Bài 23. Từ thông. Cảm ứng điện từ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
KHOA VẬT LÍ

THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC BÀI
“HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ ”
VẬT LÍ 11-THPT




Hà nội : 5/2006

CHƯƠNG VIII

CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

Khái niệm từ thông .Hiện tượng cảm ứng điện từ .
Số lượng đường cảm ứng xuyên qua mặt S phụ thuộc vào :
*Mật độ đường cảm ứng (Độ lớn )
*Diện tích của mặt S.
*Góc

Đặt gọi là từ thông

Số đường cảm ứng từ qua mặt S Phụ thuộc vào những yếu tố nào?
1.Từ thông:

a)Định nghĩa:
-Đại lượng đặc trưng cho số đường cảm ứng từ xuyên qua một tiết diện S đặt trong từ trường gọi là từ thông và được xác định bằng biểu thức
-Tính chất:
mang giá trị đại số.
C)Đơn vị:

d)Ý nghĩa:
Trị số tuyệt đối của từ thông qua diện tích S đặt vuông góc với các đường cảm ứng từ bằng số đường cảm ứng từ qua diện tích đó.
Dòng điện sinh ra từ trường . Hỏi từ trường có sinh ra dòng điện được hay không? Nếu có thì trong trường hợp nào?
Kết luận:

Từ trường có thể sinh ra dòng điện trong mạch kín.
Dòng điện ấy gọi là dòng điện cảm ứng.
Hiện tượng phát sinh ra dòng điện cảm ứng như vậy gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
2.Hiện tượng cảm ứng điện từ.
a) Thí nghiệm:
*Thí nghiệm 1:Nam châm lại gần (hoặc ra xa) ống dây.
-Kết luận1: Khi có sự chuyển động tương đối giữa nam châm và ống dây thì trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng I.


Khi nào từ trường sinh ra dòng điện cảm ứng trong ống dây ?
Phải chăng dòng điện cảm ứng trong ống dây chỉ xuất hiện khi có sự chuyển động tương đối giữa nam châm và ống dây ?
Như vậy khi không có sự chuyển động tương đối giữa nam châm và ống dây thì trong ống dây không có dòng điện cảm ứng.
Đóng ngắt khoá K
Như vậy ngoài nguyên nhân là do chuyển động tương đối thì dòng điện cảm ứng còn xuất hiện do nguyên nhân nào nữa không ?
Qua thí nghiệm trên ta thấy dòng điện cảm ứng xuất hiện còn do từ trường qua ống dây thay đổi.
Thay đổi biến trở
*Thí nghiệm 2a :Đóng ngắt khoá K.
Thí nghiệm 2b: Thay đổi biến trở con chạy.
-Kết luận2: Khi từ trường B biến thiên qua ống dây thì trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng I.

Từ các thí nghiệm trên hãy nhận xét và cho biết nguyên nhân nào đã gây ra dòng điện cảm ứng trong ống dây ?
Có lẽ nguyên nhân ở đây không phải là mối quan hệ trực tiếp giữa Nam châm và ống dây mà là giữa từ trường của Nam châm và ống dây . Chúng ta quan sát lại các thí nghiệm trên thông qua các mô hình sau.
Nhận xét:
Khi số đường cảm ứng từ qua diện tích của ống dây thay đổi thì trong ống dây có dòng điện.


Như vậy phải chăng nguyên nhân gây ra dòng điện cảm ứng trong ống dây là do từ thông biến thiên.
Nhiệm vụ của chúng ta là phải kiểm tra lại dự đoán này xem có đúng hay không.
Thay đổi diện tích S
Thí nghiệm 3: Thay đổi diện tích S.

Kết luận3: Khi diện tích S của ống dây thay đổi thì trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng I.



Thay đổi góc
Thí nghiệm 4: Thay đổi góc
Kết luận3: Khi góc thay đổi thì trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng I.


Định luật cảm ứng điện từ: (Định luật Faraday).

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.

Chú ý: Dòng điện cảm ứng chỉ tồn tạitrong thời gian từ thông gửi qua mạch điện kín thay đổi .
Qua các thí nghiệm trên ta có thể khẳng định rằng từ thông là nguyên nhân gây ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.

Khung dây dẫn ABCD đựoc đặt trong từ trường đều (Hình vẽ).Coi bên ngoài vùng MNPQ không có từ trường. Khung chuyển động dọc theo hai đường song song …Trong khung sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng khi:

a) Khung chuyển động ở ngoài vùng MNPQ.
b) Khung chuyển động từ ngoài vào trong vùng MNPQ.
c) Khung chuyển động trong vùng MNPQ.
d) Khung chuyển động từ trong ra ngoài vùng MNPQ.