Bài giảng Tiết 65. bài tập về cảm ứng điện từ

GIÁO ÁN CHI TIẾT Giáo viên hướng dẫn: Lê Thị Quỳnh Trang Người soạn: Phạm Tùng Lâm Ngày tháng 03 năm 2012 Dạy lớp 11A3 Tiết 65. BÀI TẬP VỀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: Vận dụng được định luật len-xơ ( xác định chiều dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín) và vận dụng được quy tắc bàn tay phải ( xác định chiều dòng điện cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động). Vận dụng được định luật Fa-ra-đây. Vận dụng được công thức xác định năng lượng từ trường. 2. Kĩ năng: Rèn luyện kĩ năng làm các bài tập của chương. 3. Thái độ: Nghiêm túc, tích cực nhận xét bài làm của bạn và chữ lỗi sai cho bạn. II. CHUẨN BỊ: Giáo viên: Chuẩn bị phương pháp giải bài tập trong sách giáo khoa. Học sinh: Giải các bài tập về nhà của các bài tập liên quan. III. PHƯƠNG PHÁP LÊN LỚP Đàm thoại và diễn giải IV. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Củng cố kiến thức cũ (15 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng Yêu cầu các HS đứng tại chỗ trả lời: + Biểu thức của từ thông qua diện tích S đặt trong từ trường đều có biểu thức như thế nào ? + Để xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây dẫn kín chuyển động trong từ trường thì ta dùng định luật nào, và phát biểu định luật đó ? + Một khung dây dẫn kín chuyển động và cắt các đường sức từ , khi đó trong khung sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng, dòng điện này sinh ra từ trường cảm ứng . Ÿ Nếu từ thông qua khung dây dẫn kín tăng () thì sẽ như thế nào với nhau ? Ÿ Nếu thì như thế nào với nhau ? + Để xác định độ lớn suất điện động cảm ứng trong mạch kín ta dùng định luật nào, phát biểu định luật đó và nêu biểu thức độ lớn suất điện động cảm ứng trong mạch kín ? + Khi thanh kim loại chuyển động trong từ trường thì nó được xem như một nguồn điện, để xác định các cực của nguồn điện đó ta vận dụng quy tắc nào ? Phát biểu nội dung quy tắc đó ? + Với Trong đó là véc tơ pháp tuyến của diện tích S. + Để xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây dẫn kín chuyển động trong từ trường thì ta dùng định luật Len-xơ. + Nội dung 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’’.  + Nếu +Nếu + Để xác định độ lớn suất điện động cảm ứng trong mạch kín ta dùng định luật Fa-ra-day. Nội dung định luật Fa-ra-day : ‘‘Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch.’’ + Biểu thức : + Để xác định các cực của nguồn điện thì ta vận dụng quy tắc bàn tay phải. + Nội dung 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 chuyển động 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.’’ + Với + + + Hoạt động 2: (29 phút) Hướng dẫn, phân tích học sinh giải các bài tập trong SGK Bài tập 2 (Xác định cường độ dòng điện trong một thanh kim loại chuyển động trong từ trường đều) (trang 204 SGK) Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng của giáo viên - Yêu cầu HS đọc đề và giáo viên tóm tắt bài toán và vẽ hình lên bảng Tóm tắt : a, xác định chiều icư qua các đoạn dây dẫn C1M và M2C b, xác định iA khi . Và iA= ? khi . C A M O D 1 2 X * GV hỏi HS : - Khi thanh OM đứng yên thì trong khung dây dẫn đã có dòng điện chưa ? - Khi OM quay đều quanh trục O trong từ trường đều thì thanh OM sẽ đóng vai trò gì ? - Vận dụng quy tắc gì để xác định các cực của nguồn điện OM ? - Từ đó ta có chiều dòng điện trong khung dây có chiều như thế nào ? * GV gợi ý cho HS : Khi thanh OM dịch chuyển với vận tốc ( là vận tốc dài và có điểm đặt tại trung điểm OM) thì trong thanh OM đóng vai trò là nguồn điện và có suất điện động cảm ứng. Còn 2 cung M1C và M2C sẽ là các điện trở. Khi đó ta có sơ đồ mạch điện như hình vẽ : RM1C RM2C ecư A - Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch trên, một em hãy nêu biểu thức dòng điện iA? - Trong đó giá trị của và sẽ thay đổi khi thanh OM quay từ điểm 1 đến điểm 2. Khi thanh OM bắt đầu từ vị trí 1 và quay được một góc (nghĩa là quay được một vòng tròn) thì suy ra khi thanh OM bắt đầu từ vị trí 1 và quay được một góc thì điện trở và bằng bao nhiêu ? - Khi thanh OM di chuyển trong từ trường đều với vận tốc thì suất điện động cảm ứng xuất hiện trong thanh OM có biểu thức như thế nào ? - Trong đó : - Mời một em lên bảng hoàn thành bài tập này. - HS trả lời : + Khi đó trong khung dây dẫn chưa có dòng điện. + Thanh OM đóng vai trò là nguồn điện, khi đó trong khung dây dẫn có dòng điện. + Áp dụng quy tắc bàn tay phải ta xác định được nguồn điện OM có đầu O là cực âm, còn đầu M là cực dương. + Dòng điện trong khung có chiều M1C và M2C. + + - HS lên bảng hoàn thành bài tập 2 : Cường độ dòng điện qua ampe kế là : * Khi đầu M của thanh đi qua điểm D thì , ta có : Bài 2 : Tóm tắt : a, xác định chiều icư qua các đoạn dây dẫn C1M và M2C b, xác định iA khi . Và iA= ? khi . C A M O D 1 2 X i1 i2 iA a. Chiều của dòng điện cảm ứng trong dây dẫn có chiều như hình vẽ. b. Sơ đồ mạch điện :RM1C RM2C ecư A Bài toán 1 (Rèn luyện cách xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây) (trang 202 SGK) Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng của giáo viên - Yêu cầu HS đọc đề và giáo viên tóm tắt bài toán bằng hình vẽ lên bảng và hướng dẫn HS về nhà làm bài. * Gợi ý: + Ở câu a để xác định chiều của Icư xuất hiện trong khung dây dẫn kín khi khung dây dẫn chuyển động trong từ trường thì ta sử dụng định luật gì? + Gọi là góc quay khung so với vị trí ban đầu của khung. + Chúng ta chỉ xét khung quay được nửa vòng, nghĩa là , trong đó ta sẽ xét hai trường hợp: TH1: Từ đó rút ra từ thông qua khung dây tăng hay giảm, và áp dụng định luật Len-xơ để tìm chiều dòng điện trong khung. + Khi thì góc sẽ tăng hay giảm như thế nào? + Từ đó từ thông tăng hay giảm? + Khi đó cảm ứng từ do Icư sinh ra có chiều như thế nào với cảm ứng từ . + Icư trong khung có chiều như thế nào? Câu 1b. * GV gợi ý : + Câu 1b làm tương tự như câu 2b nhưng chúng ta sẽ sử dụng biểu thức suất điện động cảm ứng theo định luật Fa-ra-day. + Trong thời gian khung quay được góc . Chúng ta xét rất nhỏ, khi đó cũng rất nhỏ nên ta có được * GV yêu cầu về nhà hoàn thành bài tập. + Sử dụng định luật Len-xơ. Khi suy ra + + + Suy ra Icư có chiều ABCDA + HS về nhà làm các trường hợp còn lại. - HS chú ý lắng nghe và tiếp nhận nhiệm vụ. Bài 1 : a. * Xét khung quay quanh trục T1 : TH1 : Suy ra Icư có chiều ABCDA. Bài tập 3 (trang 206 SGK) Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng của giáo viên * GV mời một em lên bảng tóm tắt và giải bài 3, rồi sau đó giải thích các bước giải của mình. * Gọi một em nhận xét bài làm của bạn. Một HS lên bảng tóm tắt, làm bài và sau đó giải thích các bước giải của mình. Tóm tắt : N=400 vòng ; I = 1 A ; a, B, W= ? trong ống dây. b, c, Giải : a. Cảm ứng từ trong ống dây. Năng lượng từ trường trong ống dây : b. Từ thông qua ống dây c. Suất điện động cảm ứng trong ống dây Trong đó : Khi đó ta có : Bài tập ra thêm (dự phòng) Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng của giáo viên Đọc đề bài : Cho hệ thống như hình vẽ : thanh và có khối lượng m. Thanh trượt thẳng đứng (trên xuống) không ma sát trên hai đường ray trong từ trường đều có chiều như hình vẽ. Khi ổn định thanh CD trượt với vận tốc , bỏ qua điện trở dây nối, của hai thanh ray và thanh CD. a. Tìm vận tốc của thanh CD. Xác định chiều và độ lớn của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong thanh. b. Tìm công suất tỏa nhiệt trên điện trở R khi đó. Ÿ C D N M R c. Bây giờ hệ thống được đặt trong mặt phẳng nằm ngang và từ trường có phương thảng đứng (hướng lên). Ta truyền cho thanh CD vận tốc đầu . Tìm quãng đường mà thanh đi được cho đến lúc dừng lại. * GV gợi ý cho HS : Ở câu a) chúng ta phải xác định các lực tác dụng lên vật. Khi thanh chuyển động ổn định với vận tốc thì tổng hợp lực lúc này bằng 0. Còn ở câu c) chúng ta phải xác định các lực tác dụng lên thanh và áp dụng định luật II Niutơn từ đó tìm ra gia tốc chuyển động của thanh * GV gọi một em lên bảng tóm tắt và giải bài tập. - Ghi đề bài tập vào vở. - HS chú ý lắng nghe và tiếp thu. - HS tóm tắt đề bài và giải : Tóm tắt : khối lượng m đều ; không đổi Rdây nối=Rhai thanh ray=0 RCD=0 ; a. Tìm v ; chiều và độ lớn của Ic b. Ptỏa trên R= ? c. s = ? Giải : Dựa vào quy tắc bàn tay phải ta xác định được chiều của dòng điện cảm ứng từ Ÿ C D N M R a. Thanh CD chịu tác dụng của hai lực : C D Ÿ Chiều như hình vẽ Độ lớn: Chiều như hình vẽ Độ lớn: + Khi thanh chuyển động ổn định với vận tốc v thì + Vận tốc : Thay I vào biểu thức (*) ta có : b. Công suất tỏa nhiệt trên R : c. Thanh CD chịu tác dụng của các lực là trọng lực  ; phản lực  ; lực từ . + IC Áp dụng định luật II Niutơn cho thanh CD ta có : Vậy thanh CD chuyển động chậm dần đều với gia tốc Quãng đường mà thanh CD chuyển động được là : áp dụng Ÿ C D N M R Bài tập : Hoạt động 3: (1 phút) Củng cố và dặn dò Hoạt động của GV Hoạt động của HS GV dặn dò HS : - Yêu cầu HS phải vận dụng được định luật Len-xơ để xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch điện kín. Vận dụng quy tắc bàn tay phải để xác định các cực của nguồn điện là một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường. Vận dụng định luật Fa-ra-day để xác định suất điện động cảm ứng trong mạch điện kín. HS ghi nhớ. Sinh viên thực hiện Giáo viên hướng dẫn Phạm Tùng Lâm Lê Thị Quỳnh Trang