Bước 2 GV yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 1 Bước 3 - Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 4 - Báo cáo kết quả và thảo luận + Đại diện 1 nhóm trình bày. + Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 5 - Giáo viên tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh và đưa ra giải thích ý nghĩa của từ thông, thông báo đơn vị từ thông Hoạt động 2.2: Tìm hiểu về hiện tượng cảm ứng điện từ a. Mục tiêu: - Phát biểu được định nghĩa và hiểu được khi nào thì có hiện tượng cảm ứng điện từ. - Phát biểu được định luật Len-xơ theo những cách khác nhau và biết vận dụng để xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong các trường hợp khác nhau. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: Hiện tượng cảm ứng điện từ - Mỗi khi từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch kín xuất hiện một dòng điện gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. - Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua mạch kín biến thiên. Định luật Len – xơ về chiều dòng điện cảm ứng: a. Định luật Len-xơ: Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông ban đầu qua mạch kín. b. Nếu sự biến thiến từ thông xảy ra do chuyển động thì từ trường cảm ứng chống lại chuyển động nói trên. Suất điện động cảm ứng trong mạch kín. a. Định nghĩa: Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mach kín. b. Định luật Faraday: Độ lớn suất điện động suất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó.  e (1) c t  Độ lớn: e (2) c t Trong biểu thức (1), dấu (-) là để phù hợp với định luật Len – xơ. + Nếu Φ tăng thì ec 0, dòng điện cảm ứng cùng chiều với chiều của mạch. d. Tổ chức thực hiện:
8. Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 GV đặt vấn đề và giới thiệu các dụng cụ TN: Bây giờ, ta sẽ xét một mạch kín cụ thể (khung dây), đặt trong một từ trường (từ trường do nam châm vĩnh cửu, nam châm điện, dòng điện sinh ra) GV: Từ biểu thức từ thông, nêu các phương án có thể làm thay đổi từ thông qua một mạch kín? Sử dụng kĩ thuật khăn trải bàn. GV phát cho mỗi nhóm 1 phiếu học tập số 2, trên khổ A0 Mỗi HS làm việc đọc lập trong 3 phút, ghi câu trả lời của mình trên phiếu học tập Trên cơ sở của phiếu cá nhân, các thành viên trao đổi, thảo luận và thống nhất ý kiến ghi vào phần giữa của phiếu học tập - GV quan sát và lựa chọn hai nhóm: chính xác nhất, sai sót nhiều nhất, để trình bày trước lớp. - HS các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. - GV tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh và nhấn mạnh lại các phương án có thể thay đổi từ thông qua một mạch kín: Từ thông phụ thuộc vào B, S và α. Nếu một trong ba đại lượng này thay đổi thì từ thông sẽ thay đổi. +Thay đổi B bằng cách thay đổi khoảng cách giữa khung dây và nam châm vĩnh cửu, thay đổi cường độ dòng điện của nam châm điện, thay đổi cường độ dòng điện ở TN Faraday bằng cách đóng ngắt khóa K, thay đổi biến trở + Thay đổi α bằng cách cho nam châm hoặc khung dây quay + Thay đổi S bằng cách bóp méo khung dây Bước 2 - GV đưa ra các phương án tối ưu có thể tiến hành TN, yêu cầu các nhóm tiến hành TN và hoàn thành phiếu học tập số 3, 4, 5, 6 (Tùy vào điều kiện, có thể cho HS tiến hành với TN thật, TN ảo hoặc đọc SGK để hoàn thành phiếu học tập) Sử dụng kĩ thuật mảnh ghép. - Cả lớp chia là 4 nhóm chuyên gia và 4 nhóm mảnh ghép (mỗi nhóm mảnh ghép gồm 4 thành viên từ 4 nhóm chuyên gia) Bốn nhóm chuyên gia sẽ tiến hành tìm hiểu 4 thí nghiệm ứng với 4 phiếu học tập 3,4,5,6 Các thành viên nhóm chuyên gia sẽ chia sẻ kiến thức tìm hiểu được với các thành viên trong nhóm mảnh ghépvà mỗi nhóm phải hoàn thành hết các phiếu học tập số 3,4,5,6. - Sau khi các nhóm đã hoàn thành được 4 phiếu học tập 3,4,5,6, giáo viên yêu cầu các nhóm hoàn thành phiếu học tập số 7 Bước 3 - GV quan sát và lựa chọn hai nhóm: chính xác nhất, sai sót nhiều nhất, để trình bày trước lớp. - HS các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả
9. lời của nhóm đại diện. Bước 4 - GV tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh và tổng kết kiến thức chính: +Tất cả 4 thí nghiệm trên đều có đặc điểm chung là khi một trong các đại lượng B, S, α thay đổi thì từ thông qua mạch kín biến thiên, khi từ thông trong mạch kín biến thiên thì trong mạch xuất hiện dòng điện. + Nếu từ thông không biến thiên nữa (nam châm, vòng dây dừng lại, ) thì dòng điện cũng không còn. - GV đưa ra kết luận về hiện tượng cảm ứng điện từ  Khi từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch xuất hiện một dòng điện gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ  Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong thời gian khi từ thông qua mạch kín biến thiên - Ở TN1, khi từ thông tăng, dòng điện cảm ứng ngược chiều với chiều dương, khi từ thông giảm, dòng điện cảm ứng cùng chiều với chiều dương. Khi dòng điện cảm ứng xuất hiện cũng sinh ra từ trường gọi là từ trường cảm ứng. Có thể suy ra: Khi từ thông tăng, từ trường cảm ứng ngược chiều với từ trường ban đầu và khi từ thông giảm, từ trường cảm ứng cùng chiều với từ trường ban đầu Từ đây, ta có thể phát biểu định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng là: Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông ban đầu qua mạch kín. - GV phân tích để HS thấy được sự hình thành các cực Bắc, Nam và tương tác nam châm khi có sự dịch chuyển. Từ đó đưa ra cách phát biểu dạng khác của định luật Len-xơ: Nếu sự biến thiến từ thông xảy ra do chuyển động thì từ trường cảm ứng chống lại chuyển động nói trên.  Sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín chứng tỏ tồn tại một nguồn điện trong mạch đó. Suất điện động của nguồn này được gọi là suất điện động cảm ứng  Từ các TN trên ta thấy, khi tốc độ biến thiên từ thông càng lớn thì cường độ dòng điện cảm ứng càng lớn, nghĩa là suất điện động cảm ứng càng lớn. Từ các TN định lượng chính xác đã rút ra biểu thức về mối quan hệ giữa tốc độ biến thiên từ thông và suất điện động cảm ứng trong mạch:  e c t Bước 5 - GV yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 8 - Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm - Báo cáo kết quả và thảo luận + Đại diện 1 nhóm trình bày. + Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về
10. câu trả lời của nhóm đại diện. - Giáo viên tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh: Sự xuất hiện dấu (-) trong biểu thức của e C là phù hợp với định luật Len-xơ. Trước hết mạch kín (C) phải được định hướng. Dựa vào chiều đã chọn trên (C), ta chọn chiều pháp tuyến dương để tính từ thông qua mạch kín. Nếu  tăng thì eC 0: chiều của suất điện động cảm ứng (chiều của dòng điện cảm ứng) cùng chiều với chiều của mạch. Bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ là quá trình chuyển hóa cơ năng thành điện năng. Hoạt động 2.3: Tìm hiểu về dòng điện Fu-cô a. Mục tiêu: - Phát biểu được định nghĩa và nêu được một số tính chất của dòng điện Fu-cô. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: Dòng điện Fu-cô a. Dòng Fu-côlà dòng điện cảm ứng xuất hiện trong các khối kim loại khi khối này chuyển động trong một từ trường hoặc đặt trong một từ trường biến thiên theo thời gian. b. Giải thích: Khi khối kim loại chuyển động trong từ trường thì trong thể tích của chúng xuất hiện dòng điện cảm ứng, gọi là dòng điện Fu-cô. Theo định luật Len-xơ, dòng điện cảm ứng này luôn có tác dụng chống lại sự chuyển động của chúng, nên xuất hiện một lực hãm điện từ cản trở chuyển động. c. Tính chất và công dụng của dòng điện Fu-cô: - Khi vật dẫn chuyển động trong từ trường nó chịu tác dụng của lực hãm điện từ rất lớn. Tác dụng này ứng dụng để chế tạo phanh điện từ. - Dòng Fu-cô gây ra tác dụng tỏa nhiệt. Ứng dụng trong các lò cảm ứng để nung nóng kim loại. Để giảm tỏa nhiệt năng mất mát do dòng Fu-cô, người ta tăng điện trở của khối kim loại bằng cách khoét lỗ, ghép nhiều lá kim loại liền nhau, d. Tổ chức thực hiện: Bước 1 - GV đặt vấn đề: Thực nghiệm chứng tỏ rằng dòng điện cảm ứng cũng xuất hiện trong các khối kim loại khi những khối này chuyển động trong một từ trường hoặc đặt trong một từ trường biến thiên theo thời gian. Những dòng điện cảm ứng đó gọi là dòng điện Fu - cô - Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 9 Bước 2 - Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm - Báo cáo kết quả và thảo luận + Đại diện 1 nhóm trình bày. + Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện.
11. - Giáo viên tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh: TN1: Khi chưa có dòng điện chạy vào nam châm, bánh xe bình thường Khi cho dòng điện chạy vào nam châm, bánh xe quay chậm và bị hãm dừng lại TN2: Khi chưa có dòng điện chạy vào nam châm, hai con lắc dao động giống nhau. Khi có dòng điện chạy vào nam châm, con lắc xẻ rảnh dao động lâu hơn con lắc nguyên khối Giải thích: Khi bánh xe hoặc khối kim loại chuyển động trong từ trường thì trong thể tích của chúng xuất hiện dòng điện cảm ứng, gọi là dòng Fu-cô. Theo định luật Len-xơ, dòng điện này luôn có tác dụng chống lại sự chuyển dời. Do đó, ở TN 1, bánh xe sẽ quay chậm và bị hãm dừng lại. Ở TN 2, cả hai con lắc xẻ rãnh và nguyên khối đều có dòng Fu-cô nhưng con lắc xẻ rảnh có diện tích nhỏ hơn con lắc nguyên khối, điện trở thấp hơn, do đó dòng Fu-cô nhỏ hơn nên dao động được lâu hơn so với con lắc nguyên khối Bước 3 - GV giao nhiệm vụ mới: yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 10 - HS thực hiện nhiệm vụ theo nhóm. Trong quá trình thực hiện, có thể sử dụng phiếu trợ giúp nếu cần thiết - GV quan sát và lựa chọn hai nhóm: chính xác nhất, sai sót nhiều nhất, để trình bày trước lớp. - HS các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. - GV đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh. Tổng kết kiến thức chính:  Khi vật dẫn chuyển động trong từ trường nó chịu tác dụng của lực hãm điện từ rất lớn. Tác dụng này ứng dụng để chế tạo phanh điện từ.  Dòng Fu-cô gây ra tác dụng tỏa nhiệt. Ứng dụng trong các lò cảm ứng để nung nóng kim loại. Để giảm tỏa nhiệt năng mất mát do dòng Fu-cô, người ta tăng điện trở của khối kim loại bằng cách khoét lỗ, ghép nhiều lá kim loại liền nhau, Hoạt động 3: Luyện tập a. Mục tiêu: HS hệ thống hóa kiến thức chính của bài học b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: Kiến thức được hệ thống và hiểu sâu hơn các định nghĩa. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 GV yêu cầu HS làm việc nhóm, tóm tắt kiến thức về chủ đề Từ thông – cảm ứng điện từ. Gợi ý HS dùng bản đồ tư duy hoặc bảng để trình bày (không bắt buộc) Bước 2 Nhóm học sinh thực hiện nhiệm vụ tổng kết kiến thức
12. Bước 3 HS giới thiệu sản phẩm của nhóm trước lớp và thảo luận. GV nhận xét, tổng kết Bước 4 GV yêu cầu HS giải câu 3,4,5 trang 147 SGK VL11 Bước 5 Học sinh thực hiện nhiệm vụ. GV nhận xét bài giải của HS Hoạt động 4: Vận dụng a. Mục tiêu: - Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức trong bài học và tương tác với cộng đồng. Tùy theo năng lực mà các em sẽ thực hiện ở các mức độ khác nhau. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ ở nhà theo nhóm hoặc cá nhân c. Sản phẩm: Bài tự làm vào vở ghi của HS. d. Tổ chức thực hiện: Nội dung 1: - Làm bài tập trong SGK Vận dụng kiến - Tìm hiểu thêm một số ứng dụng của dòng điện Fu-cô trong thực tế thức Nội dung 2: Đọc trước bài 25 Tự cảm Chuẩn bị cho tiết sau V. ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ)
13. Giáo viên giảng dạy: Lớp dạy: Ngày soạn: Ngày dạy: Tiết 43: BÀI TẬP I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Củng cố lại các kiến thức liên quan đến từ thông, hiện tượng cảm ứng điện từ 2. Năng lực a. Năng lực chung - Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu. - Năng lực trình bày và trao đổi thông tin. - Năng lực nêu và giải quyết vấn đề. - Năng lực hoạt động nhóm. b. Năng lực đặc thù môn học - Làm được một số bài tập xác định chiều dòng điện cảm ứng. - Giải các bài tập liên quan đến từ thông và hiện tượng cảm ứng điện từ. - Rèn luyện kĩ năng tính toán và suy luận cho học sinh 3. Phẩm chất - Có thái độ hứng thú trong học tập. - Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan. - Có tác phong làm việc của nhà khoa học. II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên - Game ngôi sao may mắn với 10 câu hỏi trắc nghiệm - Phiếu học tập Phiếu học tập Bài tập 1: Một khung dây chữ nhật ABCD gồm 20 vòng cạnh là 5 cm và 4 cm. Khung đặt trong từ trường đều B = 3.10-3T, đường sức vuông góc với mặt khung. a) Tịnh tiến khung dây trong từ trường thì từ thông qua khung thay đổi như thế nào? b) Quay khung 600 quanh cạnh AB, tính độ biến thiên từ thông qua khung Bài tập 2: Một khung dây dẫn phẳng, gồm 10 vòng dây, diện tích mỗi vòng dây là 25 cm2 đặt trong từ trường đều, mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức. Vì một lý do nào đó, cảm ứng từ đột ngột giảm từ 2,4.10 -3T về 0 trong 0,4 s. Xác định độ lớn suất điện động cảm ứng trong khung, từ đó, xác định cường độ dòng điện cảm ứng biết mỗi vòng dây có điện trở là 1Ω.
14. 2. Học sinh - Ôn lại kiến thức về từ thông và cảm ứng điện từ - SGK, vở ghi bài, giấy nháp III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Mở đầu: Ôn tập lại kiến thức cũ a. Mục tiêu: -Giúp HS nhớ lại công thức, kiến thức của bài học trước để làm các bài tập liên quan b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên c. Sản phẩm: d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi: - Từ thông là gì? Thế nào là hiện tượng cảm ứng điện từ? - Chiều dòng điện cảm ứng được xác định như thế nào? - Dòng Fu-cô là gì? Nêu các tính chất và ứng dụng của dòng Fu-cô. Bước 2 HS trả lời câu hỏi để ôn tập lại kiến thức cũ Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1: Giải một số bài tập trắc nghiệm thông qua trò chơi: Ngôi sao may mắn a. Mục tiêu: - Giải được một số bài tập đơn giản về xác định từ thông, suất điện động cảm ứng, chiều dòng điện cảm ứng b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Câu 1: Mộtkhungdâycứng, đặttrongtừ trườngtăngdần đềunhư hìnhvẽ. Dòng điện cảm ứng trong khung có chiều: B B B B I I I I Câu 2: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng khi cho vòng dây dịch chuyển lại gần hoặcA. ra xa nam châm:B. C. D. v v v v Icư Icư A. S N B. S N C. S N D. S N Icư I =0 Câu 3: Hình vẽ nào xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng khi cho nam châm rơi thẳngcư đứng xuống tâm vòng dây đặt trên bàn: N N S S S S N N A. v B. v C. v D. v Icư =0 Ic Ic Ic ư ư ư
15. Câu 4: Một khung dây phẳng giới hạn diện tích S = 5 cm 2 gồm 20 vòng dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ từ B = 0,1T sao cho mặt phẳng khung dây hợp với vectơ cảm ứng từ một góc 600. Tính từ thông qua diện tích giới hạn bởi khung dây. A.8,66.10-4 Wb B.5.10 -4 Wb C.4,5.10-5 Wb D.2,5.10-5 Wb Câu 5: Một hình vuông cạnh 5cm, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 4.10 -4 (T). Từ thông qua hình vuông đó bằng 10-6 (Wb). Góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ và vectơ pháp tuyến với hình vuông đó là: A.α= 00.B.α= 30 0.C.α = 600.D.α = 90 0. Câu 6: Một khung dây hình chữ nhật có chiều dài 25cm, được đặt vuông góc với các đường sức từ của một từ trường đều có B=4.10-3T. Từ thông xuyên qua khung dây là 10-4Wb, chiều rộng của khung dây nói trên là A. 1cm B. 10cm C. 1m D. 10m Câu 7: Một vòng dây dẫn kín, phẳng được đặt trong từ trường đều. Trong khoảng thời gian 0,04 s, từ thông qua vòng dây giảm đều từ giá trị 6.10 -3 Wb về 0 thì suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây có độ lớn là A.0,12 V. B.0,15 V. C.0,30 V. D.0,24V. Câu 8: Một vòng dây dẫn hình vuông, cạnh a = 10 cm, đặt cố định trong một từ trường đều có vectơ cảm ứngtừ vuông góc với mặt khung. Trong khoảng thời gian 0,05 s, cho độ lớn của cảm ứng từ tăng đều từ 0 đến 0,5 T. Xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây. A.100 (V). B. 0,1 (V). C.l,5 (V). D.0,15 (V). Câu 9: Một khung dây dẫn hỉnh chữ nhật có diện tích 200 cm 2, ban đầu ở vị trí song song với các đường sức từcủa một từ trường đều có độ lớn B = 0,01 T. Khung quay đều trong thời gian Δt = 0,04 s đến vị trí vuông gócvới các đường sức từ. Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung là A.5 mV. B.12 mV. C.3.6V. D.4,8 V. Câu 10: Một khung dây dẫn điện trở 2 Ω hình vuông cạch 20 cm nằm trong từ trường đều các cạnh vuông góc với đường sức.Khi cảm ứng từ giảm đều từ 1 T về 0 trong thời gian 0,1 s thì cường độ dòng điện trong dây dẫn là A.0,2 A.B.2 A.C.2 mA.D.20 mA. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 GV thông qua luật chơi: Có 10 câu hỏi trắc nghiệm ứng với 10 ngôi sao. Trong mỗi ngôi sao có một phần quà (điểm, tràng pháo tay, điểm cộng, ) Mỗi bàn (2 HS) sẽ chọn 1 ngôi sao và trả lời câu hỏi ứng với ngôi sao đó. Nếu trả lời đúng sẽ được mở hộp quà và nhận phần quà tương ứng Bước 2 Các nhóm HS lần lượt trả lời các câu hỏi Bước 3 Sau mỗi câu hỏi, GV giải thích nhanh đáp án cho HS. Bước 4 Kết thức 10 câu hỏi, GV nhận xét chung về phần trả lời của các nhóm HS Hoạt động 2.2: Giải bài tập tự luận về hiện tượng cảm ứng điện từ a. Mục tiêu:
16. -Có được phương pháp giải một số bài toán về hiện tượng cảm ứng điện từ b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: CÂU HỎI TỰ LUẬN Bài tập 1: Một khung dây chữ nhật ABCD gồm 20 vòng cạnh là 5 cm và 4 cm. Khung đặt trong từ trường đều B = 3.10-3T, đường sức vuông góc với mặt khung. a) Tịnh tiến khung dây trong từ trường thì từ thông qua khung thay đổi như thế nào? b) Quay khung 600 quanh cạnh AB, tính độ biến thiên từ thông qua khung Giải: a) Khi tịnh tiến khung dây trong từ trường đều thì số đường sức qua khung dây không thay đổi do đó, từ thông không thay đổi. Hoặc ta có thể dựa vào công thức:  BS cos Ở đây, B, S, đều không đổi, do đó, mà từ thông không đổi. b) Độ biến thiên từ thông:  sau trc NBS(cos sau cos trc ) o o Dựa vào hình vẽ, ta thấy: trước = 60 ; sau = 0 . S = 0,05m.0,04m = 20.10-4m2 Suy ra:  60.10 6Wb Bài tập 2: Một khung dây dẫn phẳng, gồm 10 vòng dây, diện tích mỗi vòng dây là 25 cm2 đặt trong từ trường đều, mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức. Vì một lý do nào đó, cảm ứng từ đột ngột giảm từ 2,4.10 -3T về 0 trong 0,4 s. Xác định độ lớn suất điện động cảm ứng trong khung, từ đó, xác định cường độ dòng điện cảm ứng biết mỗi vòng dây có điện trở là 1Ω.  - Áp dụng định luật Fa-ra-đây, độ lớn suất điện động cảm ứng: e = 0,15mA c t e e - ADCT của định luật Ohm, ta có cường độ dòng điện: I c c 0,015mA c R N.r d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 GV yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 2 Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3 GV quan sát, theo dõi, hỗ trợ HS khi cần thiết Bước 4 - GV quan sát và lựa chọn hai nhóm: chính xác nhất, sai sót nhiều nhất, để trình bày trước lớp. - HS các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 5 GV tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của HS, Hoạt động 4: Vận dụng a. Mục tiêu: - Tự mình có thể dựng một bài tập đơn giản để đố các bạn và tự mình đưa ra hướng giải cho các bạn.
17. - Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức trong bài học và tương tác với cộng đồng. Tùy theo năng lực mà các em sẽ thực hiện ở các mức độ khác nhau. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ ở nhà theo nhóm hoặc cá nhân c. Sản phẩm: Bài tự làm vào vở ghi của HS. d. Tổ chức thực hiện: Nội dung 1: Từ nội dung bài tập và phương pháp giải bài tập ở phiếu học tập số 2, Rèn khả năng hay tự ra đề 1 bài tập tương ứng cùng dạng với bài tập đó (kèm ra đề hướng giải) Nội dung 3: Ôn lại kiến thức về cảm ứng điện từ, chuẩn bị cho tiếp học tiếp theo Chuẩn bị cho tiết sau V. ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ)
18. Giáo viên giảng dạy: Lớp dạy: Ngày soạn: Ngày dạy: Tiết 44: TỰ CẢM I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Phát biểu được định nghĩa từ thông riêng và viết được công thức độ tự cảm của ống dây hình trụ - Phát biểu được định nghĩa hiện tượng tự cảm và giải thích được hiện tượng tự cảm khi đóng và ngắt mạch điện. - Viết được công thức tính suất điện động tự cảm - Nêu được bản chất của năng lượng dự trữ trong ống dây 2. Năng lực a. Năng lực chung - Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu. - Năng lực trình bày và trao đổi thông tin. - Năng lực nêu và giải quyết vấn đề. - Năng lực hoạt động nhóm. b. Năng lực đặc thù môn học - Vận dụng được công thức để giải các bài toán liên quan 3. Phẩm chất - Có thái độ hứng thú trong học tập. - Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan. - Có tác phong làm việc của nhà khoa học. II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên - Các thí nghiệm về tự cảm - Phiếu học tập và phiếu trợ giúp Phiếu học tập số 1 Giả sử có một mạch kín trong đó có dòng điện cường độ i. Dòng điện i gây ra một từ trường, từ trường này gây ra một từ thông, gọi là từ thông riêng của mạch. Câu hỏi: Tìm mối quan hệ giữa từ thông riêng và cường độ dòng điện i trong mạch kín? Phiếu trợ giúp học tập số 1 - Viết biểu thức từ thông của một mạch kín đặt trong từ trường? Suy ra mối quan hệ giữa từ thông Φ và cảm ứng từ B? - Viết công thức xác định cảm ứng từ của dòng điện tròn, công thức xác định cảm ứng từ trong ống dây dẫn. Suy ra mối quan hệ giữa cảm ứng từ B và cường độ dòng điện i? - Từ đó suy ra mối quan hệ giữa từ thông Φ và cường độ dòng điện i? Phiếu học tập số 2 Bài toán: Xét một ống dây chiều dài l, tiết diện S, gồm N vòng dây, trong có dòng điện cường độ i chạy
19. qua. Xác định biểu thức tính hệ số tự cảm của ống dây? Phiếu học tập số 3 Câu 1: Trong mạch kín có dòng điện cường độ i, nếu i biến thiên thì trong mạch có hiện tượng gì xảy ra? Câu 2: Thế nào là hiện tượng tự cảm? Câu 3:Hiện tượng tự cảm ở dòng điện một chiều và dòng xoay chiều khác nhau như thế nào? Phiếu học tập số 4 TN tự cảm xảy ra khi đóng mạch: Đóng khóa K, quan sát sự sáng lên của hai bóng đèn, nhận xét về hiện tượng quan sát được và giải thích TN tự cảm xảy ra khi ngắt mạch: Mở khóa K, nhận xét về hiện tượng quan sát được, giải thích 2. Học sinh - Ôn lại kiến thức về cảm ứng điện từ và suất điện động cảm ứng. - SGK, vở ghi bài, giấy nháp. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Mở đầu: Làm nảy sinh và phát biểu vấn đề tìm hiểu về hiện tượng tự cảm a. Mục tiêu: - Kiểm tra kiến thức cũ, chuẩn bị điều kiện xuất phát để nghiên cứu kiến thức mới - Tạo mâu thuẫn giữa kiến thức hiện có của HS với những kiến thức mới bằng cách cho HS quan sát thí nghiệm về hiện tượng tự cảm b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên c. Sản phẩm: HS xác định được vấn đề bài học cần nghiên cứu.
20. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 GV nêu câu hỏi kiểm tra kiến thức cũ: -Thế nào là hiện tượng cảm ứng điện từ. -Viết công thức từ thông, công thức xác định cảm ứng từ trong lòng ống dây? Bước 2 HS suy nghĩ cá nhân tìm câu trả lời Bước 3 - GV tạo tình huống học tập bằng cách tiến hành thí nghiệm tự cảm khi đóng mạch. Giới thiệu TN: + Cho HS quan sát bộ TN tự cảm + Đóng K, K1 và K2. K3 để hở. Cho HS xem sơ đồ thí nghiệm tương ứng. Mạch điện gồm 2 nhánh mắc song song. Hai bóng đèn giống nhau. Chỉnh biến trở để hai đèn Đ 1 và Đ2 sáng giống nhau, tức là lúc này điện trở thuần ở cả hai nhánh đã bằng nhau. Ngắt K. + Đóng khóa K. Yêu cầu HS quan sát sự sáng lên của hai bóng đèn. Tiến hành TN vài lần và yêu cầu HS nhận xét về sự sáng lên của hai bóng đèn - HS: Đèn 1 sáng lên ngay, đèn 2 sáng lên từ từ. - Đặt vấn đề: tại sao hai bóng đèn giống nhau, ban đầu sáng như nhau. Mà khi đóng khóa K, đèn 1 sáng lên ngay, đèn 2 sáng lên từ từ? Ở những bài trước, các em đã học về hiện tượng cảm ứng điện từ. Bài học hôm nay chúng ta sẽ xét một loại hiện tượng cảm ứng từ đặc biệt vừa xảy ra trong thí nghiệm trên. Đó là hiện tượng tự cảm. Bước 4 HS nhận thức được vấn đề cần nghiên cứu Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1: Tìm hiểu về từ thông riêng của mạch kín a. Mục tiêu: - Tìm hiểu từ thông riêng của một mạch kín. - Xây dựng được công thức tính độ tự cảm của ống dây hình trụ b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: Từ thông riêng qua một mạch kín Từ thông riêng của một mạch kín có dòng điện chạy qua:  = Li Độ tự cảm của một ống dây: N 2 L = 4 .10-7.. .S l 1W Đơn vị của độ tự cảm là henri (H) 1H = b 1A d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện
21. Bước 1 GV đặt vấn đề: Giả sử có một mạch kín trong đó có dòng điện cường độ i. Dòng điện i gây ra một từ trường, từ trường này gây ra một từ thông, gọi là từ thông riêng của mạch. Câu hỏi: Tìm mối quan hệ giữa từ thông riêng và cường độ dòng điện i trong mạch kín? Bước 2 - Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 1 - HS thực hiện nhiệm vụ theo nhóm. Trong quá trình hoạt động, HS có thể sử dụng các phiếu trợ giúp hoặc yêu cầu sự trợ giúp của giáo viên nếu thấy cần thiết -Báo cáo kết quả và thảo luận + Đại diện 1 nhóm trình bày: Từ thông của 1 mạch kín đặt trong từ trường:  NBS cos Suy ra mối quan hệ giữa từ thông Φ và cảm ứng từ B: Φ tỉ lệ với B NI Công thức xác định cảm ứng từ của dòng điện tròn: B 2 10 7 R Công thức xác định cảm ứng từ trong ống dây dẫn B 4 .10 7 nI Suy ra mối quan hệ giữa cảm ứng từ B và cường độ dòng điện i: B tỉ lệ với i Suy ra mối quan hệ giữa từ thông Φ và cường độ dòng điện i: Φ tỉ lệ với i + Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. - Giáo viên đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh, và tổng kết lại nội dung kiến thức chính: Φ tỉ lệ với i, đặt hệ số tỉ lệ là L, ta có biểu thức  Li Hệ thức  Li không chỉ đúng với hai trường hợp trên mà đúng với dòng điện trong các mạch có dạng khác nhau. Hệ số tỉ lệ L gọi là hệ số tự cảm, hay độ tự cảm, phụ thuộc vào cấu tạo và kích thước của mạch kín. Trong hệ SI, cường độ dòng điện đơn vị A, từ thông đơn vị là Wb , độ tự cảm có đơn vị henry (H) Bước 3 - GV giao nhiệm vụ mới: yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 2 - GV quan sát và lựa chọn hai nhóm: chính xác nhất, sai sót nhiều nhất, để trình bày trước lớp. N Cảm ứng từ trong lòng ống dây hình trụ: B 4 .10 7 i (1) l Kết hợp công thức tính từ thông riêng và công thức tính từ thông trong trường hợp tổng quát: NBS cos Li . Trong lòng ống dây: α = 0 NBS N 2 Suy ra: L (2)Thay (1) vào (2) ta được: L 4 .107 S i l - HS các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. - GV đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh. Tổng kết nội dung kiến thức chính cần nắm:
22. N 2 Độ tự cảm của ống dây: L 4 .107 S l Công thức này áp dụng đối với một ống dây điện hình trụ có chiều dài l khá lớn so với đường kính tiết diện S. Ống dây có độ tự cảm L đáng kể, gọi là ống dây tự cảm hay cuộn cảm Để ống dây có độ tự cảm lớn, người ta phải cuốn nhiều vòng (N lớn), sau đó ống dây phải có một lõi sắt. Độ tự cảm của ống dây có N 2 lõi sắt được tính theo công thức L 4 .107  S l  gọi là độ từ thẩm, đặc trưng cho từ tính lõi sắt Hoạt động 2.2: Tìm hiểu về hiện tượng tự cảm a. Mục tiêu: - Tìm hiểu hiện tượng tự cảm và giải thích được hiện tượng tự cảm trong hai trường hợp đóng và ngắt mạch b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: 1. Hiện tượng tự cảm a. Định nghĩa Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên của từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch. b. Một số ví dụ về hiện tượng tự cảm Ví dụ 1 Khi đóng khóa K, đèn 1 sáng lên ngay còn đèn 2 sáng lên từ từ. Giải thích: Khi đóng khóa K, dòng điện qua ống dây và đèn 2 tăng lên đột ngột, khi đó trong ống dây xuất hiện suất điện động tự cảm có tác dụng cản trở sự tăng của dòng điện qua L. Do đó dòng điện qua L và đèn 2 tăng lên từ từ. Ví dụ 2 Khi đột ngột ngắt khóa K, ta thấy đèn sáng bừng lên trước khi tắt. Giải thích: Khi ngắt K, dòng điện i L giảm đột ngột xuống 0. Trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng cùng chiều với iL ban đầu, dòng điện này chạy qua đèn và vì K ngắt đột ngột nên cường độ dòng cảm ứng khá lớn, làm cho đén sáng bừng lên trước khi tắt. 2. Suất điện động tự cảm Suất điện động cảm ứng trong mạch xuát hiện do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm. i Biểu thức suất điện động tự cảm:e tc = - L t Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch. 3. Ứng dụng Hiện tượng tự cảm có nhiều ứng dụng trong các mạch điện xoay chiều. Cuộn cảm là một phần tử quan trọng trong các mạch điện xoay chiều có mạch dao động và các máy biến áp.
23. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 GV đặt vấn đề: Trong mạch kín có dòng điện cường độ i, nếu i biến thiên thì trong mạch có hiện tượng gì xảy ra? Bước 2 - Yêu cầu HS đọc SGK và hoàn thành phiếu học tập số 3. - GV quan sát và lựa chọn hai nhóm: chính xác nhất, sai sót nhiều nhất, để trình bày trước lớp. - HS các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 3 GV đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh và đưa tổng kết nội dung kiến thức chính: Từ công thức  Li . Nếu i biến thiên ->  biến thiên -> trong mạch xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ Hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch kín có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch gọi là hiện tượng tự cảm Trong các mạch điện một chiều, hiện tượng tự cảm thường xảy ra khi đóng mạch (dòng điện tăng lên đột ngột) và khi ngắt mạch (dòng điện giảm xuống 0) Trong các mạch điện xoay chiều, luôn xảy ra hiện tượng tự cảm vì dòng điện xoay chiều biến thiên liên tục theo thời gian Bước 4 - GV đặt vấn đề: Trong các mạch điện một chiều, hiện tượng tự cảm thường xảy ra khi đóng và khi ngắt mạch.Bây giờ ta sẽ tiến hành hai TN tự cảm xảy ra khi đóng mạch và ngắt mạch. TN tự cảm khi đóng mạch chính là TN đã làm ở đầu tiết. Giới thiệu TN tự cảm khi ngắt mạch. Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 4 Bước 5 - HS thảo luận theo nhóm. 2 nhóm giải thích TN 1, 2 nhóm giải thích TN 2 - Trong quá trình hoạt động nhóm, GV quan sát HS tự học, thảo luận, trợ giúp kịp thời khi các em cần hỗ trợ. - GV yêu cầu 2 nhóm lên trình bày. 2 nhóm còn lại nhận xét - GV hệ thống lại kiến thức chính: TN 1: Khi đóng khóa K, đèn 1 sáng lên ngay còn đèn 2 sáng từ từ TN2: Khi ngắt K, đèn Neon sáng bừng lên trước khi tắt Giải thích: TN1: Khi đóng K, dòng điện trong cả hai nhánh đều tăng. Riêng trong nhánh 2, dòng điện tăng làm cho trong ống dây xảy ra hiện tượng tự cảm. Theo định luật Len-xơ, dòng điện cảm ứng có chiều sao có tác dụng cản trở nguyên nhân sinh ra nó, nghĩa là cản trở sự tăng của dòng điện qua ống dây, nên dòng điện trong nhánh 2 không tăng lên nhanh chóng như đèn 1. Vì vậy, ta thấy đèn 1 sáng lên ngay, đèn 2 sáng lên từ từ. TN2: Ban đầu có dòng điện i chạy qua ống dây, khi ngắt K, dòng
24. điện i giảm đột ngột xuống 0. Trong ống dây xảy ra hiện tượng tự cảm. Dòng điện cảm ứng có tác dụng chống lại sự giảm của i, tức là cùng chiều với i ban đầu. Dòng điện này chạy qua đèn và vì ngắt K đột ngột nên cường độ dòng điện khá lớn, làm cho đèn sáng bừng lên trước khi tắt. - GV tiến hành TN ngắt K2. Đóng K3, K1 và K. Sau đó ngắt K. Thấy đèn không lóe lên. Chứng tỏ nguyên nhân làm đèn lóe lên ở TN 2 là do ống dây - GV thông báo: Khi có hiện tượng tự cảm xảy ra trong mạch điện thì suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch được gọi là suất điện động tự cảm - GV yêu cầu các nhóm thiết lập công thức tính suất điện động tự cảm. Từ đó phát biểu mối quan hệ giữa suất điện động tự cảm và tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện - HS thảo luận nhóm để đưa ra báo cáo của nhóm về nhiệm vụ này. Thống nhất cách trình bày kết quả thảo luận. Trong quá trình hoạt động nhóm, GV quan sát HS tự học, thảo luận, trợ giúp kịp thời khi các em cần hỗ trợ. - GV hệ thống và cùng HS chốt kiến thức:  i Suất điện động tự cảm: e L tc t t Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch i Ta chỉ xét trường hợp cường độ dòng điện biến đổi đều. Tức là t không thay đổi theo thời gian Dấu (-) trong biểu thức để phù hợp với định luật Len-xơ - GV thông báo: Khi đóng khóa K, nguồn điện đã cung cấp năng lượng cho đèn, làm cho đèn sáng. Khi ngắt K, nguồn không cung cấp năng lượng cho đèn nữa. Mạch coi như chỉ còn ống dây nối tiếp với bóng đèn thành mạch kín. Bóng đèn lóe sáng chứng tỏ ống dây này đã cung cấp năng lượng cho đèn. Năng lượng này đã được tích lũy trong ống dây khi có dòng điện chạy qua. Người ta cũng chứng minh được rằng năng lượng tích lũy trong ống dây chính là năng lượng của từ trường tồn tại trong ống dây. Và không chỉ từ trường trong ống dây mang năng lượng mà mọi từ trường đều mang năng lượng. - GV giới thiệu một số ứng dụng của hiện tượng tự cảm: Hiện tượng tự cảm có nhiều ứng dụng trong các mạch điện xoay chiều. Cuộn cảm là một phần tử quan trọng trong các mạch điện xoay chiều có mạch dao động và các máy biến áp, Hoạt động 3: Luyện tập a. Mục tiêu: HS hệ thống hóa kiến thức chính của bài học
25. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: Kiến thức được hệ thống và hiểu sâu hơn các định nghĩa. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 GV yêu cầu HS làm việc nhóm, tóm tắt kiến thức về. Gợi ý HS dùng bản đồ tư duy hoặc bảng để trình bày (không bắt buộc) Bước 2 Nhóm học sinh thực hiện nhiệm vụ tổng kết kiến thức Bước 3 HS giới thiệu sản phẩm của nhóm trước lớp và thảo luận. GV nhận xét, tổng kết Bước 4 GV yêu cầu HS giải câu 5 trang 157 SGK VL11 Bước 5 Học sinh thực hiện nhiệm vụ. GV nhận xét bài giải của HS Hoạt động 4: Vận dụng a. Mục tiêu: Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức trong bài học và tương tác với cộng đồng. Tùy theo năng lực mà các em sẽ thực hiện ở các mức độ khác nhau. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ ở nhà theo nhóm hoặc cá nhân c. Sản phẩm: Bài tự làm vào vở ghi của HS. d. Tổ chức thực hiện: Nội dung 1: - Làm bài tập trong SGK Vận dụng kiến - Tìm hiểu thêm một số ứng dụng của hiện tượngtự cảm trong thực tế thức Nội dung 2: Ôn tập lại các bài đã học trong chương 5 Chuẩn bị cho tiết sau V. ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ)
26. Giáo viên giảng dạy: Lớp dạy: Ngày soạn: Ngày dạy: Tiết 45: BÀI TẬP I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Củng cố lại các kiến thức liên quan đến từ thông, hiện tượng cảm ứng điện từ, tự cảm 2. Năng lực a. Năng lực chung - Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu. - Năng lực trình bày và trao đổi thông tin. - Năng lực nêu và giải quyết vấn đề. - Năng lực hoạt động nhóm. b. Năng lực đặc thù môn học - Làm được một số bài tập xác định chiều dòng điện cảm ứng. - Giải các bài tập liên quan đến từ thông và hiện tượng cảm ứng điện từ. - Xác định được hệ số tự cảm, suất điện động tự cảm - Rèn luyện kĩ năng tính toán và suy luận cho học sinh 3. Phẩm chất - Có thái độ hứng thú trong học tập. - Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan. - Có tác phong làm việc của nhà khoa học. II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên - Game Hái hoa dân chủ với 10 câu hỏi trắc nghiệm - Phiếu học tập Phiếu học tập BT1:Một cuộn dây phẳng có 100 vòng, bán kính cuộn dây là 0,1m. Cuộn dây đặt trong từ trường và vuông góc với các đường cảm ứng từ. Ban đầu B 1 = 0,2T. Tìm suất điện động cảm ứng trong cuộn dây nếu trong thời gian 0,1s:
27. a/ B tăng gấp đôi b/ B giảm dần đến 0 BT2: Ống dây hình trụ có lõi chân không , chiều dài 20cm, có 1000 vòng, diện tích mỗi vòng S = 1000cm2. a. Tính độ tự cảm của ống dây. b. Dòng điện qua ống dây tăng đều từ 0 đến 5A trong 0,1s; tính suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây. 2. Học sinh - Ôn lại công thức tính suất điện động cảm ứng, định luật Len-xơ xác đinh chiều dòng điện cảm ứng, công thức tính từ thông riêng của mạch kín, hệ số tự cảm của ống dây, công thức tính suất điện động tự cảm - SGK, vở ghi bài, giấy nháp III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Mở đầu: Ôn tập lại kiến thức cũ a. Mục tiêu: Giúp HS nhớ lại công thức, kiến thức của bài học trước để làm các bài tập liên quan b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên c. Sản phẩm: Câu trả lời của HS d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 GV yêu cầu HS nhắc lại công thức tính suất điện động cảm ứng, định luật Len-xơ xác đinh chiều dòng điện cảm ứng, công thức tính từ thông riêng của mạch kín, công thức xác định hệ số tự cảm của ống dây, công thức tính suất điện động tự cảm Bước 2 HS trả lời câu hỏi để ôn tập lại kiến thức cũ Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1: Giải một số bài tập trắc nghiệm thông qua trò chơi: Hái hoa dân chủ a. Mục tiêu: - Giải được một số bài tập đơn giản về xác định từ thông, suất điện động cảm ứng, chiều dòng điện cảm ứng, tự cảm b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Câu 1. Một vòng dây phẳng giới hạn diện tích S = 5 cm2 đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 0,1T. Mặt phẳng vòng dây làm thành với từ trường một góc α = 30°. Tính từ thông qua S. A. 3.10-4Wb B. 3.10-5 Wb C. 4,5.10-5 Wb D. 2,5.10-5 Wb  Lời giải:  +  BScos n;B 0,1.5.10 4.cos600 2,5.10 5 Wb Chọn đáp án D
28. Câu 2. Một khung dây hình tròn đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,06 T sao cho mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ. Từ thông qua khung dây là 1,2.10 - 5Wb.Bán kính vòng dây gần giá trị nào nhất sau đây? A. 12 mm. B. 6 mm. C. 7 mm. D. 8 mm.  Lời giải:   1,2.10 5 +  BScos n;B B. R 2.1 R 7,98.10 3 m B .0,06 Chọn đáp án D Câu 3. Một khung dây phẳng giới hạn diện tích S = 5 cm2 gồm 20 vòng dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ từ B = 0,1T sao cho mặt phẳng khung dây hợp với vectơ cảm ứng từ một góc 60°. Tính từ thông qua diện tích giới hạn bởi khung dây. A. 8,66.10-4 Wb B. 5.10-4 Wb C. 4,5.10-5 Wb D. 2,5.10-5 Wb  Lời giải:  +  NBScos n;B 20.0,1.5.10 4 cos300 8,66.10 4 Wb Chọn đáp án A Câu 4. Một khung dây hình vuông cạnh 5 cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 8.10-4 T. Từ thông qua hình vuông đó bằng 10-6 Wb.Tính góc hợp giữa vectơ cảm ứng từ và Vectơ pháp tuyến của hình vuông đó. A. α = 0°. B. α = 30°. C. α = 60°. D. α = 90°.  Lời giải:  +  BScos n;B 10 6 8.10 4.0,052.cos 600 Chọn đáp án C Câu 5. Một vòng dây dẫn kín, phẳng có diện tích 10 cm2. Vòng dây được đặt trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ hợp với vectơ pháp tuyến của mặt phẳng vòng dây một góc 60° và có độ lớn là 1,5.10-4 T. Từ thông qua vòng dây dẫn này có giá trị là A. 1,3.10-3 Wb. B. 1,3.l0-7 Wb. C. 7,5.10-8 Wb. D. 7,5.10-4 Wb.  Lời giải: +  BScos 1,5.10 4.10.10 4 cos600 7,5.10 8 Wb Chọn đáp án C Câu 6. Một vòng dây dẫn kín, phẳng được đặt trong từ trường đều. Trong khoảng thời gian 0,04 s, từ thông qua vòng dây giảm đều từ giá trị 6.10 -3 Wb về 0 thì suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây có độ lớn là A. 0,12 V. B. 0,15 V. C. 0,30 V. D. 70,24V.  Lời giải:    0 6.10 3 + e 2 1 0,15 V cu t t 0,04 Chọn đáp án B Câu 7. Tính độ tự cảm của một ống dây hình trụ có chiều dài 0,5 m gồm 1000 vòng dây, mỗi vòng dây có đường kính 20 cm. A. 0,088 H. B. 0,079 H. C. 0,125 H. D. 0,064 H.  Lời giải: N2 1002 + L 4 .10 7 S 4 .10 7. . .0,12 0,079 H  0,5
29. Chọn đáp án B Câu 8. Một cuộn cảm có độ tự cảm 0,2 H. Trong khoảng thời gian 0,05 s, dòng điện trong cuộn cảm có cường độ giảm đều từ 2 A xuống 0 thì suất điện động tự cảm xuất hiện trong cuộn cảm có độ lớn là A. 4V. B. 0,4 V. C. 0,02 V. D. 8 V.  Lời giải: i 200 + e L 0,5 100 V cu t 1 Chọn đáp án A Câu 9. Một cuộn tự cảm có độ tự cảm 0,5 H, trong đó dòng điện tăng đều với tốc độ 200 A/s thì suất điện động tự cảm là A. −100 V. B. 20 V. C. 100 V.D. 200V  Lời giải: i 200 + e L 0,5 100 V tc t 1 Chọn đáp án A Câu 10. Một dòng điện trong ống dây phụ thuộc vào thời gian theo công thức i = 0,4(5 − t), i tính bằng A, t tính bằng s. Nếu ống dây có hệ số tự cảm L = 0,005 H thì suất điện động tự cảm trong nó là A. 1,5 mV. B. 2 mV. C. 1 mV. D. 2,5 mV.  Lời giải: i 2 0,4t 0,4 t + e L 0,005. 0,005. 2.10 3 V tc t t t Chọn đáp án B d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 GV chia lớp thành 4 đội và thông qua luật chơi: Có 10 câu hỏi trắc ứng với 10 bông hoa. Mỗi đội lần lượt chọn bông hoa để trả lời câu hỏi. Mỗi câu hỏi đưa ra, đội nào giơ tay giành quyền trả lời trước sẽ được trả lời, nếu câu trả lời hoa sẽ thuộc về đội đó, nếu trả lời sai ba đội còn lại được tiếp tục giành quyền trả lời, sau hai lượt mà không có đội trả lời đúng thì hoa ở câu hỏi đó không được hái, GV đưa ra đáp án đúng và chuyển sang câu hỏi khác. Sau 10 câu trắc nghiệm, đội nào hái được nhiều hoa nhất sẽ là đội chiến thắng. Bước 2 Các đội chơi lần lượt trả lời các câu hỏi Bước 3 Sau mỗi câu hỏi, GV giải thích nhanh đáp án cho HS. Bước 4 Kết thức 10 câu hỏi, GV thông báo đội giành chiến thắng và có hình thức tuyên dương, khen thưởng (tuyên dương trước lớp, một tràng pháo tay, điểm cộng, ) Hoạt động 2.2: Giải bài tập tự luận a. Mục tiêu: - Có được phương pháp giải một số bài toán về hiện tượng cảm ứng điện từ, tự cảm
30. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: CÂU HỎI TỰ LUẬN BT1:Một cuộn dây phẳng có 100 vòng, bán kính cuộn dây là 0,1m. Cuộn dây đặt trong từ trường và vuông góc với các đường cảm ứng từ. Ban đầu B 1 = 0,2T. Tìm suất điện động cảm ứng trong cuộn dây nếu trong thời gian 0,1s: a/ B tăng gấp đôi b/ B giảm dần đến 0    Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây: e N N 2 1 (1) c t t Cuộn dây vuông góc với B nên = 0 và S = R2 (B B )S cos0 a. (1) e N 2 1 = 0,628V c t (B B )S cos0 b. (1) e N 2 1 = 0,628V c t BT2: Ống dây hình trụ có lõi chân không , chiều dài 20cm, có 1000 vòng, diện tích mỗi vòng S = 1000cm2. a. Tính độ tự cảm của ống dây. b. Dòng điện qua ống dây tăng đều từ 0 đến 5A trong 0,1s; tính suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây. Giải: N 2 a. Độ tự cảm: L 10 7.4 S = 6,38.10-2H l i b. Suất điện động tự cảm : e L = 3,14V tc t d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 GV yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3 GV quan sát, theo dõi, hỗ trợ HS khi cần thiết Bước 4 - GV quan sát và lựa chọn hai nhóm: chính xác nhất, sai sót nhiều nhất, để trình bày trước lớp. - HS các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 5 GV tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của HS, Hoạt động 4: Vận dụng a. Mục tiêu: - Tự mình có thể dựng một bài tập đơn giản để đố các bạn và tự mình đưa ra hướng giải cho các bạn. - Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức trong bài học và tương tác với cộng đồng. Tùy theo năng lực mà các em sẽ thực hiện ở các mức độ khác nhau. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ ở nhà theo nhóm hoặc cá nhân c. Sản phẩm: Bài tự làm vào vở ghi của HS.
31. d. Tổ chức thực hiện: Nội dung 1: Từ nội dung bài tập và phương pháp giải bài tập ở phiếu học tập số, Rèn khả năng hay tự ra đề 2 bài tập tương ứng cùng dạng với 2 bài tập đó (kèm ra đề hướng giải) Nội dung 3: Ôn lại kiến thức chương 4 và chương 5 để làm bài kiểm tra giữa kì Chuẩn bị cho tiết sau V. ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ)