Giáo án Vật lý 11 nâng cao - Tiết 63, Bài 41: Hiện tượng tự cảm - Phạm Thời Huy

 Tiết 63.
Bài 41: HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM.
Sinh viên dạy: PHẠM THỜI HUY Lớp: SPL K32.
Nhóm: 5
 MỤC TIÊU
Về kiến thức.
Nêu được bản chất của hiện tượng tự cảm khi đóng và ngắt mạch điện.
Nắm được công thực xác định hệ số tự cảm của ống dây,công thức xác định suất điện động tự cảm.
Về kĩ năng.
Vận dụng được công thức xác định hệ số tự cảm của ống dây, công thức xác định suất điện động tự cảm để giải các bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập.
Vận dụng những kiến thức được học vào cuộc sống hằng ngày của học sinh.
3. Thái độ
- Nghiêm túc trong giờ học.
- Sôi nổi phát biểu xây dựng bài.
- Có ý thức vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống.
 CHUẨN BỊ
Chuẩn bị của giáo viên
 Bộ dụng cụ thí nghiệm về dòng điện khi đóng ngắt mạch:
 + nguồn điện 1 chiều 6 V.
 + 1 biến trở, 1 cuộn dây.
 + 2 bóng đèn, 1 bóng ne-on.
 + 4 khóa K, dây dẫn.
Chuẩn bị của học sinh
- Ôn lại các kiến thức về “Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng”.
- Ôn lại các kiến thức về từ trường của dòng điện trong ống dây.
NỘI DUNG GHI BẢNG
Bài 41: HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
Hiện tượng tự cảm
Đ1
Đ2
R
L,R
K
+
a. Thí nghiệm 1
- Bóng đèn Đ1,Đ2
- Biến trở R.
- Cuộn dây với điện trở R.
- Khóa K.
- Nguồn điện 1 chiều..
Ne-on
Đ
L,R
b. Thí nghiệm 2
- Bóng đèn ne-on.
- Cuộn dây với điện trở R.
- Khóa K.
- Nguồn điện.
* Kết luận: Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây ra.
Suất điện động tự cảm
- Suất điện động suất hiện do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm.
- Xét một mạch điện có dòng điện i chạy qua. Ta có: trong đó L hế số tự cảm, i là dòng điện trong mạch, từ thông qua diện tích mạch đang xét.
- Đơn vị của hệ số tự cảm trong hệ SI là: H (đọc là Henri).
- Biểu thức tính độ tự cảm: . Trong đó n số vòng dây trên 1 đơn vị ống dây, V thể tích của ống dây.
- Suất điện động tự cảm: .
HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Thời
gian
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
7 ph
Hoạt động 1: Ổn định lớp và kiểm tra bài cũ.
Câu 1: Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? Viết biểu thức của suất điện động cảm ứng.
Câu 2: Phát biểu định luật Len-xơ. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong trường hợp sau:
Đưa nam châm lại gần
S
N
* Đặt vấn đề: trong các bài học trước chúng ta đã biết, hiện tượng cảm ứng gây ra dòng điện trong khung dây, trong đoạn dây dẫn và trong vật dẫn hình khối. Hôm nay chúng ta tiếp tục nghiên cứu một dạng nữa của hiện tượng cảm ứng đó là hiện tượng tự cảm.
+ Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng khi từ thông gửi qua một mạch kín biến thiên.
DF : độ biến thiên từ thông trong thời gian Dt.
+ Dòng điện cảm ứng phải có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó.
+ Khi đưa nam châm lại gần thì dòng điện cảm ứng có chiều:
Đưa nam châm lại gần
15ph
Hoạt động 2: Hiện tượng tự cảm
* Thí nghiệm 1: Bố trí thí nghiệm như sơ đồ 
Đ1
Đ2
R
L,R
K
+
- Hướng dẫn học sinh bố trí thí nghiệm.
- Cho học sinh quan sát thí nghiệm rồi nhận xét hiện tượng quan sát được.
-Hỏi:
+ Khi đóng khoá K ta thấy hiện tượng sáng lên ở hai bóng đèn Đ1, Đ2 như thế nào?
+ Khi đóng khóa K thì dòng điện tăng từ i=0 đến giá trị i nào đó.Vậy các em có nhận xét gì về sự tăng của dòng điện ở 2 nhánh chứa đèn Đ1, Đ2.
+ Nguyên nhân nào ngăn cản không cho dòng điện ở nhánh chứa đèn Đ2 tăng nhanh. Gợi ý: trên nhánh chứa đèn Đ2 có chứa những linh kiện nào.
- Đi vào phân tích nhánh chứa đèn Đ2 để tìm nguyên nhân ông dây ngăn cản sự tăng của dòng điện.
+ Xác định chiều của cảm ứng từ trong ống dây.
+ Nhận xét về số lượng đường sức từ khi dòng điện tăng từ i=0 đến một giá tri i nào đó.
+ Áp dụng định luật Len-xơ, để chống lại sự tăng cảm ứng từ, trong mạch xuất hiện suất dòng điện có cảm ứng có tác dụng chống lại sự tăng đó.
- Kết luận: ống dây chính là nguyên nhân không cho dòng điện tăng nhanh trong nhánh chứa đèn Đ2.
* Thí nghiệm 2: Bố trí thí nghiệm 
Đ
L,R
Ne-on
K
+
-
- Hướng dẫn học sinh bố trí thí nghiệm.
- Cho học sinh quan sát thí nghiệm rồi trả lời câu hỏi.
+ Khi ngắt khóa K các em quan sát được điều gì.
+ Có phải đèn sáng do nguồn điện không hay do nguyên nhân nào khác.
Gợi ý: tại sao lúc có nguồn đèn không sáng mà khi tắt nguồn đèn sáng. Có phải do cuộn dây hay không. Nếu do cuộn dây thì cơ chế có giống ở trên không.
- Kết luận: đèn ne-on sáng lên là do ống dây cung cấp một hiệu điện thế đủ lớn để đèn sáng.
- Thông báo: Các hiện tượng xảy ra ở 2 thí nghiệm trên đều là hiện tượng cảm ứng từ, nhưng nguyên nhân dẫn đến các hiện tượng đó lại chính là sự biến đổi dòng điện trong mạch ta đang khảo sát, người ta gọi đó là hiện tượng tự cảm.
- Kết luận lại ý kiến của học sinh và thông báo nội dung khái niệm hiện tượng tự cảm.
* Học sinh quan sát thí nghiệm và trả lời câu hỏi.
+ Đèn Đ2 sáng lên chậm hơn đèn Đ1.
+ Nhánh chứa đèn Đ2 tăng lên chậm hơn.
+ Do bóng đèn, do ống dây hoặc do biến trở.
- Quan sát mạch điện.
+ Học sinh xác định chiều cảm ứng từ
+ Số lượng đường sức từ tăng lên do dòng điện đang tăng dẫn đến cảm ứng từ tăng.
* Học sinh quan sát thí nghiệm 2 và trả lời câu hỏi.
+ Nhận thấy bóng đèn ne-on sáng lên rồi tắt ngay.
+ Do nguồn điện hoặc cuộn dây.
18ph
Hoạt động 3: Tìm hiểu hệ số tự cảm và suất điện động tự cảm
- Thông báo: Suất điện động xuất hiện do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm.
- Viết công thức xác định cảm ứng từ của dòng điện tròn và dòng điện trong ống dây.
- Có nhận xét gì về mối quan hệ giữa B và I?
- Rút ra mối quan hệ giữa F và I?
- Thông báo: Từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch điện tỉ lệ với cường độ dòng điện trong mạch đó nên ta có thể viết: F = Li với L là hệ số tỉ lệ và được gọi là hệ số tự cảm.
- Đơn vị của L trong hệ SI là Henri, kí hiệu là H.
- Yêu cầu HS làm câu hỏi C2 SGK/198.
- Đánh giá và kết luận lại câu trả lời của HS.
- Yêu cầu HS suy nghĩ và trả lời câu hỏi C3 SGK/198.
- Lưu ý HS: 
+ Công thức 41.1 đúng cho mọi dòng điện có dạng khác nhau.
+ Công thức 41.2 Chỉ áp dụng cho ống dây đặt trong môi trường không khí.
- Thông báo nội dung định nghĩa suất điện động tự cảm.
- Yêu cầu HS xây dựng công thức tính suất điện động tự cảm.
+ Cảm ứng từ của dòng điện tròn: 
+ Cảm ứng từ của dòng điện trong ống dây: 
 B = 4p.10-7nI
+ B tỉ lệ với I.
- Trả lời.
+ Nếu ống dây có N vòng và diện tích mỗi vòng là S thì:
 F = NBS
+ Gọi l là chiều dài ống dây, n là số vòng dây trên 1 đơn vị độ dài thì: N = nl
® F = nlBS = nBV
+ Ta có B = 4p.10-7nI
® F = 4p.10-7n2IV
+ Từ (41.1) 
® 
+ Chỉ áp dụng cho trường hợp ống dây không có lõi sắt nghĩa là hình 41.3a. Vì công thức 41.2 được thiết lập chỉ cho trường hợp ống dây đặt trong môi trường không khí.
+ Từ (41.1) ® DF = L.Di
5ph
Hoạt động 4: Củng cố giao nhiệm vụ học tập
- Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch điện đó gây ra.
- Suất điện động suất hiện do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm. 
- Suất điện động tự cảm: .
- Chuẩn bị trước bài 42.	
RÚT KINH NGHIỆM