Giáo án Vật lý 11 Bài 25: Tự cảm

BÀI 25: TỰ CẢM Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Nắm được đặc điểm từ thông riêng của một mạch kín. - Nêu được khái niệm về hiện tượng cảm ứng điện từ. - Lập được biểu thức xác định suất điện động tự cảm. 2) Kỹ năng: - Nhận diện được cuộn cảm ứng trong các thiết bị điện. - Giải các bài tập cơ bản về hiện tượng tự cảm và năng lượng từ trường. 3) Thái độ: Biết liên hệ hiện tượng tự cảm trong thực tế. II. CHUẨN BỊ: 1) Giáo viên: Các thí nghiệm về tự cảm. 2) Học sinh: Ôn lại phần cảm ứng điện từ và suất điện động cảm ứng. III. Hoạt động dạy học: Ổn định lớp. Hoạt động dạy học: Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung Hoạt động 1: Đặt vấn đề vào bài: Như ta đã biết hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng. Hôm nay chúng ta xét một loại hiện tượng cảm ứng điện từ đặc biệt là hiện tượng tự cảm. Để hiểu về hiện tượng này chúng ta vào bài học hôm nay. Hoạt động 2: Tìm hiểu về từ thông riêng của một mạch kín. Giả sử có một mạch kín I trong đó có dòng điện i, dòng điện i này gây ra từ trường, từ trường này gây ra từ thông qua I được gọi là từ thông riêng của mạch. Do đó từ thông tỉ lệ với cảm ứng từ do I gây ra, nghĩa là tỉ lệ với i. =Li (1) Yêu cầu HS đọc ví dụ SGK và hoàn thành câu C1. + Gợi ý: Dựa vào biểu thức (1) và ta tim được biểu thức tính L. Ống dây có độ tự cảm L được gọi là ống dây tự cảm hay cuộn cảm. L = với hệ số được gọi là đô từ thẩm. =Li Trong đó: : Wb i: A L: độ tự cảm đơn vị Henry (H) + Ta có B= Từ =Li và Với = 0 nên cos= 1 = = Từ thông riêng của một mạch kín =Li Trong đó: : Wb i: A L: độ tự cảm đơn vị Henry (H) + L phụ thuộc vào cấu tạo và kích thước của mạch + Ký hiệu của L khi gặp trong mạch điện: L Độ tự cảm: L = Độ tự cảm của ống dây có lõi sắt: L = Hoạt động 3: Tìm hiểu hiện tượng tự cảm. + Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch đươc gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch. + Hiện tượng tự cảm trong mạch điện xoay chiều và một chiều khác nhau ở chỗ nào? Tiến hành thí nghiệm ở ví dụ 1. Yêu cầu học sinh hiện tượng sáng lên của hai đèn và giải thích kết quả thí nghiệm. + Gợi ý: Xét sự biến thiên từ thông trong ống dây khi đóng khóa K, dòng điện tự cảm có tác dụng chống lại sự biến thiên đó sẽ có tác dụng lên đèn 2 như thế nào? Tiếp tục tiến hành thí nghiệm ở ví dụ 2. Yêu cầu học sinh hiện tượng của đèn Neon và giải thích kết quả thí nghiệm + Gợi ý: Xét sự biến thiên từ thông trong ống dây khi ngắt khóa K, dòng điện tự cảm có tác dụng chống lại sự biến thiên đó sẽ có tác dụng lên đèn như thế nào? + Dòng điện một chiều: hiện tượng tự cảm xảy ra khi đóng và ngắt mạch. + Dòng điện xoay chiều: hiện tượng tự cảm luôn luôn xảy ra vì cường độ dòng điện xoay chiều biến thiên liên tục theo thời gian. Hiện tượng: + Đèn 1: sáng lên ngay + Đèn 2: sáng lên từ từ Giải thích: Khi đóng khóa K, dòng điện qua đèn 2 và ống dây tăng đột ngột, trong ống dây xảy ra hiện tượng tự cảm, dòng điện tự cảm có tác dụng chống lại sự tăng từ thông do đó dòng điện qua L và đèn 2 tăng lên từ từ. Hiện tượng: Đèn Neon lóe sáng lên rồi mới tắt. Giải thích: Khi ngắt khóa K, dòng điện qua đèn giảm đột ngột làm từ thông qua ống dây cũng giảm đột ngột, trong ống dây xảy ra hiện tượng tự cảm, dòng điện tự cảm có tác dụng chống lại sự giảm từ thông đó, do đó dòng điện qua đèn tăng vọt lên trước khi tắt. II. Hiện tượng tự cảm. 1. 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 từ thông qua mạch đươc gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch. + Dòng điện một chiều: xảy ra khi đóng và ngắt mạch +Dòng điện xoay chiều: luôn luôn xảy ra vì i biến thiên theo t 2. Một số ví dụ về hiện tượng tự cảm. a. Ví dụ 1: + Đèn 1: sáng lên ngay + Đèn 2: sáng lên từ từ b. Ví dụ 2. Hiện tượng: Đèn Neon lóe sáng lên rồi mới tắt. Hoạt động 4:Tìm hiểu suất điện động tự cảm. Sự xuất hiện hiện tượng tự cảm nghĩa là trong mạch tồn tại một suất điện động tự cảm. Gọi HS rút ra công thức xác định suất điện động tự cảm. Từ thông riêng với L= const hãy tìm Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm ( đọc thêm). Ứng dụng của hiện tuông tự cảm. Hiện tượng tự cảm có nhiều ứng dụng quan trọng trong mạch điện xoay chiều như cuộn cảm trong mạch điện xoay chiều có mạch dao động và các máy biến áp. Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong nạch. III.Suất điện động tự cảm: Định nghĩa. etc có đơn vị là Vôn (V) * Phát biểu: Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong nạch. IV. Ứng dụng của hiện tượng tự cảm. Cuộn cảm trong mạch điện xoay chiều có mạch dao động và các máy biến áp. Củng cố bài học: Hướng dãn HS nhắc lại kiến thức trọng tâm của bài đã được tóm tắt ở cuối bài. Học bài và làm bài tập về nhà 6,7/157 của SGK.