HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM NĂNG LƯỢNG CỦA TỪ TRƯỜNG I MỤC TIÊU : Hiểu chất tượng tự cảm đóng mạch, ngắt mạch Nắm vận dụng công thức xác định hệ số tự cảm ống dây, công thưc xác định suất điện động tự cảm ống dây, xông thức xác định suất điện động tự cảm Hiểu từ trường có lượng Vận dụng cơng thức xác định lượng từ trường ống dây công thức xác định mật độ lượng từ trường II PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY : Phương pháp thực nghiệm nêu vấn đề III THIẾT BỊ , ĐỒ DÙNG DẠY HỌC : IV TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY PHÂN PHẦN LÀM VIỆC CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐÔNG CỦA GHI PHỐI HỌC SINH THỜI NỘI DUNG GHI BẢNG TỔ CHỨC ,ĐIỀU KHIỂN Trả lời câu hỏi SGk Kiểm tra đánh giá GIAN Kiểm tra cũ kiến thức cũ liên quan với Làm tập 1,2,3, SGK CHÚ (3’) Nghiên cứu Hiện tượng tự cảm Hiện tượng tự cảm a) Thí nghiệm Trong mục SGK đưa hai thí nghiệm tượng tự cảm Đây lă hai  Bố trí thí nghiệm sơ đồ hình 62.1 thí nghiệm có tính kinh điển, SGK cũ dùng hai thí nghiệm Sơ đồ Đ1 hình 62.1 SGK sơ đồ thí nghiệm R Đ2 L , R tượng tự cảm đóng mạch ; sơ đồ hình 62.2 SGK thí nghiệm k tượng tự cảm ngắt mạch  Nhận xét : Khi đóng cơng tắc K ta nhận thấy bóng Đối với thí nghiệm hình 62.1 SGK, đèn Đ1 sáng lên, cịn bóng đèn Đ sáng lên từ từ mặc Gv cần nhấn mạnh để học sinh ý dù điện trở hai nhánh giống bóng đèn hai nhánh giống điện trở hai nhánh  Giải thích Khi đóng cơng tắc, dịng điện Mặc dù vậy, đóng mạch, bóng đèn hai nhánh tăng (lúc đầu I = 0, sau I  0) hai nhánh có cuộn dây sáng lên Trong nhánh hai dịng điện tăng làm cho từ thơng qua chậm ống dây biến đổi. xuất dòng điện cảm ứng ống dây Trong thiết bị thí nghiệm, để có hai bóng đèn hai nhánh giống ta Ap dụng qui tắc Lenxơ  dòng điện nhánh hai chọn trước, muốn điện trở khơng tăng lên nhanh chóng  bóng đèn Đ2 sáng lên hai nhánh GV phải từ từ điều chỉnh Muốn ta đóng mạch điện cho hai bóng sáng độ sáng thường lă khơng Di chuyển b) Thí nghiệm chạy biến trở độ sáng bóng đèn nhánh có biến trở thay  Sơ đồ thí nghiệm hình 62.2 đổi Đến nhận thấy độ sáng hai bóng đèn hai nhánh Đ điện trở hai nhánh lúc coi R1 k Sau làm thí nghiệm theo sơ đồ hình 62.1 SGK, để thí nghiệm có  Nhận xét : Ngắt cơng tắt K , ta nhận thấy bóng đèn tính thuyết phục hơn, GV đổi vị trí khơng ngắt mà l sáng lên sau tắt hai bóng đèn cho lại đóng mạch điện Khi ta thấy bóng đèn  Giải thích : Khi ngắt cơng tắc, dịng điện nhánh có ống dây sáng lên chậm mạch giảm làm cho từ thông ống dây biến đổi bóng đèn nhánh Điều khẳng ống dây xuất dòng điện cảm ứng định rõ ràng ống dây Theo quy tắc Len-xơ dịng điện cảm ứng ngun nhân ngăn cản khơng cho dịng chiều với dịng điện mạch nguồn gây ra, dịng điện nhánh tăng lên nhanh điện qua bóng đèn  bóng đèn loé sáng lên chóng sau tắt Trên ta nói bóng đèn nhánh có ống c) Định nghĩa : Hiện tượng cảm ứng điện từ dây sáng lên chậm bóng đèn nhánh mạch điện biến đổi dịng điện kia, cần nói thêm mạch gây gọi tượng tự cảm khoảng thời gian diễn chậm ngắn Tuy nhiên, có ý Suất điện động tự cảm a) Hệ số tự cảm Ta có  = BS cos  trước phân biệt Đến GV gợi ý H1 Trả lời H1 : Sau đóng mạch lâu độ sáng hai bóng đèn hai nhánh lại  =  = BS  ~ B (Như nói lên sư sáng lên chậm bóng đèn nhánh có Mà B ~ I   ~ I ống dây diễn nhanh) Hai bóng đèn sáng chứng tỏ suất điện động Nghia  = LI (62.1) cảm ứng ống dây khơng Điều giải thích Hệ số tỉ lệ L công thức (62.1) gọi hệ số tư cảm dòng điện nhánh ổn định, ( hay độ tự cảm) mạch điện không biến đổi Vì suất điện động cảm ứng ống dây không Trong hệ SI, đơn vị hệ số tự cảm henri, kí hiệu H Việc tiến hành thí nghiệm theo sơ đồ hình 62.2 SGK đơn giản thí nghiệm Biểu thức tíng hệ số biểu cảm ống dây dài đặt trước Sau ngắt mạch ta thấy bóng khơng khí : đèn lóe sáng lên tắt Thí nghiệm chứng tỏ ngắt mạch ống dây L = 4.10-7n2v (62.2) sinh dòng cảm ứng Để tăng tính thuyết phục thí nghiệm, GV Trong n số vịng dây đơn vị chiều dài tiến hành thí nghiệm phụ sau ống, V thể tích ống Sau làm thí nghiệm theo sơ đồ hình 62.2 SGK, GV thay ống b) Suất điện động tự cảm dây điện trở R 1, nghĩa điện trở ống dây, lại Suất điện động sinh tượng tự cảm ngắt mạch Khi ta thấy gọi suất điện động tự cảm bóng đèn khơng lóe sáng mạch có ống dây Hệ số tự cảm mạch điện đại lượng khơng đổi Do đó, viết : Cũng nói thêm rằng, động tác việc tiến hành thí nghiệm  = LI đơn giản việc nhận rằng, sau ngắt mạch bóng đèn lóe lên chút Thay biểu thức vừa viết vào (59.1) ta suy cơng thức lại khơng đơn giản, ống dây xác định suất điện động tự cảm sau : thí nghiệm dùng nhà trường có độ tự cảm bé nên lóe   L I t (62.3) sáng bóng đèn thường khơng rõ ràng Vì thí nghiệm này, GV phải Năng lượng tư trường nhắc trước để học sinh ý nhận loé sáng bóng a) Nhận xét Thí nghiệm nói cho ta thấy sau ngắt cơng tắc, bóng đèn sáng khoảng thời gian Năng lượng làm cho bóng đèn sáng khơng phải nguồn mà ống dây cung cấp Năng lượng tích trữ ống dây từ trước ngắt công tắc đèn Đến đây, dựa vào thí nghiệm GV đưa định nghĩa tượng tự cảm Cần nói rõ rằng, chất tượng tự cảm tượng cảm ứng điện từ Chỉ có điều khác tượng nằm mạch điện b) Năng lượng ống dây có dịng điện Người ta chứng minh rằng, có dịng điện cường độ khảo sát Suất điện động tự cảm I chạy qua ống dây có hệ số tự cảm L lượng ống dây : Vì chất tượng tự cảm tượng cảm ứng điện từ nên để thành W LI (62.4) lập cơng thức tính suất điện động tự cảm xt phảt từ cơng thưc xác định c) Năng lượng từ trường suất điện động cảm ứng Tuy nhiên, nguyên nhân trưc tiếp gây tượng Khi cho dòng điện chạy qua ống dây ống dây có từ trường Vì người ta quan niệm lượng ống dây lượng từ trường ống dây tự cảm biến thiên dòng điện mạch Vì thế, hợp lí biễu diễn suất điện động tự cảm qua biến đổi dòng điện mạch Muốn vậy, rõ ràng cần phải thiết lập mối liên Ta sử dụng công thức (50.3) để rút biểu thức I hệ từ thơng  cương độ dịng Sau thay biểu thức I vừa vào biểu thức (62.2) điên I mạch để suy mối vào (62.4) ta : liên hệ    Đó lí trước nói biểu thức suất điện W 107 B2 V 8 (62.5) động tự cảm ta cần nói hệ số tự cảm SGK trình bày Từ trường ống dây lă từ trường nên gọi w mật độ lượng tư trường viết W = wV Do ta tìm : Vậy để mở đầu mục GV cần nói hệ số tự cảm, đại lượng gặp lần w 107 B2 8 (62.6) Để đưa định nghĩa hệ số tự cảm, GV cần nói hệ số tự cảm, GV yêu cầu Công thức (62.6) cho trường hợp từ trường học sinh nhắc lại công thức xác định cảm ứng từ dòng điện tròn, dịng khơng từ trường phụ thuộc thời gian điện ống dây gợi cho học sinh nhận xét mối liên hệ B I Các công thức vừa nhắc đến chứng tỏ B tỉ lệ với I Điều cho thấy rút nhận xét từ thơng  qua diện tích giới hạn mạch điện tỉ lệ với I ;  = LI,L hệ số tỉ lệ Đến đây, GV thông báo hệ thức  = LI không hai trường hợp nói mà với dịng điện mạch có mạch khác Hệ số L hệ thức gọi hệ số tự cảm mạch điện xét Hệ số tự cảm mạch điện phụ thuộc vào dạng mạch điện GV thơng báo công thức xác định hệ số tự cảm mạch điện có dạng ống dây, cơng thức (62.2) Sau thiết lập mối liên hệ   việc tìm cơng thức xác định suất điện động tự cảm khơng cịn gặp khó khăn đáng kể Gợi ý H2 nêu lên vấn đề tương đối khó học sinh trung bình Vì GV gióe thiệu H3 học sinh Trả lời H3 : Từ công thức (62.1) ta rút φ L I (*) Nếu ống dây có N vịng dây diện tích vịng dây S  = NBS Gọi l lă chiều dài ống dây  = nlBS = nBV Theo (50.3) ta có B = 4.10-7nI Thay biểu thưc  B vừa viết vào (*) ta thu công thức (62.2) Để lưu ý học sinh sử dụng cơng thức (62.2) GV dùng câu gợi ý H3 Trả lời H3 : (62.2) áp dụng cho trường hơp ống dây lõi sắt, nghĩa áp dụng cho ống dây hình 62.3a Năng lượng từ trường GV đưa tượng để chứng tỏ ống dây có lượng SGK chọn tượng để làm dẫn chứng lă tượng thí nghiệm hình 62.2 SGK Sau GV dùng phương pháp suy luận để rút kết luận lượng ống dây lă lượng từ trường Từ đó, GV thơng báo cơng thức xác định lượng từ trường ống dây Vấn đề nêu Củng cố Yêu cầu nhắc lại : HS tư lưc giảng Dặn dò Nhấn mạnh nội dung quan trọng học sinh Trả lời câu hỏi làm tập SGK (5’) Chuẩn bị mới” “  ... hệ số tự cảm L lượng ống dây : Vì chất tượng tự cảm tượng cảm ứng điện từ nên để thành W LI (62.4) lập cơng thức tính suất điện động tự cảm xt phảt từ cơng thưc xác định c) Năng lượng từ trường. .. động tự cảm ta cần nói hệ số tự cảm SGK trình bày Từ trường ống dây lă từ trường nên gọi w mật độ lượng tư trường viết W = wV Do ta tìm : Vậy để mở đầu mục GV cần nói hệ số tự cảm, đại lượng. .. liên quan với Làm tập 1,2,3, SGK CHÚ (3’) Nghiên cứu Hiện tượng tự cảm Hiện tượng tự cảm a) Thí nghiệm Trong mục SGK đưa hai thí nghiệm tượng tự cảm Đây lă hai  Bố trí thí nghiệm sơ đồ hình 62.1