TRƯỜNG PTTH MẠC ĐĨNH CHI GIÁO ÁN VẬT LÝ 11
Tiết :
Bài 62 :
HIỆN TƯNG TỰ CẢM
NĂNG LƯNG CỦA TỪ TRƯỜNG
I. MỤC TIÊU :
Hiểu được bản chất của hiện tượng tự cảm khi đóng mạch, khi ngắt mạch.
Nắm và vận dụng được các công thức xác đònh hệ số tự cảm của ống dây, công thưc xác đònh suất điện động tự cảm của ống dây, xông thức
xác đònh suất điện động tự cảm.
Hiểu được rằng từ trường có năng lượng. Vận dụng được công thức xác đònh năng lượng từ trường trong ống dây và công thức xác đònh mật
độ năng lượng từ trường.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY : Phương pháp thực nghiệm và nêu vấn đề
III. THIẾT BỊ , ĐỒ DÙNG DẠY HỌC :
IV. TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY
PHÂN PHỐI
THỜI GIAN
PHẦN LÀM VIỆC CỦA GIÁO VIÊN
NỘI DUNG GHI BẢNG TỔ CHỨC ,ĐIỀU KHIỂN
1. Kiểm tra
bài cũ và
kiến thức
cũ liên
quan với
bài mới
(3’)
Trả lời câu hỏi SGk
Làm bài tập 1,2,3, SGK
Kiểm tra và đánh giá
2. Nghiên
cứu bài mới
1. Hiện tượng tự cảm
dây.
p dụng qui tắc Lenxơ ⇒ dòng điện trong nhánh hai
không tăng lên nhanh chóng ⇒ bóng đèn Đ
2
sáng lên
từ từ.
b) Thí nghiệm 2.
♦ Sơ đồ thí nghiệm như trên hình 62.2.Đ
k
R
1
♦ Nhận xét : Ngắt công tắt K , ta nhận thấy bóng đèn
không ngắt ngay mà loé sáng lên rồi sau đó mới tắt.
♦ Giải thích : Khi ngắt công tắc, dòng điện trong mạch
cũ vẫn dùng hai thí nghiệm này. Sơ đồ
trong hình 62.1 SGK là sơ đồ thí nghiệm
hiện tượng tự cảm khi đóng mạch ; sơ đồ
trong hình 62.2 SGK là thí nghiệm về
hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch.
Đối với thí nghiệm như hình 62.1 SGK,
Gv cần nhấn mạnh để học sinh chú ý
rằng bóng đèn ở hai nhánh giống nhau
và điện trở thuần hai nhánh đều như
nhau. Mặc dù vậy, khi đóng mạch, bóng
đèn ơ hai nhánh có cuộn dây vẫn sáng
trong mạch đó gây ra gọi là hiện tượng tự cảm.
2. Suất điện động tự cảm
a) Hệ số tự cảm
Ta có φ = BS cos α
khi α = 0 thì φ = BS⇒ φ ~ B
Mà B ~ I ⇒ φ ~ I
Nghia là φ = LI (62.1)
Hệ số tỉ lệ L trong công thức (62.1) gọi là hệ số tư cảm
( hay độ tự cảm) của mạch điện.
Trong hệ SI, đơn vò của hệ số tự cảm là henri, kí hiệu là
H.
Biểu thức tíng hệ số biểu cảm của một ống dây dài đặt
trong không khí là :
L = 4π.10
-7
n
2
v (62.2)
Trong đó n là số vòng dây trên một đơn vò chiều dài
của ống, V là thể tích của ống.
b) Suất điện động tự cảm
Suất điện động được sinh ra do hiện tượng tự cảm
gọi là suất điện động tự cảm.
Hệ số tự cảm của một mạch điện là đại lượng không
đổi. Do đó, có thể viết :
∆φ = L∆I
bóng đèn ở nhánh kia. Điều đó khẳng
đònh rõ ràng rằng ống dây chính là
nguyên nhân ngăn cản không cho dòng
điện trong nhánh đó tăng lên nhanh
xác đònh suất điện động tự cảm sau :
t
I
L
∆
∆
−=
ξ
(62.3)
3. Năng lượng tư trường
a) Nhận xét
Thí nghiệm 2 nói trên cho ta thấy sau khi ngắt công
tắc, bóng đèn vẫn còn sáng trong một khoảng thời
gian. Năng lượng làm cho bóng đèn sáng không phải là
nguồn mà là do ống dây cung cấp. Năng lượng này
được tích trữ trong ống dây từ trước khi ngắt công tắc.
b) Năng lượng của ống dây có dòng điện
Người ta chứng minh rằng, khi có dòng điện cường độ I
chạy qua ống dây có hệ số tự cảm L thì năng lượng
trong ống dây là :
2
LI
2
1
W =
(62.4)
c) Năng lượng từ trường
Khi cho dòng điện chạy qua ống dây thì trong ống dây
có từ trường. Vì vậy người ta quan niệm rằng năng
lượng của ống dây chính là năng lượng của từ trường
trường có độ tự cảm rất bé nên sự lóe
sáng của bóng đèn thường không rõ ràng
lắm. Vì vậy ở thí nghiệm này, GV phải
nhắc trước để học sinh chú ý hết sức thì
mới nhận ra được sự loé sáng của bóng
đèn.
Đến đây, dựa vào 2 thí nghiệm trên GV
có thể đưa ra đònh nghóa về hiện tượng tự
cảm. Cần nói rõ rằng, bản chất của hiện
tượng tự cảm cũng là hiện tượng cảm
ứng điện từ. Chỉ có điều khác là hiện
tượng nằm ngay trong mạch điện đang
khảo sát.
2. Suất điện động tự cảm
Vì bản chất của hiện tượng tự cảm là
hiện tượng cảm ứng điện từ nên để thành
lập công thức tính suất điện động tự cảm
có thể xuât phảt từ công thưc xác đònh
GV : ĐỖ HIẾU THẢO VẬT LÝ PB 11: 62 -4 /7
TRƯỜNG PTTH MẠC ĐĨNH CHI GIÁO ÁN VẬT LÝ 11
27
B10
8
1
w
π
=
(62.6)
Công thức (62.6) đúng cho trường hợp từ trường không
đều và từ trường phụ thuộc thời gian.
mạch có mạch khác nhau. Hệ số L trong
GV : ĐỖ HIẾU THẢO VẬT LÝ PB 11: 62 -5 /7
TRƯỜNG PTTH MẠC ĐĨNH CHI GIÁO ÁN VẬT LÝ 11
hệ thức đó gọi là hệ số tự cảm của mạch
điện đang xét.
Hệ số tự cảm của một mạch điện phụ
thuộc vào dạng của mạch điện đó. GV
thông báo về công thức xác đònh hệ số tự
cảm của mạch điện có dạng một ống
dây, đó là công thức (62.2).
Sau khi đã thiết lập được mối liên hệ giữa
φ và Ι thì việc tìm ra công thức xác đònh
suất điện động tự cảm không còn gặp
khó khăn đáng kể.
Gợi ý H2 nêu lên vấn đề tương đối khó
đối với những học sinh dưới trung bình.
Vì vậy GV có thể gióe thiệu H3 đối với
những học sinh khá.
Trả lời H3 : Từ công thức (62.1) ta rút ra
I
φ
L=
(*).
Nếu ống dây có N vòng dây và diện tích
mỗi vòng dây bằng S thì φ = NBS. Gọi l lă
chiều dài ống dây thì φ = nlBS = nBV.
Theo (50.3) ta có B = 4π.10
-7
nI. Thay các
biểu thưc của φ và B vừa viết vào (*) ta
GV : ĐỖ HIẾU THẢO VẬT LÝ PB 11: 62 -7 /7