Lê Đình Bửu – Giáo án vật lí 12
CHƯƠNG IV: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ
Tiết 36 MẠCH DAO ĐỘNG
A. MỤC TIÊU BÀI DẠY:
1. Kiến thức:Học sinh phát biểu được các định nghĩa về mạch dao động và dao động điện từ; Nêu
được vai trò của tụ điện và cuộn cảm trong hoạt động của mạch LC. Viết được biểu thức của điện tích, cường
độ dòng điện, chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động;
2. Kĩ năng: Học sinh vận dụng được những kiến thức để giải một số bài tập định tính và định lượng cơ
bản liên quan;
3. Giáo dục thái độ:
B. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH:
1. Giáo viên: Một vài linh kiện điện tử trong đó có mạch dao động (nếu có); Chuẩn bị thí nghiệm
chứng minh với mạch dao động có L và C rất lớn.
2. Học sinh: Xem lại những kiến thức về dao động điều hoà và sóng cơ học.
C. CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC:
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề:
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH
*Giáo viên yêu cầu học sinh nêu vai trò của tụ điện
đối với dòng điện một chiều;
*Khi có dòng điện biến thiên theo thời gian qua cuộn
dây có độ tự cảm L thì ở cuộn cảm phát sinh hiện
tượng gì?
*Giáo viên nhận xét và bổ sung.
*Giáo viên đặt vấn đề, giới thiệu mục tiêu của
chưong học và bài học.
*Học sinh tái hiện lại kiến thức một cách có hệ thống
để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên:
+Đối với dòng điện một chiều, tụ điện đóng vai trò
tích điện;
+Khi có dòng điện có cường độ biến thiên theo thời
gian qua một cuộn dây thì ở cuộn dây xảy ra hiện
*Học sinh làm việc theo nhóm, trả lời câu hỏi theo
yêu cầu của giáo viên: Đối với mạch dao động lí
tưởng thì năng lượng điện từ trường được bảo toàn, ở
đây không có sự chuyển hoá thành năng lượng dưới
dạng nhiệt năng do hiệu ứng Joule – Lenz.
*Học sinh tiếp thu và ghi nhớ kiến thức;
*Học sinh thảo luận theo nhóm, nắm được nguyên
tắc hoạt động của mạch dao động.
*Khi tụ điện phóng điện làm xuất hiện dòng điện
biến thiên trong mạch kín, khi đó ở cuộn dây xuất
hiện suất điện động tự cảm, suất điện động tự cảm
làm phát sinh trong mạch một dòng điện tự cảm, lúc
này tụ điện tích điện. Quá trình diễn ra liên tục sự
biến đổi năng lượng điện trường và năng lượng từ
trường.
*Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức.
*Học sinh tiếp nhận thông tin.
Lê Đình Bửu – Giáo án vật lí 12
Hoạt động 3: Tìm hiểu dao động điện từ tự do trong mạch dao động:
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH
*Giáo viên thông báo kết quả của sự biến thiên điện
tích trên tụ điện:
q = q
o
cos(ωt +ϕ) với ω =
1
LC
ω được gọi là tần số góc của dao động, có đơn vị
rad/s.
q > 0 ứng với tại thời điểm xét bản tích điện dương.
o
cos(ωt +ϕ) với ω =
1
LC
*Học sinh tiếp thu kiến thức.
*Học sinh nhắc lại khái niệm cường độ dòng điện.
i =
dq
dt
*Học sinh làm việc theo nhóm, tìm kết quả theo yêu
cầu của bài toán:
i =
dq
dt
= -ωq
o
sin(ωt +ϕ) = I
o
cos(ωt +ϕ +
2
π
).
*Học sinh làm việc theo gợi ý của giáo viên;
Chọn gốc thời gian t = 0 là lúc tụ bắt đầu phóng điện,
lúc đó q = EC = q
o
và i = 0 = ϕ
Suy ra: q = q
o
cosωt (C) và i = I
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH
*Giáo viên yêu cầu học sinh dựa vào kiến thức đã
học, hãy nêu các dạng năng lượng tồn tại trong mạch
dao động?
*Viết biểu thức tức thời năng lượng điện trường
trong tụ điện và năng lượng từ trường trong cuộn
cảm;
*Giáo viên nhấn mạnh: Năng lượng điện từ bao gồm
năng lượng điện trường và năng lượng từ trường.
*Giáo viên nhấn mạnh: Trong trường hợp lí tưởng,
năng lượng không có sự tiêu hao thì năng lượng điện
từ trong mạch dao động được bảo toàn.
*Học sinh làm việc theo nhóm, nêu được hai dạng
năng lượng tồn tại trong mạch dao động là năng
lượng điện trường và năng lượng từ trường;
*Học sinh nhận xét được sự biến đổi qua lại giữa
năng lượng điện trường và năng lượng từ trường;
*Học sinh làm việc theo nhóm, theo yêu cầu và định
hướng của giáo viên;
*Học sinh tiếp thụ và ghi nhận kiến thức.
Hoạt động 5: Củng cố bài học và định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo.
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH
*Giáo viên yêu cầu học sinh đọc nội dung phần ghi
nhớ ở sách giáo khoa trang 107;
*Giáo viên yêu cầu học sinh về nhà xem và chuẩn bị
bài mới.
*Học sinh làm việc cá nhân theo yêu cầu của giáo
viên;
*Học sinh ghi nhận nhiệm vụ học tập theo yêu cầu
của giáo viên
*Giáo viên nhấn mạnh: Sự xuất hiện của dòng điện
cảm ứng chứng tỏ tại mỗi điểm trong dây có một
điện trường mà vector cường độ điện trường cùng
chiều với dòng điện. Đường sức của điện trường này
nằm dọc theo dây, nên nó là một đường cong kín.
*Giáo viên hình thành khái niệm về điện trường
xoáy.
*Giáo viên yêu cầu học sinh tái hiện lại kiến thức để
so sánh các đặc điểm của điện trường xoáy và điện
trường tĩnh.
*Vậy tại những điểm nằm ngoài vòng dây có điện
trường nói trên hay không?
+Giáo viên tiến hành thí nghiệm thay đổi vị trí vòng
tròn và diện tích vòng tròn, yêu cầu học sinh nhận
xét kết quả thu được.
*Vậy nguyên nhân nào gây ra từ trường đố.
*Giáo viên diễn giảng và yêu cầu học sinh rút ra kết
luận như sách giáo khoa.
*Giáo viên kết luận vấn đề: Nếu tại một nơi có từ
trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất
hiện một điện trường xoáy.
Giáo viên nhấn mạnh: Đây chính là giả thiết 1 của
Maxwell về từ trường biến thiên.
*Giáo viên đưa ra câu hỏi: Vậy xung quanh điến
trường biến thiên có xuất hiện từ trường biến thiên
không?
*Giáo viên nhấn mạnh: Xuất phát từ quan điểm rằng
“có sự đối xứng giữa điện và từ” Maxwell đã khẳng
*Học sinh tái hiện lại kiến thức để trả lời câu hỏi
theo yêu cầu của giáo viên: Trong thí nghiệm của
Lê Đình Bửu – Giáo án vật lí 12
địh và chứng minh chặt chẽ bằng toán học.
*Giáo viên trình tự dẫn dắt học sinh nghiên cứu từ
trường của mạch dao độgn.
*Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại biểu thức
cường độ dòng điện trong mạch dao động.
*Giáo viên nhấn mạnh mối liên hệ: q = CU = CEd.
=> i = Cd
dt
dE
*Giáo viên dẫn dắt học sinh kết luận vấn đề.
*Giáo viên nhấn mạnh: Theo Maxwell, nếu quan
niệm dòng điện chạy trong mạch là dòng điện kín thì
phần dòng điện ứng với chạy trong tụ điện lúc đó sẽ
ứng với sự biến thiên của điện trường tụ điện theo
thời gian. Mặc khác, dòng điện tức thời trogn mạch
dao động cũng tạo ra một từ trường, vậy xong quanh
chổ có điện trường biến thiên đã xuất hiện từ trường
biến thiên.
*Giáo viên dẫn dắt học sinh rút ra giả thiết 2 của
Maxwell về điện trường biến thiên.
*Học sinh nhắc lại biểu thức dòng điện tức thời trong
mạch dao động: i =
dt
dq
*Học sinh tái hiện lại kiến thức đã học ở phần tĩnh
điện học lớp 11 để thiết lập môi quan hệ:
q = CU = CEd
*Học sinh làm việc theo nhóm, thiết lập được biểu
thức: i = Cd
điện trường xoáy;
+Giữa sự biến thiên của điện trường theo thời gian
và từ trường biến thiên.
*Giáo viên nhấn mạnh: Các mối liên hệ này chính là
hạt nhân của thuyết điện từ.
*Giáo viên nhấn mạnh: Điện từ trường lan truyền
trong không gian dưới dạng sóng điện từ với một vận
tốc hữu hạn bằng vận tốc ánh sáng: c = 3.10
8
m/s
*Học sinh tiếp thu và nhận thức vấn đề.
*Học sinh thảo luận theo nhóm, vận dụng kiến thức
đã học ở trên đểchứng tỏ rằng điện trường xoáy và từ
trường biến thiên có mối quan hệ mật thiết với nhau
tạo nên trường thống nhất được gọi là trường điện từ.
*Học sinh thảo luận theo nhóm, và rút ra được định
nghĩa về điện từ trường:
+ Điện từ trường là dạng vật chất tồn tại khách
quan bao gồm điện trường biến thiên và từ trường
biến thiên.
+ Cứ mỗi điện trường biến thiên theo thời gian thì
sinh ra từ trường biến thiên, và đến lượt từ trường
biến thiên theo thời gian thì sinh ra điện trường xoáy.
*Học sinh thảo luận theo nhóm, tìm được các mối
quan hệ theo quan điểm của Maxwell.
*Học sinh tiếp thu và ghi nhận những quan điểm
trong tâm của thuyết điện từ.
*Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức.
Hoạt động 4: Củng cố bài học và định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo:
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH
*Giáo viên nhận xét và cho điểm.
*Giáo viên đặt vấn đề, nêu mục tiêu bài học.
*Học sinh làm việc cá nhân, tái hiện lại kiến thức
một cách có hệ thống để trả lời các câu hỏi theo yêu
cầu của giáo viên.
*Học sinh tiếp thu và nhận thức vấn đề cần nghiên
cứu.
Hoạt động 2: Tìm hiểu khái niệm và đặc điểm của sóng điện từ:
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH
*Giáo viên thông báo: Điện từ trường lan truyền
trong không gian dưới dạng sóng điện từ.
*Giáo viên trình tự phân tích và trình bày các đặc
điểm và tính chất cơ bản của sóng điện từ.
+Tốc độ làn truyền sóng điện từ trong chân không
bằng tốc độ lan truyền của ánh sáng trong chân
không.
Giáo viên nhấn mạnh: đây chính là một tính chất
quan trọng, và là cơ sở để khẳng định ánh sáng là
sóng điện từ.
*Giáo viên trình tự phân tích và dẫ dắt học sinh nắm
được sóng điện từ là sóng ngang từ mô hình sóng
điện từ.
+Từ hai giả thiết của maxwell, hãy nhận xét về
phương dao động của
E
,
B
.
*Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, so
sánh sự lan truyền són với phương của vector
thể suy luận, ánh sáng có bản chất là sóng điện từ.
*Từ mô hình lý thuyết sóng, học sinh làm việc theo
nhóm, thảo luận và trả lời các câu hỏi theo yêu cầu
của giáo viên.
+Tại mọi thời điểm t, ba vector
B
,
E
và
v
từng
đôi một vuông góc với nhau;
+Học sinh nắm được khái niệm về tam diện thuận, từ
đó suy luận quy tắc xác định chiều các vector trong
sóng điện từ.
*Quy tắc có thể sử dụng: Đặt mắt hướng theo chiều
lan truyền của sóng điện từ, chiều từ vector
E
sang
vector
B
trùng với chiều quay của kim đồng hồ.
*Học sinh tiếp thu và ghi nhớ đặc điểm thứ ba của
sóng điện từ.
*Học sinh nắm được, sóng điện từ có đầy đủ các tính
chất của sóng cơ học như phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ,
giao thoa….
*Học sinh nắm được: khác với sóng cơ học mang
năng lượng tỉ lệ với bình phương biên độ dao động,
thì sóng điện từ mang năng lượng tỉ lệ với luỹ thừa