Giáo án Vật lý lớp 11 bài 23: Từ thông. Cảm ứng điện từ

BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ. I. MỤC TIÊU: - Kiến thức: + Phát biểu được định nghĩa từ thông, ý nghĩa của từ thông. + Xác định được điều kiện xuất hiện hiện tượng cảm ứng điện từ. + Vận dụng được định luật Len-xơ. + Giải thích được dòng điện Fu-cô. - Kỹ năng: + Nhận biết được sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng trong mạch kín. + Giải các bài tập liên quan đến từ thông và hiện tượng cảm ứng điện từ. + Kĩ năng xác định chiều dòng điện, kĩ năng làm thí nghiệm. - Thái độ: + Nghiêm túc, phát biểu ý kiến góp phần xây dựng nội dung bài học. + Làm thí nghiệm theo sự hướng dẫn của giáo viên. II. PHƯƠNG PHÁP & PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC: 1. Phương pháp: - Dạy học thực nghiệm. - Diễn giảng. 2. Phương tiện: - Tài liệu: Giáo án, SGK Vật lý 11. - Chuẩn bị thiết bị, đồ dùng dạy học: nam châm, cuộn dây, điện kế và dây nối, đồ dùng mô phỏng đường sức từ. III. NỘI DUNG & TIẾN TRÌNH LÊN LỚP: 1. Kiểm tra bài cũ: (không kiểm tra) 2. Giới thiệu bài mới: Ta đã biết dòng điện gây ra từ trường. Ngược lại, từ trường có sinh ra dòng điện không? Nếu có thì trong điều kiện nào? Để trả lời cho thắc mắc trên chúng ta đi vào Bài 23: Từ thông. Cảm ứng điện từ. 3. Dạy bài mới: HOẠT ĐỘNG CỦA HS HOẠT ĐỘNG CỦA GV GHI BẢNG Hoạt động 1: Từ thông - Để có từ trường ta dùng nam châm. - Dùng ampe kế để kiểm tra có dòng điện hay không. - Làm TN và quan sát kết quả + Kim điện kế lệch + Kim điện kế lệch ® có dòng điện trong vòng dây + Kim điện kế đứng yên ® không có dòng điện trong vòng dây. - Có. - Từ trường phải biến đổi. + Vòng dây lớn hơn thì số ĐST tăng. + Vòng dây nhỏ hơn thì số ĐST giảm. + Kim điện kế lệch nhiều hơn khi sử dụng 2 thanh NC vì khi dùng 2 NC từ trường sẽ mạnh hơn. + Kim điện kế lệch ít hơn khi dịch chuyển vuông góc. Do ĐST gửi qua vòng dây ít hơn. - Diện tích vòng dây, - Góc hợp bởi cảm ứng từ và vec-tơ pháp tuyến của khung dây. - Cảm ứng từ. - Từ công thức, nếu S = 1m2, B = 1T, α = 0 thì Φ = 1 Tm2. - Trong hệ SI từ thông có đơn vị là Wêbe. Kí hiệu là Wb. =>1Wb = 1 Tm2 [Tm2] là đơn vị dẫn xuất của từ thông. Khi α > 900 thì Φ < 0 Khi α 0. Khi α = 90o thì Φ = 0. Khi α = 0 thì Φ = B.S. - Đại lượng đại số vì từ thông có thể dương, âm và bằng 0 Tạo Từ trường ® dòng điện? Theo như kiến thức các em đã học hãy cho biết chúng ta cần sử dụng dụng cụ gì để: + tạo ra từ trường. + dụng cụ nào để biết có dòng điện. - Yêu cầu một HS lên làm TN theo 3 trường hợp sau: TH1: NC dịch chuyển ra xa ống dây TH2: NC dịch chuyển lại gần vòng dây. TH3: NC đứng yên trong vòng dây. - Vậy từ trường có sinh ra dòng điện hay không. - Nếu nói có thì tại sao TH3 không xuất hiện dòng điện? Vậy thì phải kèm theo điều kiện gì? Khi từ trường biến đổi có nghĩa là đường sức từ xuyên qua vòng dây biến đổi thì trong vòng dây sẽ xuất hiện dòng điện. Để đặc trưng cho sự thay đổi số đường sức từ xuyên qua vòng dây người ta đưa ra khái niệm Từ thông - Từ thông phụ thuộc vào những yếu tố nào? - Nếu thay đổi vòng dây có diện tích lớn (nhỏ) hơn thì số ĐST gửi qua vòng dây sẽ như thế nào? - Khi ta sử dụng 2 thanh nam châm chữ I thì kim điện kế lệch nhiều hay ít. Tại sao? - Nếu để thanh nam châm dịch chuyển theo hướng xéo không vuông góc với mp vòng dây, kim điện kế lệch thế nào? - Vậy từ thông phụ thuộc vào những đại lượng nào? - Người ta đã đưa ra công thức tính từ thông Φ - Dựa vào công thức tính từ thông, hãy cho biết đơn vị của từ thông là gì? - Trong hệ SI, đơn vị từ thông là gì? - Có bao nhiêu trường hợp xảy ra đối với góc α ? Ứng với mỗi trường hợp đó thì từ thông Φ có giá trị như thế nào? - Qua bốn trường hợp trên hãy cho biết từ thông là đại lượng véc-tơ hay đại số. Vì sao? => Để biết mục đích đưa ra khái niệm từ thông để làm gì thì chúng ta đi vào phần tiếp theo. I. Từ thông 1. Định nghĩa 2. Đơn vị đo từ thông Trong hệ SI từ thông có đơn vị là Wêbe. Kí hiệu: Wb. Hoặc từ công thức, nếu S2 = 1m2, B = 1T, α = 0 thì Φ = 1Tm2. Hoạt động 2 Hiện tượng cảm ứng điện từ 1. Thí nghiệm: 2. Kết luận: Trong thí nghiệm trên hiện tượng xuất hiện dòng điện trong vòng dây người ta gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. Dòng điện đó gọi là dòng điện cảm ứng. II. Hiện tượng cảm ứng điện từ 1. Thí nghiệm: 2. Kết luận: - Mỗi khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên thì trong mạch kín (C) xuất hiện dòng điện cảm ứng. - Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong (C) gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. Hoạt động 3: Định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng Ghi nhận định luật Hs trả lời Phát biểu: Khi từ thông qua (C) biến thiên do kết quả của một chuyển động nào đó thì từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói trên. - Đã là dòng điện thì phải có chiều, dòng điện cảm ứng cũng vậy. - Chiều của dòng điện cảm ứng được xác định bởi định luật Len-xơ. - Biểu diễn định luật thành sơ đồ. Yêu cầu học sinh thực hiện C3. Giới thiệu trường hợp từ thông qua (C) biến thiên do kết quả của chuyển động. III. Định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng Khi từ thông qua (C) biến thiên do kết quả của một chuyển động nào đó thì từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói trên. Hoạt động 4: Dòng điện fu-cô (Foucault) Quan sát thí nghiệm và rút ra nhận xét Học sinh làm việc nhóm và cử đại diện giải thích từng thí nghiệm. Đọc SGK và trả lời câu hỏi của giáo viên đưa ra. Giới thiệu hình vẽ 23.6 và thí nghiệm 1,2. Yêu cầu học sinh làm việc nhóm: + Giải thích 2 thí nghiệm. + Đọc sgk và liệt kê các tính chất, công dụng của dòng điện Fu-cô. IV. Dòng điện fu-cô (foucault) 1. Thí nghiệm 1 2. Thí nghiệm 2 3. Giải thích 4. Tính chất và công dụng của dòng điện Fu-cô - Gây lực hãm điện từ. - Gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt. - Ứng dụng trong bộ phanh điện từ của ôtô. - Ứng dụng nhiều trong lĩnh vực: công tơ điện, máy điện từ, máy biến áp,... IV. CỦNG CỐ KIẾN THỨC: Câu hỏi trắc nghiệm Câu 1: Từ thông được tính theo biểu thức: A. ∅=BScosαB. ∅=BSsinαC. ∅=BScosα. D. ∅=BSsinα. Câu 2: Một khung dây dẫn hình vuông cạnh 10cm nằm trong từ trường đều B=0,5Tcó từ thông . Tìm góc hợp bởi và mặt phẳng khung dây. A. B.600 C.450 D.900 Câu 3: Chọn phát biểu đúng.Dòng điện cảm ứng: A. xuất hiện trong cuộn dây dẫn kín trong thời gian có sự biến thiên của các đường cảm ứng từ qua tiết diện S của cuộn dây. B. xuất hiện trong cuộn dây dẫn kín khi có các đường cảm ứng gửi qua tiết diện S của cuộn dây. C. càng lớn khi tiết diện của cuộn dây càng nhỏ. D. tăng khi số lượng cảm ứng từ gửi qua tiết diện S của cuộn dây tăng và giảm khi các đường cảm ứng từ gửi qua tiết diện S của cuộn dây giảm. Câu 4: Dòng điện cảm ứng trong mạch kín có chiều: A. sao cho từ trường cảm ứng có chiều chống lại sự biến thiên từ thông ban đầu qua mạch. B. hoàn toàn ngẫu nhiên. C. sao cho từ trường cảm ứng luôn cùng chiều với từ trường ngoài. D. sao cho từ trường cảm ứng luôn ngược chiều với từ trường ngoài. Câu 5: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dòng điện Fu-cô A. Hiện tượng xuất hiện dòng điện Fu-cô cũng là hiện tượng cảm ứng điện từ. B. Chiều của dòng điện Fu-cô cũng được xác định bằng định luật Jun-Lenxơ C. Dòng điện Fu-cô được sinh ra ở trong khối vật dẫn khi vật dẫn chuyển động trong từ trường. D. Dòng điện Fu-cô trong lõi sắt của máy biến thế là dòng điện hao phí.