Luận văn Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức chương Cảm ứng điện từ vật lí 11 theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm nhằm phát huy tính tích cực, tự chủ, bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh

àm: - Để nam châm ở các vị trí khác nhau * Mỗi cá nhân tự suy luận logic. Từ trường có thể sinh ra dòng điện. * HS nêu phương án của mình. * Các nhóm HS tiến hành thí nghiệm theo nhóm như gợi ý của GV. 55 xung quanh cuộn dây. - Cho nam châm chuyển động so với cuộn dây theo các cách khác nhau. * Hướng dẫn HS thảo luận: - Từ trường có thể tạo ra dòng điện được không? Trong điều kiện nào? Vấn đề gì cần nghiên cứu tiếp. * Sau khi các nhóm tiến hành thí nghiệm, mổi nhóm cử đại diện trình bày kết quả trước lớp: Câu trả lời mong đợi ở HS (giả thuyết1) từ trường không tạo ra được dòng điện. Một số trường hợp từ trường có thể sinh ra dòng điện. Cần nghiên cứu trong điều kiện nào thì từ trường mới sinh ra dòng điện. Hoạt động 2: Nghiên cứu trong điều kiện nào thì từ trường sinh ra dòng điện? * Yêu cầu HS đưa ra nhận xét ban đầu (mang tính chất dự đoán). * Yêu cầu HS tiếp tục làm thí nghiệm để tìm xem có trường hợp nào nam châm chuyển động so với ống dây nhưng dòng điện không xuất hiện? * Yêu cầu HS tiếp tục làm thí nghiệm để tìm xem có trường hợp nào không có chuyển động của nam châm so với cuộn dây mà vẫn có dòng điện xuất hiện? *Gợi ý: Thay nam châm vĩnh vữu bằng nam châm điện và bố trí như hình 2. - Điều gì xảy ra khi bật hoặc tắt công tắc của nam châm điện? - Vậy dự đoán: nguyên nhân xuất hiện dòng điện trong cuộn dây là do sự chuyển động tương đối của nam châm so với cuộn dây là chưa tổng quát. Cần * Dự đoán của HS: (giả thuyết 2) dòng điện xuất hiện trong cuộn dây khi nam châm chuyển động tương đối so với cuộn dây. * Các nhóm tiến hành thí nghiệm để tìm câu trả lời bên. * Kết quả mong đợi: Khi nam châm quay xung quanh một trục trùng với trục của cuộn dây thì không có dòng điện xuất hiện K E * HS bố trí dụng cụ như hình trên, và tiến hành thí nghiệm. * Kết quả: Khi bật hoặc tắt công tắc 56 xây dựng giả thuyết mới. của nam châm điện thì trong cuộn dây cũng xuất hiện dòng điện. Hoạt động 3: Xây dựng giả thuyết mới dựa trên mô hình đường cảm ứng từ xuyên qua cuộn dây trong các trường hợp trên. * Yêu cầu HS phân tích chi tiết lại những trường hợp làm xuất hiện dòng điện trong ống dây xem từ trường của nam châm có biến đổi gì so với ống dây. * Gợi ý: Có thể biểu diễn từ trường bằng mô hình gì? * Hãy sử dụng mô hình đó để tìm hiểu những biến đổi của từ trường? (Số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây thay đổi như thế nào?) * Hãy đưa ra giả thuyết mới về điều kiện xuất hiện dòng điện trong ống dây? * Làm việc theo nhóm tìm câu trả lời: * Có thể biểu diễn từ trường bằng mô hình đường sức từ. * Trong những thí nghiệm trên khi số đường sức từ xuyên quaống dây biến dổi thì trong ống dây xuất hiện dòng điện. * Thảo luận nhóm đưa ra giả thuyết 3: Dòng điện trong ống dây xuất hiện khi có sự thay đổi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của ống dây Hoạt động 4: Phát biểu khái niệm “từ thông” * Thông báo: Cần một khái niệm để diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó. * Yêu cầu HS đọc SGK, mục 2 để tìm ra khái niệm mới theo: - Định nghĩa khái niệm: - Giải thích các đại lượng. * Làm việc cá nhân: đọc SGK. * Khái niệm từ thông (cảm ứng từ thông): Là đại lượng được định nghĩa theo công thức: B.S.cos   (2.1) 57 - Đơn vị các đại lượng trong hệ SI. - Ý nghĩa vật lý của khái niệm. * X¸c nhËn ý kiÕn ®óng. §Ò nghÞ HS ghi nhËn. Trong đó: B: cảm ứng từ của từ trường đều (T) S: diện tích của mặt phẳng đặt trong từ trường đều (m2 )  : góc hợp bởi Br và pháp vector nr của S (rad)  : từ thông qua diện tích S (wb) * Ghi nhận hoặc đánh dấu ở SGK 1. Từ thông: * Từ thông qua diện tích S là đại lượng vật lý được xác định bằng công thức cosBS   (2.1). * Khi 1 trong 3 yếu tố: B hoặc S hoặc  thay đổi thì  thay đổi. Họat động 5: Hình thành các khái niệm : dòng điện cảm ứng, suất điện động cảm ứng, hiện tượng cảm ứng từ. * Dựa trên khái niệm từ thông hãy phát biểu lại giả thuyết thứ 3. * Cần kiểm tra giả thuyết 3. * Gợi ý: dựa vào công thức (2.1) suy ra những cách biến đổi từ thông? * Thực hiện thí nghiệm theo những cách biến đổi từ thông xem có xuất hiện dòng điện trong ống dây không. * GV tiến hành thí nghiệm biểu diễn theo đề xuất của HS để kiểm tra giả thuyết 3 trong 3 trường hợp. * Kết luận về tính đúng đắn của giả thuyết 3. * Làm việc cá nhân Khi từ thông qua ống dây biến đổi thì trong dây xuất hiện dòng điện. * Làm việc cá nhân Những cách biến đổi từ thông: - Biến đổi B: đưa NC lại gần hoặc ra xa ống dây, thay đổi I của NC điện. - Biến đổi S: bóp bẹp hoặc kéo căng ống dây. - Biến đổi  : cho ống dây quay quanh một trục của NC. 58 * Thông báo: dòng điện xuất hiện trong những trường hợp trên gọi là dòng điện cảm ứng. * Yêu cầu HS đọc SGK mục 3a để phát biểu chính xác định nghĩa dòng điện cảm ứng. * Thông báo: Trong mạnh điện kín có dòng điện thì trong mạch phải tồn tại suất điện động. Suất điện động sinh ra trong ống dây ở các trường hợp trên là suất điện động cảm ứng. * Yêu cầu HS đọc SGK mục 3b để định nghĩa khái niệm suất điện động cảm ứng? * Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? * Xác nhận ý kiến đúng. Đề nghị HS ghi nhận. * Làm việc cá nhân: đọc SGK, phát biểu định nghĩa dòng điện cảm ứng trước lớp. * Làm việc cá nhân: đọc SGK phát biểu định nghĩa suất điện động cảm ứng. * Làm việc cá nhân: Phát biểu trước lớp. * Ghi nhận hoặc đánh dấu ở SGK. 2. Hiện tượng cảm ứng điện từ: Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. Hoạt động 6: Tổng kết bài học ( hÕt tiÕt 58 ). * Đề nghị HS trả lời các câu hỏi: + Khi đóng hay mở ngắt điện trong thí nghiệm thì kim điện kế có lệch khỏi vạch 0 không? Giải thích. + Từ thông qua diện tích S bằng số đường sức từ qua diện tích đó. Nói thế đúng hay sai? * Giao nhiệm vụ về nhà: 59 Ôn lại các kiến thức: - Chiều dòng điện. - Hiện tượng cảm ứng điện từ. - Quy tắc nắm bàn tay phải. - Quy tắc kim đồng hồ. TiÕt 59 b) Đơn vị kiến thức 2: chiều dòng điện cảm ứng. Định luật Lenz Hoạt động 1: Phát biểu vấn đề nghiên cứu. Hoạt động của GV Hoạt động của HS * Khi từ thông qua diện tích S giới hạn bởi một mạch điện kín biến thiên thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng. * Khi nói đến dòng điện ta cần quan tâm đến những đại lượng nào? * Vậy cần nghiên cứu tiếp vấn đề gì? * GV kết luận: trước hết, chúng ta sẽ nghiên cứu chiều của dòng điện cảm ứng. Vấn đề cường độ dòng điện cảm ứng sẽ nghiên cứu sau. * HS làm việc cá nhân: * Câu trả lời mong đợi: - Cường độ dòng điện, chiều dòng điện. - Cần tìm cường độ dòng điện cảm ứng, chiều dòng điện cảm ứng. Hoạt động 2: Xây dựng giả thuyết. * Dòng điện cảm ứng có chiều như thế nào? * Gợi ý: sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng gắn với sự thay đổi của đại lượng nào? - Chiều dòng điện cảm ứng có thể phụ thuộc vào đại lượng nào? Phụ thuộc * Có thể HS chưa tìm được câu trả lời cho vấn đề này. * Làm việc cá nhân: * Có thể HS sẽ đưa ra những câu trả lời: - Chiều của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào chiều của Br 60 như thế nào vào đại lượng đó? - Chiều của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào sự biến thiên từ thông Hoạt động 3: Tìm phương án kiểm tra và tiến hành thí nghiệm kiểm tra giả thuyết trên. * Để ghi nhận chiều dòng điện trong ống dây, trước hết cần nối 2 cực của nguồn điện 1 chiều với ống dây ghi lại loại đèn sáng (màu xanh hay đỏ). Vẽ ra chiều dòng điện trong ống dây trường hợp này. Đảo cực nguồn điện. Thao tác lại các bước trên. * Yêu cầu các nhóm đề xuất phương án xác định sự phụ thuộc của dòng điện cảm ứng vào chiều của ngB r . * Trường hợp HS lúng túng chưa đưa ra được phương án thí nghiệm thì GV gợi ý: - Những thí nghiệm nào xuất hiện dòng điện cảm ứng? Cần ghi nhận lại điều gì từ những thí nghiệm đó? * Hoạt động nhóm theo hướng dẫn của GV * Kết quả mong đợi: - Các nhóm phải ghi lại được chiều dòng điện trong ống dây tương ứng với mỗi loại đèn màu sáng. * HS thảo luận nhóm đưa ra phương án * Kết quả mong đợi: Tiến hành lần lượt các thí nghiệm: TN1: N S đưa cực nam của nam châm lại gần ống dây. Vẽ ngB r của nam châm, quan sát loại đèn màu sáng biểu diễn chiều của dòng điện cảm ứng. TN2: S N đưa cực bắc của nam châm lại gần ống dây Vẽ ngB r của nam châm, quan sát loại đèn màu sáng, biểu diễn chiều của dòng điện cảm ứng 61 * Từ những kết quả thí nghiệm, hãy rút ra kết luận về sự phụ thuộc chiều của TN3: N S đưa cực nam của nam châm ra xa ống dây. Vẽ ngB r của nam châm, quan sát loại đèn sáng. Biểu diễn chiều của dòng điện cảm ứng TN4: S N đưa cực bắc của nam châm ra xa ống dây. Vẽ ngB r của nam châm, quan sát loại đèn màu sáng biểu diễn chiều của dòng điện cảm ứng. TN5: K E cB r B r Đóng khóa K của NC điện. Vận dụng quy tắc nắm tay phải xác định ngB r của nam châm điện. Quan sát loại đèn sáng. Biểu diễn chiều của dòng điện cảm ứng trong ống dây TN6: K E cB r B r Vẽ chiều của dòng điện. Ngắt khóa K của nam châm điện. Quan sát loại đèn sáng. Biểu diễn chiều của dòng điện cảm ứng trong ống dây HS sẽ lúng túng *Làm việc nhóm: vẽ chiều của Bc trong 62 dòng điện cảm ứng với chiều của ngB r . *Gợi ý: hãy tìm chiều của cB r do dòng điện cảm ứng sinh ra trong các trường hợp trên. Nhận xét gì về chiều của cB r và ngB r . - Khi đưa nam châm lại gần hoặc đóng khóa K của nam châm thì ngB r có thay đổi gì không? Từ thông qua tiết diện của ống dây thay đổi như thế nào? - Khi đưa nam châm ra xa hoặc ngắt khóa K của nam châm điện thì ngB r có thay đổi gì không? Từ thông qua tiết diện của ống dây thay đổi như thế nào? * Yêu cầu HS đưa ra kết luận chung nhất. các trường hợp thí nghiệm. Rút ra kết luận: - Khi đưa nam châm lại gần hoặc đóng khóa K của nam châm điện thì cB r  ngB r - Khi đưa nam châm ra xa hoặc ngắt khóa K của nam châm điện thì cB r  ngB r ngB r tăng  qua tiết diện S của dây tăng. ngB r giảm  qua tiết diện S của dây giảm. - Khi  tăng thì dòng điện cảm ứng có chiều sao cho cB r do nó sinh ra ngược với ngB r - Khi  giảm thì dòng điện cảm ứng có chiều sao cho cB r do nó sinh ra cùng chiều với ngB r Hoạt động 4: Đối chiếu kết quả thí nghiệm với giả thuyết và rút ra kết luận chung nhất. 63 * Yêu cầu HS đưa ra kết luận tổng quát hơn. * X¸c nhËn ý kiÕn ®óng. §Ò nghÞ HS ghi nhËn. *Định luật: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó. * Ghi nhận hoặc đánh dấu ở SGK 3. Chiều dòng điện cảm ứng. Định luật Len-xơ: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó. Hoạt động 5: Vận dụng kết luận trên để xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong một số trường hợp. * Phát bìa cứng trên đó có dán phiếu học tập theo nhóm(số 2) cho các nhóm. * GV nhận xét kết quả của HS. *Làm việc theo nhóm sau đó trình bày kết quả trước lớp. c) Đơn vị kiến thức 3: Xây dựng định luật Faraday về cảm ứng điện từ Hình thức tổ chức dạy học: GV hướng dẫn cả lớp tham gia xây dựng kiến thức. * Đặt vấn đề: Ở những bài trước chúng ta nghiên cứu hiện tượng cảm ứng điện từ chủ yếu về mặt định tính. Có thể tính cường độ dòng điện cảm ứng được không? * Sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín tương đương với sự tồn tại một nguồn điện trong mạch đó. Suất điện động của nguồn này gọi là suất điện động cảm ứng. * Vậy suất điện động cảm ứng là gì? * Có thể diễn đạt câu trả lời bằng các 64 * Xác nhận ý kiến đúng. Kết luận. cách khác nhau. * Ghi nhận. 4. Suất điện động cảm ứng. a. Định nghĩa: Suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín gọi là suất điện động cảm ứng. * Độ lớn của suất điện động cảm ứng có phụ thuộc vào sự biến thiên từ thông không? Nếu có thì phụ thuộc thế nào? * Để kiểm tra dự đoán chúng ta lặp lại các thí nghiệm đã làm nhưng quan tâm tới sự phụ thuộc cường độ dòng điện cảm ứng vào sự biến thiên từ thông. * Làm thí nghiệm minh họa. * Đề nghị HS đưa ra kết luận cho hai câu trả lời và thông báo kết luận đó đã được Faraday tìm ra từ năm 1831. * Dựa vào kết quả thí nghiệm đã làm đưa ra dự đoán: - Có hoặc không. - Từ thông thay đổi “càng nhiều” thì suất điện động càng lớn. * Quan sát thí nghiệm để kiểm tra dự đoán. * Kết luận: Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch điện kín tỷ lệ với tốc độ biến thiến của từ thông qua mạch. * Ghi bài hoặc đánh dấu ở SGK. b. Định luật Faraday về cảm ứng điện từ. Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỷ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch. * Hỏi: Có thể mô tả mối liên hệ giữa độ lớn suất điện động cảm ứng với độ biến thiên từ thông bằng một biểu thức toán học nào? * Hướng dẫn HS xây dựng lập luận. * Làm việc cá nhân, diễn tả định luật Faraday về hiện tượng cảm ứng điện từ bằng biểu thức toán học, qua các lập luận: - Ở thời điểm 1t từ thông qua mạch kín là 1 . 65 * Thông báo: + Trong hệ SI, hệ số tỷ lệ k = 1. + Kể đến chiều của suất điện động cảm ứng thì: ce t    . + Nếu mạch điện là một khung dây N vòng thì tương đương một bộ nguồn gồm N cái có suất điện động bằng nhau mắc nối tiếp nên ce N t    . * Kết luận. - Ở thời điểm 2t từ thông qua mạch kín là 2 . - Sau khoảng thời gian 2 1t t t   từ thông biến thiên 1 lượng 2 1    . - Tỷ số t   cho biết lượng từ thông biến thiên trong một đơn vị thời gian, suy ra t   là tốc độ biến thiên từ thông. - Do đó | | | |ce k t   * Ghi nhận. c. Công thức tính suất điện động cảm ứng trong mạch điện kín ce N t    (2.2) Hoạt động 2: Vận dụng định luật Faraday xác định suất điện động cảm ứng trong mạch kín trong một số trường hợp. * Phát cho mỗi nhóm 1 bảng bìa cứng lớn (60cm x 80cm) có dán sẵn phiếu * Các nhóm HS hoạt động theo mỗi yêu cầu của GV. 66 học tập nhóm (số 3). * Yêu cầu mỗi nhóm thảo luận để tìm độ lớn suất điện động trong các trường hợp đã nêu trong phiếu học tập. Gọi 1 HS bất kỳ trong 1 nhóm giải thích cách làm của nhóm. * Nhận xét về cách giải của các nhóm. *Mỗi nhóm ghi bảng kết quả của nhóm mình lên bảng lớn. *Trình bày phương pháp giải của nhóm. Hoạt động 3: Tổng kết 2 đơn vị kiến thức (2) và (3). * Giao nhiệm vụ về nhà: Ôn tập các kiến thức: - Thuyết electron cổ điển. - Quy tắc bàn tay trái. - Lực Lo-ren-xơ. - Hiện tượng cảm ứng điện từ. - Định luật Len-xơ. 2.4.2 Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động 2.4.2.1 Mục tiêu của bài học [1], [2], [17], [18] a) Về kiến thức - Trong khi học: + Trình bày dự đoán hiện tượng xảy ra khi một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường. + Trình bày được phương án kiểm tra dự đoán. + Nêu được cách xác định đầu nào là cực dương, đầu nào là cực âm trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường (quy tắc bàn tay phải). + Thiết lập được biểu thức xác định suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường. + Nêu được ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ trong đoạn dây dẫn chuyển động là máy phát điện: cấu tạo và nguyên tắc hoạt động. - Sau khi học: 67 + Trình bày được thí nghiệm về hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng ở một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường. + Nêu được công thức xác định suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường. + Nêu được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện. b) Về kỹ năng + Vận dụng được quy tắc bàn tay phải xác định chiều từ cực âm sang cực dương của suất điện động trong đoạn dây. + Vận dụng được công thức xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng trong đoạn dây trong một số trường hợp. c) Về thái độ, tình cảm + Thái độ hợp tác với bạn, với GV khi làm việc nhóm. + Rèn luyện tính tích cực, thái độ trung thực khi làm việc. + Rèn luyện thái độ khách quan, trung thực, tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác, tinh thần hợp tác khi tiến hành thí nghiệm, xử lí các kết quả thí nghiệm. 2.4.2.2 Sơ đồ cấu trúc nội dung và tiến trình xây dựng kiến thức a) Đơn vị kiến thức 1: Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động 68 Giả thuyết 2: Đoạn dây dẫn MN chuyển động cắt các đường sức từ thì trong đoạn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng. Nếu đoạn dây MN chuyển động song song với các đường sức từ ( v B rr P ). thì không xuất hiện suất điện động trong đoạn dây. Hệ quả 2: Nếu nối hai đầu dây dẫn (chuyển động cắt các đường sức từ) với 1 điện kế (hoặc bóng đèn) thì kim điện kế lệch khỏi vạch số 0 (bóng đèn sẽ sáng). Kết luận: Đoạn dây dẫn chuyển động cắt các đường sức từ đóng vai trò như một nguồn điện: trong đoạn dây dẫn xuất hiện suất điện động. Cách tạo ra dòng điện? Vấn đề: một khung (đoạn) dây dẫn chuyển động trong từ trường có thể đóng vai trò như một nguồn điện được không? Giả thuyết 1: Đoạn dây dẫn MN chuyển động trong từ trường sẽ trở thành một nguồn điện: trong đoạn dây xuất hiện suất điện động. Hệ quả 1: - Nếu nối hai đầu dây dẫn với một điện kế thì kim điện kế lệch khỏi vạch số không. - Nếu nối hai đầu dây dẫn với một bóng đèn thì bóng đèn sẽ sáng. Thí nghiệm kiểm tra hệ quả 1: cho khung dây MNPQ chuyển động trong từ trường trong các trường hợp: - khung dây chuyển động cắt các đường sức từ. - khung dây chuyển động song song với các đường sức từ M M Thí nghiệm kiểm tra hệ quả 2: cho khung dây MNPQ chuyển động cắt các đường sức từ M Khẳng định Thí nghiệm nêu vấn đề: Dùng một máy phát điện quay tay để tạo ra dòng điện. Phân tích hiện tương.  kết quả: không cần pin vẫn có thể tạo ra dòng điện 69 Suy luận Vấn đề: Làm thế nào để xác định được đầu nào của đoạn dây là cực dương, đầu nào là cực âm? Quy tắc bàn tay phải: Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón tay cái choãi ra 900 hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây đóng vai trò như một nguồn điện, chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều từ cực âm sang dương của nguồn điện đó. GV thông báo Vấn đề: Độ lớn suất điện động cảm ứng trong đoạn dây được xác định như thế nào? Giả thuyết 1: Dựa vào biểu thức tính suất điện động cảm ứng ce t   .  : từ thông được quét bởi đoạn dây trong thời gian t . Giả thuyết 2: ce Blv BS B(lv t )    Nếu v B rr ·v, B  rr ce Blv sin  b) Đơn vị kiến thức 2: Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ trong các đoạn dây dẫn chuyển động: Máy phát điện Cấu tạo: - Một khung dây quay trong từ trường của một nam châm. - Hai đầu khung dây nối với hai vòng đồng. - Hai vòng đồng tiếp xúc với hai chổi quét. - Mỗi chỗi quét là một cực của máy phát điện. Nguyên tắc hoạt động: - Ứng dụng sự xuất hiện dòng điện cảm ứng khi các cạnh của khung dây quay cắt các đường sức từ. - Khi khung dây quay một vòng thì dòng điện đổi chiều một lần  dòng điện một chiều. Máy phát điện xoay chiều: Máy phát điện một chiều: Cấu tạo: - Một khung dây quay trong từ trường của một nam châm. - Hai đầu khung dây nối với hai vành bán khuyên. - Hai bán khuyên tiếp xúc với hai chổi quét. - Mỗi chỗi quét là một cực của máy phát điện. Nguyên tắc hoạt động: - Ứng dụng sự xuất hiện dòng điện cảm ứng khi các cạnh của khung dây quay cắt các đường sức từ. - Nhờ hai vành bán khuyên nên dòng điện đưa ra mạch ngoài có chiều không đổi. Máy phát điện 70 2.4.2.3 Xác định các phương tiện, đồ dùng dạy học cần thiết Từ mục tiêu và sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức trên, cần những phương tiện dạy học sau: a) Thiết bị thí nghiệm - Một nam châm vĩnh cửu có từ trường mạnh - Một khung dây có ba cạnh, trong đó có một cạnh được nối với điện kế nhạy (hoặc hai bóng đèn led khác màu mắc song song ngược chiều). Hai cạnh còn lại có thể tiếp xúc điện với một đoạn dây dẫn cứng (có thể trượt trên nó) 2 1 D C B A M N Khung ABMN: (1): Hai bóng đèn led đỏ, xanh mắc song song ngược chiều. (2): Đoạn dây dẫn cứng CD có thể trượt trên hai thanh ray AM, BN (là hai cạnh của khung ABMN) b) Các phương tiện khác hỗ trợ dạy học Bộ thí nghiệm khảo sát hiện tượng xuất hiện suất điện động trong đoạn dây dẫn chuyển động cắt các đường sức từ là một bộ thí nghiệm khó thực hiện. Có thể đề xuất phương án khác như sau: Chuẩn bị mô hình thí nghiệm ảo hoặc đoạn phim về thí nghiệm này, dạy học với sự hỗ trợ của máy tính để trình chiếu. 2.4.2.4 Những chuẩn bị về phương tiện, đồ dùng dạy học cần thiết của GV, HS a) GV - Chuẩn bị những thiết bị thí nghiệm hoặc đoạn phim về thí nghiệm như đã trình bày ở trên. - Chuẩn bị đầy đủ phiếu học tập cá nhân và phiếu học tập theo nhóm cho HS. Phiếu học tập cá nhân (phiếu số 1) I. Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường. 1. Mô tả thí nghiệm:.............................................................................................. 2. Kết luận: ........................................................................................................... 71 II. Cách xác định các cực của đoạn dây dẫn chuyển động cắt các đường sức từ (quy tắc bàn tay phải) ................................................................................................................................ III. Máy phát điện. Máy phát điện xoay chiều Máy phát điện một chiều Cấu tạo: Cấu tạo: Nguyên tắc hoạt động: Nguyên tắc hoạt động: Phiếu học tập theo nhóm (phiếu số 2) Câu 1: Một thanh dẫn điện MN chuyển động dọc theo đường sức từ của từ trường đều thì suất điện động trong thanh bằng bao nhiêu? B rvr M N Câu 2: Hai thanh dây dẫn song song nằm trong mặt phẳng ngang, cách nhau khoảng l = 50 cm. Hai đầu của hai thanh dẫn được được nối với một nguồn điện e=1,5V. Thanh dẫn MN được đặt vuông góc với hai thanh dẫn nói trên và có thể chuyển động không ma sát trên chúng. Hệ thống được đặt trong từ trường đều B = 0,8T vuông góc với mặt phẳng hai thanh dẫn.Tính tốc độ tối đa mà thanh MN có thể đạt được [11]. B  v F  b) HS - Ôn lại kiến thức đã học về hiện tượng cảm ứng điện từ. 2.4.2.5 Các câu hỏi cơ bản và kết luận tương ứng với từng đơn vị kiến thức cần dạy Câu 1: Hiện tượng gì xảy ra khi đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường? Kết luận: 72 Khi đoạn dây dẫn chuyển động cắt các đường sức từ thì trong đoạn dây đó xuất hiện suất điện động cảm ứng. Khi đoạn dây dẫn chuyển động song song với các đường sức từ thì trong đoạn dây dẫn không suất hiện suất điện động cảm ứng. Câu 2: Làm thế nào để xác định các cực của đoạn dây dẫn chuyển động cắt các đường sức từ? Kết luận: Quy tắc bàn tay phải: Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón cái choãi ra 900 hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn đóng vai trò như một nguồn điện, chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn điện đó. Câu 3: Suất điện động cảm ứng trong đoạn dây chuyển động cắt các đường sức từ phụ thuộc vào những yếu tố nào? Tính suất điện động cảm ứng trong đoạn dây chuyển động cắt các đường sức bằng công thức nào? Kết luận: ce t    : từ thông được quét bởi đoạn dây trong thời gian t B.(l.v. t).cos    l là chiều dài đoạn dây dẫn v là vận tốc đoạn dây  B,n (n     là vector pháp tuyến của mặt phẳng chứa diện tích được quét bởi đoạn dây) c c cos sin ( (B, v)) Blv. t.sin Blv. t.sine t t e Blvsin                       Dấu “-” thể hiện định luật Lenz 73 Câu 4: Kể 1 ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ trong đoạn dây dẫn chuyển động cắt các đường sức từ? Kết luận: Máy phát điện là một trong những ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ trong đó các đoạn dây chuyển động cắt các đường sức từ. Câu 5: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện một chiều, máy phát điện xoay chiều. Kết luận: Cấu tạo: Máy phát điện xoay chiều Máy phát điện 1 chiều Một khung dây đặt trong từ trường của 1 nam châm. Hai đầu dây nối với hai vòng đồng Hai vòng đồng tiếp xúc với hai chổi quét Một khung dây đặt trong từ trường của 1 nam châm. Hai đầu dây nối với hai bán khuyên bằng đồng. Hai bán khuyên đồng tiếp xúc với hai chổi quét. Nguyên tắc hoạt động: Khi khung dây quay có hai cạnh của khung cắt các đường sức từ  trong các đoạn dây đó xuất hiện suất điện động cảm ứng. Nhờ hai vòng đồng nên dòng điệ