Bài giảng Vật lí 11 - Bài 38: Hiện tượng cảm ứng điện từ suất điện động cảm ứng

1Trường TT: THÁI BÌNH Lớp : 11A1 GV: Lê Mạnh Hùng. 2Chương V: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suật điện động cảm ứng. Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động. Dòng điện Fu-cô. Hiện tượng tự cảm. Năng lượng từ trường. 3Thí nghiệm Ơ-xtét cho biết dòng điện sinh ra. từ trường Ngược lại từ trường có thể sinh ra dòng điện được không? BAØI 38 : HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG Bài 38: HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG I. Thí nghiệm: II. Khái niệm từ thông. III. Hiện tượng cảm ứng điện từ. IV. Chiều dòng điện cảm ứng. Định luật Len–xơ. V. Định luật Fa-ra-đây về cảm ứng điện từ. I. Thí nghiệm: a. Thí nghiệm 1 0 SN Khảo sát từ trường có sinh ra dòng điện hay không. NC thẳng, ống dây, điện kế. Đưa NC lại gần hoặc ra xa cuộn dây. *MĐ: *DC: *PA: *TN: 0SN I. Thí nghiệm: a. Thí nghiệm 1 0SN I. Thí nghiệm: a. Thí nghiệm 1 Khi nam chaâm, oáng daây ñöùng yeân : → Kim ñieän keá chæ 0. Khi coù söï chuyeån ñoäng töông ñoái giöõa nam chaâm vaø oáng daây : → Kim ñieän keá leäch khỏi số 0. → Coù doøng ñieän qua oáng daây. Nhận xét: a. Thí nghiệm 1 *KL: Khi số đường sức từ qua ống dây thay đổi thì có dòng điện chạy qua ống dây. I. Thí nghiệm: 0I. Thí nghiệm: b. Thí nghiệm 2: 0I. Thí nghiệm: b. Thí nghiệm 2: 0Khi di chuyển con chạy thì khuynh dây xuất hiện dòng điện. Tại sao?KL: Khi di chuyển con chạy thì từ trường trong ống dây thay đổi, nên số đường sức từ qua vòng dây biến đổi làm xuất hiện dòng điện trong vòng dây. Các em hãy làm việc nhóm thảo luận cho thầy câu C1 SGK trong vòng 1 phút. b. Thí nghiệm 2: I. Thí nghiệm: Từ TN 1 và 2 ta rút ra được: Từ trường biến thiên sinh ra dòng điện. TL câu C1: Khi đóng hay mở ngắt điện thì từ trường trong ống dây biến đổi. Nghĩa là số đường sức từ qua vòng dây biến đổi thì trong vòng dây xuất hiện dòng điện. I. Thí nghiệm: Xeùt moät maët phaúng dieän tích S ñaët trong töø tröôøng ñeàu . α laø goùc hôïp bôûi vaø II. Khái niệm từ thông a. Định nghĩa từ thông S n B Veõ vectô phaùp tuyeán cuûa S Φ = BScosα Φ : Caûm öùng töø thoâng qua tieát dieän S (töø thoâng) α B r B r n r nr Các em hãy nhận xét công thức tính từ thông? Ta thấy: α laø goùc nhoïn α laø goùc tuø α = 0 ⇒ Φ > 0 ⇒ Φ < 0 ⇒ Φ = BS Thoâng thöôøng : Choïn α nhoïn⇒ Φ > 0 n S α B n S B α S n B II. Khái niệm từ thông a. Định nghĩa từ thông Φ = BScosα Choïn S = 1 m2, α = 0 ⇒ Φ = B Có nghĩa là:Từ thông Φ qua diện tích S bằng số đường sức từ xuyên qua diện tích S đặt vuông góc với đường sức. S n B Vậy ý nghĩa của từ thông là người ta dùng khái niệm từ thông để diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó. Hãy làm việc theo nhóm trong vòng 1 phút trả lời câu C2 SGK. b. Ý nghĩa của từ thông II. Khái niệm từ thông c) Đơn vị của từ thông: Φ = BScosα Từ công thức các em có thể cho thầy biết đơn vị của từ thông là gì? Ngoài ra trong hệ SI thì Φ con có đơn vị là (Wb) ⇒Theo công thức Φ là: T.m2 ⇒ 1 Wb = 1T.m2 II. Khái niệm từ thông III. Hiện tượng cảm ứng điện từ a. Dòng điện cảm ứng. Vậy doøng ñieän xuaát hieän khi coù söï bieán ñoåi töø thoâng qua maïch ñieän kín goïi laø doøng ñieän caûm öùng. N S 0 Trong TN 1 và 2 khi nào thì trong mạch xuất hiện dòng điện? Mỗi khi từ thông biến thiên thì trong mạch xuất hiện dòng điện. III. Hiện tượng cảm ứng điện từ. b. Suất điện động cảm ứng. Trong TN 1 và 2: Khi có sự xuất hiện của dòng điện trong mạch kín thì trong mạch phải tồn tạicái gì để sinh ra dđ đó?một suất điện động. Suất điện động này gọi là suất điện động cảm ứng. khi nào thì trong mạch xuất hiện của suất điện động cảm ứng? có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. Vậy các em cho thầy biết hiện tượng cảm ứng điện từ xuất hiện khi nào? TL: Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua mạch biến thiên Hiện tượng cảm ứng điện từ được Fa-ra-đây phát minh và công bố năm 1831. III. Hiện tượng cảm ứng điện từ. b. Suất điện động cảm ứng. IV. Chiều dòng điện cảm ứng. Định luật Len-xơ. Mục đính TN: Tìm quy luật Về chiều của dòng điện cảm ứng. Dụng cụ TN: – Cuộn dây. – Nam Châm Lại gần ống dây từ thông tăng. Ra xa ống dây từ thông giảm. –Điện kế và pin. Phương án TN: đưa cực bắc của NC lại gần hoặc xa, đưa cực nam của NC lại gần hoặc xa. a. Thí nghiệm (TN): ™Đưa cực bắc của NC lại gần ống dây: ™Đưa cực bắc của NC ra xa ống dây: N S G IV. Chiều dòng điện cảm ứng. Định luật Len-xơ. a. Thí nghiệm (TN): SN G ™Đưa cực nam của NC lại gần ống dây: ™Đưa cực nam của NC ra xa ống dây: IV. Chiều dòng điện cảm ứng. Định luật Len-xơ. a. Thí nghiệm (TN): ¾ Φ tăng. ¾ ¾ chống lại sự tăng Φ. ™Đưa cực bắc của NC lại gần ống dây: BBC rr ↑↓ cB r ™Đưa cực bắc của NC ra xa ống dây: 9 Φ giảm. 9 9 chống lại sự giảm Φ.cB r BBC rr ↑↑ N S GIc CB r B r SN GIc CB r B r ¾ Φ tăng. ¾ ¾ chống lại sự tăng Φ. ™Đưa cực nam của NC lại gần ống dây: BBC rr ↑↓ cB r ™Đưa cực nam của NC ra xa ống dây: 9 Φ giảm. 9 9 chống lại sự giảm Φ.cB r BBC rr ↑↑ Kết quả TN: – (1) Cực Bắc NC đưa vào→Ф↑ ta thấy – (2) Cực Bắc NC đưa ra→Ф↓ ta thấy – (3) Cực Nam NC đưa vào→Ф↑ ta thấy – (4) Cực Nam NC đưa ra→Ф↓ ta thấy b. Nhận xét TN: – (1) và (3)→Ф↑ ta thấy – (2) và (4)→Ф↓ ta thấy BBC rr ↑↓ BBC rr ↑↑ BBC rr ↑↓ BBC rr ↑↑ BBC rr ↑↓ BBC rr ↑↑ IV. Chiều dòng điện cảm ứng. Định luật Len-xơ. a. Thí nghiệm (TN): b. Nhận xét TN: – (1) và (3)→Ф↑ ta thấy – (2) và (4)→Ф↓ ta thấy BBC rr ↑↓ BBC rr ↑↑ Vậy khi có DĐCƯ nó tạo ra có tác dụng gì?cB rTL: Khi có DĐCƯ nó tạo ra có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông. cB r c) Định luật Len-xơ:Vậy từ kết luân trên em nào có thể đưa ra ĐL Len-xơ? Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó. Các em đọc và trả lời câu C3 SGK cho thầy? IV. Chiều dòng điện cảm ứng. Định luật Len-xơ. Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch. a. Định luật Fa-ra-đây: IV. Định luật Fa-ra-đây về cảm ứng điện từ. b. Biểu thức: Nếu trong thời gian ∆t đủ nhỏ, từ thông qua mạch biến thiên 1 lượng ∆Ф thì gọi là tốc độ biến thiên của từ thông. Gọi là độ lớn của suất điện động cảm ứng. tΔ ΔΦ ce Vậy từ ĐL Fa-ra-đây ta được biểu thức như thế nào? Hãy đọc cho thầy biểu thức đó. Ta được biểu thức: b. Biểu thức: t kec Δ ΔΦ= Trong hệ SI k=1, nếu kể đến ĐL Len-xơ thì ta viết lại biểu thức trên như thế nào: k: là hệ số tỉ lệ. t ec Δ ΔΦ−= Dấu trừ (-) biểu thị ĐL len-xơ Trong trường hợp khung dây có N vòng thì: t Nec Δ ΔΦ−= Ф: là từ thông qua diện tích giới hạn bởi một vòng dây. IV. Định luật Fa-ra-đây về cảm ứng điện từ. Moät hình vuoâng caïnh 5 cm, ñaët trong töø tröôøng ñeàu coù caûm öùng töø B = 4.10-4 T. Töø thoâng qua hình vuoâng ñoù baèng 10-6 Wb. Tính goùc hôïp bôûi vectô caûm öùng töø vaø vectô phaùp tuyeán vôùi hình vuoâng ñoù. Choïn ñaùp soá đuùng : a) α = 300 b) α = 450 c) α = 00 d) α = 600 Baøi toaùn 1 CUÛÛNG COÁÁ CUÛÛNG COÁÁBaøi toaùn 2 Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong mạch (c) các thí nghiệm sau: a. Quay NC từ phương thẳng đứng xuống phương nằm ngang: b.Mach (c) quay c. Quay NC quay liên tục: S N S N (c) S N (c) S N(c) d. Cho NC rơi từ x đến x’: S N ( c ) x x’