sự xuất hiện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường chiều - Pdf 27

Trang 1
I. SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG TIẾN TRÌNH KHOA HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ, ĐỀ XUẤT
KIẾN THỨC “SỰ XUẤT HIỆN SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG ĐOẠN DÂY DẪN
CHUYỂN ĐỘNG TRONG TỪ TRƯỜNG. CHIỀU CỦA DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG TRONG ĐOẠN
DÂY DẪN CHUYỂN ĐỘNG TRONG TỪ TRƯỜNG”.
- Trong dây dẫn kim loại có các hạt electron tự do.
- Hạt mang điện chuyển động trong từ trường thì chịu tác dụng của lực Lorenxơ có:
+ Phương: vuông góc với mặt phẳng chứa () tại điểm khảo sát.
+ Chiều (quy tắc bàn tay trái): Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để cho các đường sức từ đâm xuyên
vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều của vectơ vận tốc của hạt
mang điện chuyển động, khi đó ngón tay cái choãi ra 90
0
chỉ chiều của lực Lorenxơ nếu hạt
mang điện tích dương và chỉ chiều ngược lại nếu hạt mang điện tích âm
- Khi một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường với vận tốc vuông góc với đoạn dây dẫn
và hợp với một góc θ thì trong đoạn dây dẫn đó xuất hiện một suất điện động cảm ứng. Nếu
nối hai đầu đoạn dây bằng một dây dẫn thành một mạch kín thì trong mạch có dòng điện do
suất điện động cảm ứng sinh ra gọi là dòng cảm ứng.
- Chiều của dòng điện cảm ứng chạy trong mạch kín là chiều của dòng điện cảm ứng trong
đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường tuân theo quy tắc bàn tay phải: Đặt bàn tay phải
hứng các đường sức từ, ngón tay cái choãi ra 90
0
hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây,
chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều của dòng điện cảm ứng chạy trong đoạn dây dẫn
chuyển động trong từ trường (đó là chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn). Từ đây cho
ta biết chiều của dòng điện chạy trong mạch kín nếu nối hai đầu đoạn dây thành một mạch kín

Nếu có một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường
với vận tốc vuông góc với đoạn dây dẫn và hợp với một góc θ thì có hiện tượng
gì xảy ra đối với electron trong đoạn dây dẫn đó ? Nếu nối hai đầu đoạn dây dẫn bằng
một dây dẫn thành mạch kín thì có hiện tượng gì xảy ra trong mạch kín đó ?

cho đầu M tích điện âm, đầu N tích
điện dương.
- Khi thanh MN chuyển động ngược
lại thì kết quả ngược lại
Quan sát sự lệch của kim điện kế
trong các trường hợp:
- Thanh MN đứng yên trong từ
trường.
- Thanh MN chuyển động trong từ
trường theo hướng của như hình
vẽ.
- Thanh MN chuyển động trong từ
trường theo hướng ngược lại.
Có thể kiểm nghiệm kết luận trên đây như thế nào?
- Khi thanh MN đứng yên: I = 0
- Khi thanh MN chuyển động (h.vẽ):
I ≠ 0 và có chiều từ M đến N.
- Khi thanh MN chuyển động theo
chiều ngược lại thì I ≠ 0 và có chiều từ
N đến M.
Chiều I ngược với chiều .
→ Sự tồn tại của suất điện động cảm
ứng trong đoạn dây dẫn khi nó chuyển
động trong từ trường và xác định được
chiều của dòng điện chạy trong mạch
- Khi thanh MN đứng yên: Kim điện
kế chỉ ở vạch số 0
- Khi thanh MN chuyển động (h.vẽ):
Kim điện kế bị lệch sang trái khỏi vạch
số 0

động trong từ trường với vận tốc
v
vuông góc với đoạn dây dẫn và hợp với
B
một
góc
θ
thì có hiện tượng gì xảy ra với các electron trong đoạn dây dẫn đó. Nếu nối
hai đầu đoạn dây dẫn bằng một dây dẫn khác tạo thành một mạch kín thì có hiện
tượng gì xảy ra trong mạch kín này?
Với câu hỏi này thì hướng giải quyết là gì? Vận dụng điều đã biết ở trên và để
ý ta thấy: Khi đoạn dây chuyển động thì các electron trong đoạn dây cũng chuyển
động cùng với nó và do đó, chúng cũng chịu tác dụng của lực Lorenxơ. Xét tác dụng
của lực Lorenxơ lên các electron trong dây dẫn khi chúng chuyển động cùng với dây
dẫn trong từ trường, từ đó rút ra câu trả lời cho vấn đề đặt ra.
Theo suy luận ở trên, do có lực Lorenxơ tác dụng, các electron tự do sẽ chuyển
động về một đầu đoạn dây làm cho đầu này thừa electron nên tích điện âm, đầu kia
tích điện dương, giữa hai đầu đoạn dây dẫn có một hiệu điện thế U. Nếu nối hai đầu
đoạn dây dẫn bằng một dây dẫn khác thành mạch kín thì trong mạch sẽ có dòng điện.
Khi đó, đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường đóng vai trò như một nguồn điện,
tức là có suất điện động, ta gọi suất điện động này là suất điện động cảm ứng
ξ
c
( nếu
mạch hở thì U = ξ
c
).
Theo phân tích ở trên ta còn thấy, bên trong đoạn dây dẫn, do các electron
chuyển động theo hướng của lực Lorenxơ, còn chiều của dòng điện (quy ước là chiều
chuyển động của hạt mang điện dương) lại ngược với chiều chuyển động của electron

hình chữ nhật với nhiều vòng dây và khi làm thí nghiệm với đoạn dây thì ta chỉ cho
một cạnh của khung dây đặt trong từ trường.
+ Nam châm vĩnh cửu chữ U để tạo từ trường (hoặc dùng nam châm điện nếu có)
+ Điện kế nhạy dùng để nhận biết sự tồn tại của dòng điện trong mạch kín.
+ Các dây nối để nối hai đầu đoạn dây với với hai đầu điện kế tạo thành mạch
kín.
Nếu tiến hành lắp ráp thí nghiệm theo sơ đồ (hình vẽ) và làm thí nghiệm này,
thấy rằng:
- Khi đoạn dây đứng yên (v = 0), các electron không chuyển động theo thanh,
thì không có lực Lorenxơ tác dụng (I = 0): kim điện kế chỉ vạch số 0.
- Khi cho đoạn dây chuyển động theo hướng như hình vẽ, các electron cũng
chuyển động theo với cùng vận tốc, thì có lực Lorenxơ tác dụng lên các electron, theo
quy tắc bàn tay trái lực
L
f
hướng từ N đến M. Kết quả: đầu M thừa electron nên tích
điện âm, đầu N tích điện dương ⇒ dòng điện chạy trong thanh có chiều từ M đến N :
kim điện kế bị lệch sang trái khỏi vạch số 0.
- Khi cho đoạn dây chuyển động theo chiều ngược lại với trường hợp trên, lực
Lorenxơ
L
f
hướng từ M đến N. Kết quả: đầu N thừa electron nên tích điện âm, đầu
M tích điện dương ⇒ dòng điện chạy trong thanh có chiều từ N đến M : kim điện kế
bị lệch sang phải khỏi vạch số 0.
Từ kết quả trên, ta có thể chứng minh được rằng những suy luận để rút ra các
kết luận trên là đúng và ta đi đến kết luận cuối cùng:
+ Khi một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường với vận tốc
v
r

- Khi một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường với vận tốc
v
vuông góc
với đoạn dây dẫn và hợp với
B
một góc θ thì trong đoạn dây dẫn đó xuất hiện một
suất điện động cảm ứng. Nếu nối hai đầu đoạn dây bằng một dây dẫn thành một mạch
kín thì trong mạch có dòng điện do suất điện động cảm ứng sinh ra gọi là dòng cảm
ứng.
- Chiều của dòng điện cảm ứng chạy trong mạch kín là chiều của dòng điện
cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường tuân theo quy tắc bàn tay
phải: Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón tay cái choãi ra 90
0
hướng theo
chiều chuyển động của đoạn dây, chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều của dòng
điện cảm ứng chạy trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường (đó là chiều từ
cực âm sang cực dương của nguồn). Từ đây cho ta biết chiều của dòng điện chạy
trong mạch kín nếu nối hai đầu đoạn dây thành một mạch kín.
2. Mục tiêu đối với quá trình học.
- Học sinh tham gia đề xuất vấn đề “Nếu có một đoạn dây dẫn chuyển động
trong từ trường với vận tốc
v
vuông góc với đoạn dây dẫn và hợp với
B
một góc θ
thì có hiện tượng gì xảy ra đối với electron trong đoạn dây dẫn đó? Nếu nối hai đầu
đoạn dây dẫn bằng một dây dẫn thành mạch kín thì có hiện tượng gì xảy ra trong
mạch kín đó?”
- Học sinh tham gia đề xuất giải pháp để trả lời được vấn đề nêu trên bằng cách
xét tác dụng của lực Lorenxơ lên các electron trong đoạn dây dẫn chuyển động trong

điện cảm ứng trong thanh dây dẫn chuyển
động trong từ trường tựa trên các thanh ray
tạo thành mạch kín như hình vẽ?
Câu 4. (3 điểm) Cho hệ thống như
hình vẽ, thanh dẫn AB có khối lượng trượt
thẳng đứng trên hai ray,
B
nằm ngang. Ban
đầu thanh được giữ đứng yên sau đó thả ra
cho chuyển động. Hãy cho biết hiện tượng
gì xảy ra đối với điện trở R?
III. PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC.
- 04 bộ thí nghiệm gồm: Nam châm chữ U, điện kế, dây nối, đoạn dây dẫn
chiều dài l.
Trang 6
A B
R
B

⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗
⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗
⊗ ⊗ ⊗ ⊗ ⊗
B
v
N
M
- Thiết bị hỗ trợ dạy học khác.
IV. NỘI DUNG GHI BẢNG.
SỰ XUẤT HIỆN SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG ĐOẠN DÂY DẪN
CHUYỂN ĐỘNG TRONG TỪ TRƯỜNG. CHIỀU CỦA DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG

4. Kết luận.
- Khi một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường với vận tốc
v
vuông góc
với đoạn dây dẫn và hợp với
B
một góc θ thì trong đoạn dây dẫn đó xuất hiện một
suất điện động cảm ứng. Nếu nối hai đầu đoạn dây bằng một dây dẫn khác thành một
mạch kín thì trong mạch có dòng điện do suất điện động cảm ứng sinh ra gọi là dòng
cảm ứng.
- Chiều của dòng điện chạy trong mạch kín cũng là chiều của dòng điện chạy
trong đoạn dây và được xác định bằng quy tắc bàn tay phải.
Trang 7
M
N
v
0
B
r
G
V. TIẾN TRÌNH HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC KIẾN THỨC “SỰ SUẤT
HIỆN SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG ĐOẠN DÂY DẪN CHUYỂN
ĐỘNG TRONG TỪ TRƯỜNG. CHIỀU CỦA DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG
TRONG ĐOẠN DÂY DẪN CHUYỂN ĐỘNG TRONG TỪ TRƯỜNG”
1. Đề xuất vấn đề.
 Một điện tích q chuyển động trong từ trường với vận tốc
v
sao cho
α)B,v( =
thì điện tích này chịu tác dụng của lực nào? Lực đó có đặc điểm gì?

- Khi một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường với vận tốc
v
vuông góc
với đoạn dây dẫn và hợp với
B
một góc θ thì trong đoạn dây dẫn đó xuất hiện một
suất điện động cảm ứng.
- Nếu nối hai đầu đoạn dây bằng một dây dẫn thành một mạch kín thì trong
mạch có dòng điện do suất điện động cảm ứng sinh ra gọi là dòng cảm ứng.
- Chiều của dòng điện cảm ứng chạy trong mạch kín là chiều của dòng điện
cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường,
- Chiều của dòng cảm ứng trong đoạn dây chuyển động trong từ trường tuân
theo quy tắc bàn tay phải có nội dung: Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón
tay cái choãi ra 90
0
hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, chiều từ cổ tay đến
bốn ngón tay chỉ chiều của dòng điện cảm ứng chạy trong đoạn dây dẫn chuyển động
trong từ trường (đó là chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn).
* Kiểm nghiệm kết luận vừa thu được.
 Làm thế nào có thể kiểm nghiệm kết luận nêu trên?
∇ Học sinh suy nghĩ, trao đổi, đề xuất ý kiến.
 Các em hãy suy nghĩ, trao đổi với nhau và cho biết xem để làm thí nghiệm
ta cần có các dụng cụ nào? Và nêu phương án làm thí nghiệm của mình?

∇ Học sinh suy nghĩ, trao đổi, đề xuất ý kiến.
 Nhận xét, bổ sung, thống nhất về một giải pháp để tiến hành kiểm nghiệm.
Chia lớp thành 4 nhóm.
 Các em sẽ làm việc theo nhóm, công việc cụ thể như đã thống nhất:
+ Mắc mạch điện theo sơ đồ,
+ Tiến hành làm thí nghiệm: Kéo đoạn dây chuyển động theo các hướng khác


Nhờ tải bản gốc

Tài liệu, ebook tham khảo khác

Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học © DMCA.com Protection Status