Bài 13: Hiện tượng cảm ứng điện từ

Tiết 56-57:
KháI niệm từ thông.
Hiện tượng cảm ứng điện từ
GIÁO VIÊN: Lª V¨n §iÖp
TRƯỜNG THPT T©n Trµo
1. Mục đích yêu cầu.
Tiết 56-57:
KháI niệm từ thông.
Hiện tượng cảm ứng điện từ
a) Về kiến thức:
Học sinh hiểu được nội dung định luật cảm ứng điện từ và vận dụng được định luật để giải thích các hiện tượng có liên quan.

Hiểu định luật Lenxơ về chiều của dòng điện cảm ứng và vận dụng được định luật Lenxơ dể xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong các trường hợp có liên quan.
1. Mục đích yêu cầu.
b) Về năng lực, tư duy :
- Quan sát thí nghiệm, rút ra các kết quả thí nghiệm và nhận xét về điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch.
- Tham gia đề xuất dự đoán về điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong vòng dây dẫn kín.
- Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán về điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng.
- Tham gia đề xuất dự đoán về chiều của dòng điện cảm ứng.
- Vận dụng được định luật để giải thích các hiện tượng có kiên quan.
c) Về thái độ:
- Giáo dục tinh thần trung thực, tôn trọng thực tế khách quan, lấy thực tiến khách quan làm tiêu chuẩn của chân lí để kiểm tra những suy luận lý thuyết. Vật lí học giúp ta hiểu thực tế đồng thời giúp ta cải tạo thực tế theo hướng có lợi cho con người.
2. Phương pháp:
- Phương pháp thực nghiệm, vấn đáp, thuyết trình.
3. Phương tiện dạy học.
- Bộ thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ: Ống dây dẫn, điện kế, nam châm vĩnh cửu, nam châm điện, biến trở con chạy, biến thế, dây dẫn,...
4. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CỤ THỂ
Đường cảm ứng từ là những đường mà tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm trùng với phương của véc tơ cảm ứng từ và có chiều trùng với chiều của véc tơ cảm ứng từ tại điểm đó.
Kiểm tra bàI cũ
Câu 1: Đường cảm ứng từ là gì? Trình bày cách biểu diễn từ trường của nam châm thẳng bằng các đường cảm ứng từ?

.M
Nêu đặc điểm từ trường của dòng điện trong ống dây dài?

R
Từ trường của dòng điện trong ống dây dài:
B = 4?.10-7.n.I
S
N
B ~ I
ống dây dài là một nam châm điện, tương tự một nam châm thẳng
CHươNG viii

Tiết 56-57:
KháI niệm từ thông.
Hiện tượng cảm ứng điện từ
1. KHÁI NIỆM TỪ THÔNG
2. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
3. CHIỀU CỦA DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG.
ĐỊNH LUẬT LENXƠ
a) Định nghĩa từ thông
b) Đơn vị từ thông
a) Thí nghiệm 1
b) Thí nghiệm 2.
c) Phân tích thí nghiệm
d) Định luật cảm ứng điện từ
a) Thí nghiệm về chiều của dòng cảm ứng
b) Định luật Lenxơ
NỘI DUNG BÀI HỌC
VẬN DỤNG
1. từ thông
qua diện tích S giới hạn bởi vòng dây dẫn kín trong trong từ trường đều B:
? = B.S.cos?
a) Định nghĩa:
? > 0
? < 0
? = 0
?
Từ thông
Vẽ các đường cảm ứng từ sao cho số đường cảm ứng từ qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với chúng bằng độ lớn cảm ứng từ tại điểm đang xét.

Quy ước:
 Đé lín từ thông () bằng số đường cảm ứng từ qua S và vuông góc với S
???= B.S.cos? =B?.S = N ( s? du?ng c?m ?ng t? vuông góc qua S )
b) Đơn vị từ thông:
1 đơn vị từ thông = 1T.1m2 = 1Vêbe (Wb)
Từ ? = B.S, lấy B = 1T, S = 1m2 suy ra
1Wb =1T.1m2
S=1m2
S=2m2
B?=2T
B?= 1T
???= 2 don v?
???= 2 don v?
* TN1a: Nối ống dây với một điện kế thµnh m¹ch kÝn. §Æt èng d©y dÉn cè ®Þnh. §­a nam ch©m l¹i gÇn hoặc ra xa èng dây.
2. Hiện tượng cảm ứng điện từ
a) Thí nghiệm 1
* TN 1b: Đặt nam châm cố định. Di chuyển ống dây lại gần nam châm.
Kết quả TN:
Trong ống dây dẫn xuất hiện dòng điện khi nam châm chuyển động.
Kết quả TN:
Trong ống dây dẫn xuất hiện dòng điện khi ống dây chuyển động.
Từ trường có khả năng tạo ra dòng điện hay không?
Hiện tượng trên gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
Dòng điện xuất hiện trong hiện tượng cảm ứng điện từ gọi là dòng điện cảm ứng.
Nhận xét:
Trong hai thí nghiệm trên: Dòng điện chỉ xuất hiện khi có sự chuyển động tương đối giữa nam châm và ống dây.
Dòng điện cảm ứng xuất hiện khi có sự chuyển động tương đối giữa nam châm và ống dây.
Giả thuyết 1
Nguyên nhân làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong ống dây dẫn là gì?
GT
b) Thí nghiệm 2:
Đặt nam châm (điện) đứng yên gần vòng dây. Di chuyển con chạy của biến trở.
Kết quả
Trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng khi con chạy di chuyển.
Nguyên nhân chung làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong vòng dây là gì?
Làm thế nào để biết sự biến đổi của từ trường đối với ống dây?
Vậy:
Dòng điện cảm ứng chỉ xuất hiện khi có sự biến thiên từ thông qua diện tích giới hạn bởi các vòng dây dẫn kín.
Dòng điện cảm ứng xuất hiện khi có sự biến thiên từ thông qua diện tích giới hạn bởi các vòng dây.
Giả thuyết 2
Phải làm thí nghiệm như thế nào để kiểm tra giả thuyết trên?
Số đường cảm ứng từ qua ống dây biến đổi như thế nào khi có chuyển động tương đối giữa nam châm và ống dây?
c) Phân tích thí nghiệm:
Thí nghiệm 2
Thí nghiệm 1
Có những cách nào có thể làm biến đổi từ thông qua mạch kín?
Nguyên nhân chung làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong ống dây là gì?
d) Định luật cảm ứng điện từ
Khi có sự biến thiên từ thông qua diện tích giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng.
Vận dụng
Bài tập 1
Bài tập 2
Bài tập 3
Bài tập 4
Bài tập 5
Bài tập 6
Củng cố
Một khung dõy d?n phẳng giới hạn diện tích S đ?t trong từ trường đều c?a na chõm múng ng?a. Nếu tịnh tiến vòng dây dẫn trong từ trường đó thì trong khung dây có dòng điện hay không? Gi?i thớch?
Khi khung dây tịnh tiến trong từ trường đều của nam châm, số đường cảm ứng từ qua diện tích khung dây không thay đổi, do đó không có sự biến thiên từ thông qua mạch. Vì vậy không có dòng điện cảm ứng trong khung dây.

Giải thích?

Khi nam châm quay, từ thông qua khung dây niến thiên liên tục, do đó trong vòng dây xuất hiện dòng điện cảm ứng.
Trong các yếu tố sau đây, từ thông qua 1 vòng dây kín, phẳng đặt trong từ trường đều phụ thuộc vào các yếu tố nào?
A. Diện tích S được giới hạn bởi vòng dây.
B. Cảm ứng từ của từ trường.
C. Khối lượng của vòng dây
D. Góc gi?a mặt phẳng vòng dây và đường cảm ứng từ.
E. C? ba tru?ng h?p A, B, D.


Hãy chọn câu đúng A, B, C hoặc D:
ĐáP áN
2. Trường hợp nào sau đây, trong ống dây dẫn xuất hiện dòng điện cảm ứng?
ống dây và nam châm chuyển động tịnh tiến cùng chiều nhau với cùng một vận tốc.
ống dây đứng yên, nam châm chuyển động xuống dưới hoặc lên trên.
ống dây và nam châm chuyển động ngược chiều nhau.
Cả hai trường hợp B và C.
Hãy chọn câu đúng A, B, C hoặc D:
ĐáP áN
3. Cho biết từ thông qua vòng dây kín biến thiên theo thời gian như hình vẽ.
Hỏi dòng điện cảm ứng xuất hiện trong vòng dây trong những khoảng thời gian nào?
ĐáP áN
Trong các khoảng thời gian:
- Từ 0 đến 10 giây.
- Từ 30 đến 40 giây
3. Chiều của dòng điện cảm ứng
Thí nghiệm về chiều dòng điện cảm ứng
Thay đổi chiều biến thiên từ thông bằng cách đưa nam châm lại gần hoặc ra xa vòng dây.
Kết quả: Chiều dòng điện cảm ứng trong vòng dây thay đổi và được xác định như hình vẽ.
Nhận xét: Chiều dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào chiều biến thiên từ thông trong mạch.
Khi nam cham lại gần vòng dây, từ trường của dòng cảm ứng có chiều như thế nào so với chiều từ trường ngoài? Từ trường đó có ảnh hưởng gì đến độ lớn từ thông qua mạch?
`
-Khi nam châm ra xa vòng dây (??? giảm), từ trường của dòng cảm ứng ngược chiều từ trường của nam châm ? chống lại sự giảm từ thông qua vòng dây.
Chiều dòng điện cảm ứng trong vòng dây có quan hệ gì với chiều biến thiên của từ thông qua diện tích vòng dây đó?

b) Chiều của dòng điện cảm ứng. Định luật Lenxơ
-Khi nam châm lại gần vòng dây (??? tăng), từ trường của dòng cảm ứng ngược chiều từ trường của nam châm ? chống lại sự tăng từ thông qua vòng dây.
Dòng điện cảm ứng trong mạch luôn sinh ra từ trường chống lại sự biến thiên (tăng, giảm) từ thông qua mạch.
Kết luận:
Dòng điện cảm ứng trong một mạch kín phải có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra chống lại sự biến thiên từ thông qua mạch (chống lại nguyên nhân sinh ra nó).
Định luật Lenxơ
Một ống dây đặt gần một nam châm điện như hình vẽ
Đưa dòng điện vào nam châm điện bằng cách đóng khoá K.
Hỏi khi đóng khoá K thì trong ống dõy có dòng cảm ứng không ?
Nếu có hãy xác đinh chiều của dòng cảm ứng đó.
Hỏi tương tự với trường hợp ngắt khoá K.
KếT QUả
?
TN3
Cho khung dây quay trong từ trường của nam châm chữ U
Kết quả TN
Trong mạch có dòng điện
TN 4
Thay đổi diện tích khung dây trong từ trường
Bóp méo khung dây trong từ trường của nam châm
Kết quả TN
Trong mạch códòng điện
Đưa ống dây lại gần hoặc ra xa nam châm
Dua nam châm lại gần hoặc ra xa ống dây
TN1a
TN1B
VIDEO
Pt TN
Đặt nam châm điện đứng yên so với khung dây. Di chuyển con chạy của biến trở.
R
VIDEO
TN 2
Pt TN