Bài 38. Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng

Chào mừng các con đến với
chương V vật lí 11 nâng cao:
CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ !
Đường sức từ là đường được vẽ sao cho hướng của tiếp tuyến tại bất kì điểm nào trên đường cũng trùng với hướng của véc tơ cảm ứng từ tại điểm đó.
NHỚ LẠI KIẾN THỨC CŨ
Câu 1: Đường s?c từ là gì?

.M
Câu 2: Hãy nêu
các tính chất của đường sức từ?


1.Tại mỗi điểm trong từ trường, có thể vẽ được một đường sức từ đi qua và chỉ một mà thôi.
2.Các đường sức từ là những đường cong kín. Trong trường hợp nam châm, ở ngoài nam châm các đường sức từ đi ra từ cực Bắc, đi vào ở cực Nam của nam châm.
3.Các đường sức từ không cắt nhau.
4.Nơi nào cảm ứng từ lớn hơn thì các đường sức từ ở đó vẽ mau hơn ( dày hơn ), nơi nào cảm ứng từ nhỏ hơn thì các đường sức từ ở đó vẽ thưa hơn.
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
MÔPHỎNG
Câu 3: Nêu các tác dụng của dòng điện mà em biết và nói rõ tác dụng nào là tác dụng đặc trưng của dòng điện?
Tác dụng đặc trưng của dòng điện là tác dụng từ
?
Bài 38
SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG
1. THÍ NGHIỆM
a) Thí nghiệm 1
* Thí nghiệm
1. THÍ NGHIỆM
a) Thí nghiệm 1
* Thí nghiệm
Khi nam châm, ống dây đứng yên? Kim điện kế chỉ 0 ? Không có dòng điện trong ống dây
Khi có chuyển động tương đối giữa nam châm và ống dây ? Có dòng điện trong ống dây.
Số đường sức xuyên qua ống dây biến đổi ? Có dòng điện cảm ứng trong ống dây.
1. THÍ NGHIỆM
a) Thí nghiệm 1
** Nhận xét
1. THÍ NGHIỆM
b) Thí nghiệm 2
* Thí nghiệm
1. THÍ NGHIỆM
b) Thí nghiệm 2
* Thí nghiệm
1. THÍ NGHIỆM
b) Thí nghiệm 2
** Nhận xét
Khơng cĩ chuy?n d?ng tuong d?i gi?a nam ch�m di?n v� vịng d�y nhung trong vịng d�y v?n xu?t hi?n dịng di?n khi con ch?y chuy?n d?ng
Khi con ch?y chuy?n d?ng ? s? du?ng s?c t? xuy�n qua vịng d�y bi?n thi�n
? xu?t hi?n dịng di?n trong vịng d�y
1. THÍ NGHIỆM
c) K?t lu?n
Khi số đường sức xuyên qua m?ch di?n kín biến đổi thì trong m?ch xuất hiện dòng điện.
II. KHÁI NIỆM TỪ THÔNG
a) Định nghĩa từ thông
? = BScos? (38.1)
? l� Cảm ứng từ thông qua tiết diện S (từ thông)
2. KHÁI NIỆM TỪ THÔNG
a) Định nghĩa từ thông
Chú ý :
? là góc nhọn
? là góc tù
? = 0
? ? > 0
? ? < 0
? ? = BS
Thông thường : Chọn ? nhọn ? ? > 0
2. KHÁI NIỆM TỪ THÔNG
b) Ý nghĩa của từ thông
? = BScos?
Chọn S = 1 m2, ? = 0 ? ? = B
?Quy u?c v? s? du?ng s?c t? qua 1 don v? di?n tích d?t vuơng gĩc v?i du?ng s?c b?ng tr? s? c?a c?m ?ng t? B
Ý nghĩa :
Từ thông ? b?ng số đường sức xuyên qua diện tích S
2. KHÁI NIỆM TỪ THÔNG
c) Đơn vị từ thông
? = BScos?
Trong hệ SI. Đơn vị từ thông là Vêbe,
kí hiệu Wb.
Nếu ? = 0, S = 1 (m2), B = 1 (T)
? ? = 1 (Wb)
? 1 Wb = 1T.1m2 = 1T.m2
3. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
a) Dòng điện cảm ứng
Dòng điện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch điện kín gọi là dòng điện cảm ứng.
3. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
b) Suất điện động cảm ứng
Su?t di?n d?ng sinh ra dịng di?n c?m ?ng trong m?ch di?n kín l� su?t di?n d?ng c?m ?ng
Hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
M?ch kín? I = E / R ? I ? 0 ? E ? 0
Trong mach kín có dòng điện thì trong mạch phải tồn tại suất điện động
3. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
C)Kết luận chung:
Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch kín thì trong mạch xuất hiện suất điẹn động cảm ứng
Maicơn Farađây, người phát hiện ra
hiện tượng cảm ứng điện từ năm 1831
4.CHIỀU CỦA DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG
ĐỊNH LUẬT LEN-XƠ
a) Thí nghiệm
4.CHIỀU CỦA DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG
ĐỊNH LUẬT LEN-XƠ
a) Thí nghiệm
4.CHIỀU CỦA DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG
ĐỊNH LUẬT LEN-XƠ
a) Thí nghiệm
b)Nhận xét
Từ trường của dòng điện cảm ứng như muốn ngăn cản nam châm tiến lại gần nó cũng như muốn ngăn cản nam châm lùi ra xa nó

4.CHI?U C?A DềNG DI?N C?M ?NG
D?NH LU?T LEN-XO
a) Thớ nghi?m
b)Nh?n xột
c).Định luật Len-xơ
Dßng ®iÖn c¶m øng cã chiÒu sao cho tõ tr­êng do nã sinh ra cã t¸c dông chèng l¹i nguyªn nh©n ®· sinh ra nã.
5. ĐỊNH LUẬT FARAĐÂY VỀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch
5. ĐỊNH LUẬT FARAĐÂY VỀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

ec =
5. ĐỊNH LUẬT FARAĐÂY VỀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ



Ec =
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.
Nguyên nhân làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong ống dây dẫn là gì?
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.
c) Phân tích thí nghiệm:
Thí nghiệm 1
PT N 2
PT TN 1
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 biến thiên liên tục, do đó trong vòng dây xuất hiện dòng điện cảm ứng.
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.
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?
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
TN1B
VIDEO
Pt TN
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
KHÁI NIỆM TỪ THÔNG. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
VẬN DỤNG
Đặt nam châm điện đứng yên so với khung dây. Di chuyển con chạy của biến trở.
R
VIDEO
TN 2
Pt TN