Đang tải... (xem toàn văn)
Ngoài ra chúng ta còn biết thêm tầm quan trọng của cuộn cảm trong các mạch điện xoay chiều có mạch dao động và các máy biến áp, sự cẩn thận khi ta đóng ngắt công tắc điện, cầu dao điện,…[r]
(1)CHUYÊN ĐỀ: SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG (2 tiết)
VẬT LÍ 11 1 Xác định vấn đề cần giải chuyên đề :
Hằng ngày sử dụng lưới điện quốc gia Năng lượng điện quốc gia trọng không ngừng phát triển, ngày tăng công suất Vậy người đóng góp to lớn, mở triển vọng phương thức sản xuất điện mới, làm tảng cho cơng điện khí hóa – cách mạng khoa học cơng nghệ lần thứ hai lịch sử tiến hóa nhân loại Chuyên đề “Suất điện động cảm ứng” giúp biết điều Ngồi cịn biết thêm tầm quan trọng cuộn cảm mạch điện xoay chiều có mạch dao động máy biến áp, cẩn thận ta đóng ngắt công tắc điện, cầu dao điện,… Qua chuyên đề, giúp học sinh có phương pháp tính tốn suất điện động cảm ứng, suất điện động tự cảm số toán đơn giản tượng cảm ứng điện từ
2 Nội dung kiến thức cần xây dựng chuyên đề:
Nội dung kiến thức chuyên đề “Suất điện động cảm ứng” tổ chức dạy học tiết: Suất điện động cảm ứng (1 tiết)
Tự cảm – tập (1 tiết) Gồm nội dung sau:
2.1 Suất điện động cảm ứng mạch kín 2.1.1 Định nghĩa:
Suất điện động cảm ứng suất điện động sinh dịng điện cảm ứng mạch kín 2.1.2 Định luật Fa-ra-day
- Công thức định luật: ec t
- Độ lớn: c e
t
- Phát biểu: Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất mạch điện kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thơng qua mạch kín
2.2 Quan hệ suất điện động cảm ứng định luật Len-xơ Chọn chiều mạch kín (C) chọn chiều pháp tuyến dương
- Nếu > tăng ec < 0: chiều suất điện động cảm ứng (ic) ngược với chiều mạch - Nếu < tăng ec < 0: chiều suất điện động cảm ứng (ic) với chiều mạch 2.3 Chuyển hóa lượng điện tượng cảm ứng điện từ
- Xét mạch kín (C) khung dây đặt từ trường Để tạo từ thơng biến thiên qua (C) phải có ngoại lực tác dụng vào mạch (C) ngoại lực sinh công học, công học làm xuất suất điện động cảm ứng nghĩa tạo điện mạch (C) Bản chất tượng cảm ứng điện từ q trình chuyển hóa thành điện
- Đây phương thức việc sản xuất điện 2.4 Từ thông riêng mạch điện kín
(Wb): độ biến thiên từ thông khoảng thời gian t t (s): khoảng thời gian xảy biến thiên từ thông
Wb V s t
(2)- Từ thông riêng mạch (C): = L.i
+ i (A): cường độ dòng điện i mạch (C)
+ L(H): độ tự cảm mạch (C) (phụ thuộc cấu tạo kích thước mạch C) - Ví dụ: Độ tự cảm ống dây hình trụ:
2 10 N
L S
l + N: số vòng dây ống
+ l (m): chiều dài ống dây
+ S (m2): tiết diện ngang ống dây. + Chú ý: l >> d (d đường kín ống) 2.5 Hiện tượng tự cảm
2.5.1 Định nghĩa:
Hiện tượng tự cảm tượng cảm ứng điện từ xảy mạch có dịng điện mà biến thiên từ thông qua mạch gây biến thiên cường độ dòng điện mạch
2.5.2 Một số ví dụ tượng tự cảm 2.6 Suất điện động tự cảm
- Suất điện động cảm ứng xuất tượng tự cảm gọi suất điện động tự cảm
tc e
t
Với = L.i Do L = số = L.i tc
i e L
t
- Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên cường độ dòng điện mạch 2.7 Ứng dụng
Cuộn cảm mạch điện xoay chiều có mạch dao động máy biến áp 3 Chuẩn kiến thức, kĩ số lực phát triển :
3.1 Kiến thức
+ Biết suất điện động cảm ứng
+ Phát biểu định luật Faraday tượng cảm ứng điện từ + Biết khái niệm từ thông riêng
+ Biết tượng tự cảm + Biết suất điện động tự cảm
+ Biết số ứng dụng tượng tự cảm
3.2 Kĩ năng
+ Viết công thức tính suất điện động cảm ứng vận dụng để tính suất điện động cảm ứng từ trường thay đổi
+ Viết cơng thức tính suất điện động tự cảm vận dụng để tính suất điện động tự cảm cường độ dòng điện thay đổi
+ Viết vận dụng cơng thức tính độ tự cảm ống dây hình trụ + Giải thích tượng tự cảm đóng ngắt mạch điện
+ Phân tích mối quan hệ suất điện động cảm ứng định luật Len-xơ
3.3 Thái độ
- Tự lực, tự giác học tập, tham gia xây dựng kiến thức 3.4 Năng lực phát triển
- Bảng mơ tả lực phát triển chủ đề Nhóm
năng lực Năng lực thành phần Mô tả mức độ thực chủ đề
Nhóm NLTP liên quan đến
K1: Trình bày kiến thức tượng, đại lượng, định luật, nguyên lí vật lí bản, phép đo, số vật lí
+ Biết suất điện động cảm ứng
(3)sử dụng kiến thức vật lí
+ Biết mối qua hệ suất điện động cảm ứng định luật Len-xơ
+ Biết khái niệm từ thông riêng + Biết tượng tự cảm + Biết suất điện động tự cảm
+ Biết số ứng dụng tượng tự cảm
K2: Trình bày mối quan hệ kiến thức vật lí
+ Phân tích mối quan hệ suất điện động cảm ứng định luật Len-xơ
+ Công thức: ec t
tc
i e L t K3: Sử dụng kiến thức vật lí để thực
hiện nhiệm vụ học tập
- Sử dụng định luật định luật Faraday tượng cảm ứng điện từ tượng tự cảm để giải tập đơn giản
K4: Vận dụng (giải thích, dự đốn, tính tốn, đề giải pháp, đánh giá giải pháp … ) kiến thức vật lí vào tình thực tiễn
+ Giải thích tượng tự cảm đóng ngắt mạch điện
Nhóm NLTP phương pháp (tập trung vào năng lực thực nghiệm năng lực mô hình hóa)
P1: Đặt câu hỏi kiện vật lí
P2: Mơ tả tượng tự nhiên ngôn ngữ vật lí quy luật vật lí tượng
+ Sự phát sinh hồ quang điện ta đóng ngắt cơng tắc điện, cầu dao động;
+ Nung cảm ứng P3: Thu thập, đánh giá, lựa chọn xử lí
thơng tin từ nguồn khác để giải vấn đề học tập vật lí
- Thu thập, đánh giá, lựa chọn xử lí thơng tin từ nguồn khác như: đọc sách giáo khoa, sách tham khảo, Internet… để tìm hiểu nội dung định luật định luật Faraday điện phân
P4: Vận dụng tương tự mơ hình để xây dựng kiến thức vật lí
+ Mơ hình xây dụng khái niệm gia tốc: v a t P5: Lựa chọn sử dụng cơng cụ tốn
học phù hợp học tập vật lí
P6: điều kiện lí tưởng tượng vật lí
P7: đề xuất giả thuyết; suy hệ kiểm tra
P8: xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lí kết thí nghiệm rút nhận xét
P9: Biện luận tính đắn kết thí nghiệm tính đắn kết luận khái qt hóa từ kết thí nghiệm Nhóm
NLTP trao đổi thơng tin
X1: trao đổi kiến thức ứng dụng vật lí ngơn ngữ vật lí cách diễn tả đặc thù vật lí
(4)X3: lựa chọn, đánh giá nguồn thông tin khác nhau,
X4: mô tả cấu tạo nguyên tắc hoạt động thiết bị kĩ thuật, công nghệ
- Máy phát điện X5: Ghi lại kết từ hoạt
động học tập vật lí (nghe giảng, tìm kiếm thơng tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… )
X6: trình bày kết từ hoạt động học tập vật lí (nghe giảng, tìm kiếm thơng tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… ) cách phù hợp
X7: thảo luận kết công việc vấn đề liên quan góc nhìn vật lí
X8: tham gia hoạt động nhóm học tập vật lí
- Hoạt động nhóm thực nhiệm vụ học tập GV đưa ra: giải thích tượng đóng ngắt mạch điện
Nhóm NLTP liên quan đến cá nhân
C1: Xác định trình độ có kiến thức, kĩ , thái độ cá nhân học tập vật lí
C2: Lập kế hoạch thực kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí nhằm nâng cao trình độ thân
C3: vai trò (cơ hội) hạn chế quan điểm vật lí đối trường hợp cụ thể mơn Vật lí ngồi mơn Vật lí
C4: so sánh đánh giá - khía cạnh vật lí- giải pháp kĩ thuật khác mặt kinh tế, xã hội môi trường
C5: sử dụng kiến thức vật lí để đánh giá cảnh báo mức độ an tồn thí nghiệm, vấn đề sống công nghệ đại
C6: nhận ảnh hưởng vật lí lên mối quan hệ xã hội lịch sử
4 Tiến trình dạy học
4.1 Nội dung 1: SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG (dự kiến dạy tiết chuyên đề) 4.1.1 Hoạt động 1: Tìm hiểu suất điện động cảm ứng mạch điện kín
STT Bước Nội dung
1 Chuyển giao nhiệm vụ GV giới thiệu
(5)- Viết cơng thức định luật Faraday, giải thích đại lượng, đơn vị
- Viết công thức độ lớn suất điện động cảm ứng - Phát biểu nội dung định luật Faraday
2 Thực nhiệm vụ - Theo dõi nhóm thảo luận, trợ giúp - Thảo luận nhóm thực yêu cầu GV Báo cáo, thảo luận - Đại diện nhóm trình bày
- Nhóm khác bổ sung nhận xét. Kết luận Nhận định hợp
thức hóa kiến thức
2.1 Suất điện động cảm ứng mạch kín 2.1.1 Định nghĩa:
Suất điện động cảm ứng suất điện động sinh dòng điện cảm ứng mạch kín
2.1.2 Định luật Fa-ra-day
- Công thức định luật: ec t
- Độ lớn: ec t
- Phát biểu: Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất mạch điện kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín
4.1.2 Hoạt động 2: Phân tích mối quan hệ suất điện động cảm ứng định luật lenxơ và thấy thực chất tượng cảm ứng điện từ.
STT Bước Nội dung
1 Chuyển giao nhiệm vụ Gv: vẽ hình 25.2, chọn chiều dương pháp tuyến dương Căn vào công thức định luật Faraday xác định chiều dòng điện cảm ứng
- Từ thơng tăng - Từ thơng giảm
Tại nói thực chất tượng cảm ứng điện từ trường hợp trình biến đổi thành điện năng?
2 Thực nhiệm vụ - Làm việc nhóm Trả lời câu hỏi GV Báo cáo, thảo luận - Nhóm trình bày sản phẩm
4 Kết luận Nhận định Hợp thức hóa kiến thức
2.2 Quan hệ suất điện động cảm ứng định luật Len-xơ
Chọn chiều mạch kín (C) chọn chiều pháp tuyến dương
- Nếu > tăng ec < 0: chiều suất điện
(Wb): độ biến thiên từ thông khoảng thời gian t t (s): khoảng thời gian xảy biến thiên từ thông
Wb V s t
: tốc độ biến thiên từ thông.
(6)động cảm ứng (ic) ngược với chiều mạch
- Nếu < giảm ec < 0: chiều suất điện động cảm ứng (ic) với chiều mạch
2.3 Chuyển hóa lượng điện tượng cảm ứng điện từ
- Xét mạch kín (C) khung dây đặt từ trường Để tạo từ thông biến thiên qua (C) phải có ngoại lực tác dụng vào mạch (C) ngoại lực sinh công học, công học làm xuất suất điện động cảm ứng nghĩa tạo điện mạch (C) Bản chất tượng cảm ứng điện từ trình chuyển hóa thành điện
- Đây phương thức việc sản xuất điện
4.1.3 Hoạt động 3: Giải tập
STT Bước Nội dung
1 Chuyển giao nhiệm vụ - Yêu cầu cá nhân làm tập từ câu đến câu theo thứ tự (nếu thiếu thời gian câu cịn lại BTVN)
2 Thực nhiệm vụ - HS làm
3 Báo cáo, thảo luận - Cá nhân trình bày sản phẩm
- Cá nhân khác nhận xét, so sánh kết Kết luận Nhận định
Hợp thức hóa kiến thức
- GV nhận xét làm - Sửa chữa
4.2 Nội dụng 2: TỰ CẢM – BÀI TẬP (dự kiến dạy tiết chuyên đề)
4.2.1 Hoạt động 1: Tìm hiểu từ thơng riêng mạch kín tượng tự cảm
STT Bước Nội dung
1 Chuyển giao nhiệm vụ - GV giới thiệu trường hợp đặc biệt tượng cảm ứng điện từ thông báo số kiến thức mới:
+ công thức từ thông riêng
+ cơng thức độ tự cảm ống dây hình trụ + Định nghĩa tượng tự cảm
- GV: tiến hành TN tượng tự cảm
- GV: yêu cầu HS sử dụng kiến thức để giải thích ví dụ tượng cảm ứng điện từ
2 Thực nhiệm vụ - HS ghi chép kiến thức
- HS thảo luận theo nhóm giám sát trợ giúp giáo viên
3 Báo cáo, thảo luận - Các nhóm trình bày sản phẩm
- Các nhóm nhận xét, so sánh kết quả, rút kinh nghiệm Kết luận Nhận định Hợp
thức hóa kiến thức
(7)+ i (A): cường độ dòng điện i mạch (C) + L(H): độ tự cảm mạch (C) (phụ thuộc cấu tạo kích thước mạch C)
- Ví dụ: Độ tự cảm ống dây hình trụ:
7 10 N
L S
l
+ N: số vòng dây ống + l (m): chiều dài ống dây
+ S (m2): tiết diện ngang ống dây. + Chú ý: l >> d (d đường kính ống) 2.5 Hiện tượng tự cảm
2.5.1 Định nghĩa:
Hiện tượng tự cảm tượng cảm ứng điện từ xảy mạch có dịng điện mà biến thiên từ thông qua mạch gây biến thiên cường độ dòng điện mạch
2.5.2 Một số ví dụ tượng tự cảm 4.2.2 Hoạt động 2: Tìm hiểu suất điện động tự cảm ứng dụng
STT Bước Nội dung
1 Chuyển giao nhiệm vụ -Hoạt động nhóm:
+ Xây dựng công thức suất điện động tự cảm phát biểu + Nêu ứng dụng tượng tự cảm
2 Thực nhiệm vụ - HS thảo luận giám sát trợ giúp giáo viên Báo cáo, thảo luận - Các nhóm trình bày nêu ứng dụng
- Nhóm khác nhận xét Kết luận Nhận định
Hợp thức hóa kiến thức
2.6 Suất điện động tự cảm
- Suất điện động cảm ứng xuất tượng tự cảm gọi suất điện động tự cảm
tc e
t
Với = L.i Do L = số = L.i tc
i e L
t
- Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên cường độ dòng điện mạch
2.7 Ứng dụng
Cuộn cảm mạch điện xoay chiều có mạch dao động máy biến áp
4.2.3 Hoạt động 3: Giải tập
STT Bước Nội dung
(8)3 Báo cáo, thảo luận - Cá nhân trình bày sản phẩm
- Cá nhân khác nhận xét, so sánh kết Kết luận Nhận định
Hợp thức hóa kiến thức
- GV nhận xét làm - Sửa chữa
5 Kiểm tra, đánh giá trình dạy học 5.1 Hình thức kiểm tra, đánh giá
- Đánh giá nhận xét: Thông qua quan sát trao đổi sản phẩm học tập học sinh, giáo viên nhận xét , đánh giá tích cực, tự lực sáng tạo học sinh
- Đánh giá tập
5.2 Công cụ kiểm tra, đánh giá
- Soạn câu hỏi/bài tập kiểm tra, đánh giá lực 5.2.1 Nội dung 1: Suất điện động cảm ứng
STT Mức độ Loại năng
lực Câu hỏi
1.1 Biết K1 1 Chọn câu Suất điện động cảm ứng suất điện động A sinh dòng điện cảm ứng mạch kín
B sinh dịng điện mạch kín C sinh nguồn điện hóa học D sinh dòng điện cảm ứng
1.2 Hiểu K2 2 Chọn câu Độ lớn suất điện động cảm ứng mạch kín tỉ lệ với
A tốc độ biến thiên từ thông qua mạch B độ lớn từ thông qua mạch
C điện trở mạch D diện tích mạch
1.3 Hiểu K3 3 Khi cho nam châm chuyển động qua mạch kín, mạch xuất dịng điện cảm ứng Điện dòng điện chuyển hóa từ
A hóa B C quang D nhiệt 1.4 Vận
dụng
K4 4 Một khung dây hình vng cạnh 20 cm nằm tồn độ từ trường vng góc với đường cảm ứng Trong thời gian 1/5 s, cảm ứng từ từ trường giảm từ 1,2 T Suất điện động cảm ứng khung dây thời gian có độ lớn
A 240 mV B 240 V
C 2,4 V D 1,2 V
1.5 Vận dụng
K2,K3,K4, P5
5 Một khung dây hình trịn bán kính 20 cm nằm toàn từ trường mà đường sức từ vng với mặt phẳng vịng dây Trong cảm ứng từ tăng từ 0,1 T đến 1,1 T khung dây có suất điện động không đổi với độ lớn 0,2 V Thời gian trì suất điện động
A 0,2 s B 0,2 π s
C s D chưa đủ kiện để xác định 1.6 Vận
dụng
K2,K3, K4 6 Một khung dây dẫn điện trở Ω hình vng cạch 20 cm nằm từ trường cạnh vng góc với đường sức Khi cảm ứng từ giảm từ T thời gian 0,1 s cường độ dòng điện dây dẫn
A 0,2 A B A
C mA D 20 mA
5.2 Nội dung 2: Suất điện động tự cảm
(9)A cường độ dòng điện qua mạch B điện trở mạch
C chiều dài dây dẫn D tiết diện dây dẫn
2.2 Biết K1 8 Điều sau không đúng nói độ tự cảm ống dây? A Độ tự cảm phụ thuộc vào số vòng dây ống;
B Độ tự cảm phụ thuộc tiết diện ống;
C Độ tự cảm không phụ thuộc vào môi trường xung quanh; D Độ tự cảm có đơn vị H (henry)
2.3 Biết K1 9 Chọn câu Hiện tượng tự cảm tượng cảm ứng điện từ sự biến thiên từ thông qua mạch gây
A biến thiên cường độ điện trường mạch B chuyển động nam châm với mạch
C chuyển động mạch với nam châm D biến thiên từ trường Trái Đất
2.4 Biết K1 10 Chọn câu Suất điện động tự cảm mạch điện tỉ lệ với A điện trở mạch
B từ thông cực đại qua mạch C từ thông cực tiểu qua mạch
D tốc độ biến thiên cường độ dòng điện qua mạch 2.5 Vận
dụng
K4 11 Một ống dây tiết diện 10 cm2, chiều dài 20 cm có 1000 vịng dây. Hệ số tự cảm ống dây (khơng lõi, đặt khơng khí)
A 0,2π H B 2π mH
C mH D 0,2 π mH
2.6 Vận dụng
K2, K3, K4 12 Một ống dây có hệ số tự cảm 20 mH có dịng điện với cường độ 5 A chạy qua Trong thời gian 0,1 s dòng điện giảm Độ lớn suất điện động tự cảm ống dây có độ lớn
A 100 V B 1V
C 0,1 V D 0,01 V
2.7 Vận dụng
K2, K3, K4, 13 Một ống dây tiết diện 20 cm2, chiều dài 20 cm có 1000 vịng dây, mang dịng điện có cường độ A Trong thời gian 0,1 s dòng điện tăng đến 5A
a) Tính hệ số tự cảm ống dây