Giáo án môn Vật lý 11 - Tiết 48: Tự cảm

GIÁO ÁN THỰC TẬP GIẢNG DẠY
 	Giáo viên hướng dẫn: Thầy Hoàng Tám
 	Sinh viên giảng dạy: Thái Hiền
	Thời gian: Tiết 10 ngày 10/03/2010. Tại lớp 11B7 
	Tiết : 48 theo PPCT môn Vật lý_Chương trình chuẩn
Tiết 48: TỰ CẢM
I. MỤC TIÊU
 1. Kiến thức
	- Phát biểu được định nghĩa từ thông riêng và viết được công thức độ tự cảm của ống dây hình trụ.
	- Phát biểu được định nghĩa hiện tượng tự cảm và giải thích được hiện tượng tự cảm khi đóng và ngắt mạch điện.
 	- Viết được công thức tính suất điện động tự cảm.
	- Nêu được bản chất và viết được công thức tính năng lượng của ống dây tự cảm.
	2. Kỹ năng 
	- Rèn luyện kỹ năng quan sát, dự đoán kết quả thí nghiệm.
	- Áp dụng được công thức của suất điện động tự cảm để giải được các bài tập liên quan.
	3. Thái độ
	- Trung thực và khách quan khi tiến hành và giải thích thí nghiệm.
	- Tích cực tham gia xây dựng bài và trong khi hoạt động nhóm.
II. PHƯƠNG PHÁP, PHƯƠNG TIỆN
1. Phương pháp	
- Thuyết trình, đối thoại, kết hợp thí nghiệm, hình ảnh minh họa.
- Hoạt động nhóm.
2. Phương tiện
a) Giáo viên
	- Chuẩn bị thí nghiệm về hiện tượng tự cảm.
	- Chuẩn bị một số hình ảnh về các ứng dụng của hiện tượng tự cảm trong đời sống.
	- Chuẩn bị phiếu học tập.
Phiếu học tập
Câu 1: Từ thông riêng của một mạch kín phụ thuộc vào
A. cường độ dòng điện qua mạch.
B. điện trở của mạch.
C. chiều dài dây dẫn. 
D. tiết diện dây dẫn.
Câu 2: Suất điện động tự cảm của mạch điện tỉ lệ với
A. điện trở của 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.
Câu 3: Năng lượng của ống dây tự cảm tỉ lệ với
A. cường độ dòng điện qua ống dây.
B. bình phương cường độ dòng điện trong ống dây.
C. căn bậc hai lần cường độ dòng điện trong ống dây.
D. một trên bình phương cường độ dòng điện trong ống dây.
Câu 4: Một ống dây tiết diện 10 cm2, chiều dài 20 cm và có 1000 vòng dây. Tính hệ số tự cảm của ống dây (không lõi, đặt trong không khí).
	- Đáp án: Câu 1: A; câu 2: D; câu 3: B câu 4: 2π mH
	2. Học sinh
	- Ôn lại phần hiện tượng cảm ứng điện từ và suất điện động cảm ứng.
	- Giấy và bút để làm bài tập nhóm.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động 1 (5 phút): Ổn định lớp, kiểm tra sỉ số và kiểm tra bài cũ
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Kiến thức cơ bản
- Ổn định lớp, kiểm tra sĩ số.
- Kiểm tra bài cũ:
+ Phát biểu và viết biểu thức của định luật Fa-ra-đây.
+ Nêu công thức xác định từ thông qua diện tích S đặt trong từ trường đều. 
+ Câu hỏi thêm: Bản chất của sự chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ?
- Gọi học sinh lên bảng trả lời.
- Yêu cầu học sinh khác nhận xét câu trả lời của bạn.
- Nhận xét các câu trả lời và cho điểm.
- Lớp trưởng báo cáo sĩ số.
- Lắng nghe câu hỏi.
- Lên bảng trả lời câu hỏi của giáo viên.
- Nhận xét câu trả lời của bạn.
+ Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó.
+ Φ = BScosα
+ Cơ năng chuyển hóa thành điện năng.
Hoạt động 2 (8 phút): Tìm hiểu từ thông riêng của một mạch kín
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Kiến thức cơ bản
- Đặt vấn đề vào bài mới:
Chúng ta đã biết khi từ thông qua một mạch kín biến thiên thì xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ. Hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu một trường hợp đặc biệt của hiện tượng này.
- Lập luận để đưa ra biểu thức tính từ thông riêng.
Giả sử trong một mạch kín (C) có một dòng điện cường độ i, dòng điện này gây ra một từ trường và chính từ trường này gây ra một từ thông Φ qua (C). Từ thông này được gọi là từ thông riêng của mạch.
Từ thực nghiệm chứng tỏ Φ tỉ lệ với i: 
- Yêu cầu học sinh tìm mối liên hệ giữa đơn vị của độ tự cảm và các đơn vị khác.
- Yêu cầu học sinh tính độ tự cảm của ống dây có chiều dài l, tiết diện S, gồm N vòng dây, cho dòng điện có cường độ i chạy qua ống dây đó.. (Học sinh làm theo cặp, gọi học sinh lên bảng trình bày.)
- Các câu hỏi gợi ý:
+ Công thức tính cảm ứng từ trong lòng ống dây?
+ Kết hợp với định nghĩa từ thông đã học, từ đó suy ra được công thức độ tự cảm. 
+ Từ thông trong lòng ống dây N vòng.
- Cuộn dây có độ tự cảm L đáng kể được gọi là ống dây tự cảm hay cuộn cảm.
- Để tạo được các cuộn cảm có L lớn thì phải có N lớn, thêm vào đó đặt trong lòng ống dây một lõi sắt có độ từ thẩm cao.
L = 4p.10-7.m..S
- Ghi nhận khái niệm.
- Tìm mối liên hệ
 1H = 1Wb/1A
- Tính độ tự cảm của ống dây.
- Cảm ứng từ trong lòng ống dây cho bởi:
 B = 4π.10-7i
 Φ = BS (α = 0 )
 Φ = NBS.
- Lắng nghe và ghi nhớ.
Tiết 48: TỰ CẢM
I. Từ thông riêng của một mạch kín
Từ thông riêng của một mạch kín có dòng điện chạy qua: 
 Φ = Li
Độ tự cảm của ống dây:
 L = 4p.10-7..S
Đơn vị: henry (H)
 1H = 1Wb/1A
Hoạt động 3 (15 phút): Tìm hiểu hiện tượng tự cảm
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Kiến thức cơ bản
- Giới thiệu hiện tượng tự cảm.
- Yêu cầu một vài học sinh đọc to định nghĩa.
- Hiện tượng tự cảm cũng là hiện tượng cảm ứng điện từ nên chiều dòng điện cảm ứng sinh ra trong mạch cũng tuân theo định luật Len-xơ.
- Yêu cầu học sinh phát biểu lại định luật Len-xơ.
- Yêu cầu học sinh tiến hành thí nghiệm.
+ Giới thiệu dụng cụ, trình bày cách mắc.
+ Gọi hs lên làm thí nghiệm.
- Yêu cầu học sinh tiến hành thảo luận theo nhóm (chia lớp thành 4 nhóm, tổ 1, 3 mô tả và giải thích thí nghiệm 1, tổ 2, 4 phụ trách thí nghiệm 2 ). Thảo luận trong vòng 3 đến 4 phút. Một người bất kỳ do giáo viên chỉ định sẽ mô tả và giải thích thí nghiệm của nhóm mình. Các thành viên trong nhóm sẽ giúp đỡ bạn mình hoàn thiện câu trả lời. Các nhóm khác nêu các câu hỏi và thắc mắc của mình.
- Nêu thêm một số câu hỏi nhỏ, hoặc giải đáp các câu hỏi mà học sinh không tự giải quyết được.
- Tiến hành thí nghiệm củng cố cho kết luận vừa thu được.
+ Thí nghiệm 3: hoán đổi vị trí hai bóng đèn ở thí nghiệm 1.
Khẳng định kết quả thu được ở thí nghiệm 1 không phải do sự khác nhau của điện trở hai bóng đèn.
+ Thí nghiệm 4: thay cuộn cảm bằng điện trở có độ lớn tương đương.
Chứng tỏ rằng hiện tượng xảy ra ở thí nghiệm 2 là do sự có mặt của cuộn cảm.
- Yêu cầu các nhóm cùng làm câu C2.
- Ghi nhận định nghĩa.
- Phát biểu định luật Len-xơ.
- Làm thí nghiệm theo hướng dẫn của GV. Các hs khác chú ý quan sát để nhận xét hiện tượng.
+ Tiến hành thí nghiệm 1 (Hình 25.2)
+ Tiến hành thí nghiệm 2 (Hình 25.3)
- Thảo luận nhóm mô tả hiện tượng và giải thích được hiện tượng.
- Chú ý quan sát.
- Quan sát thí nghiệm.
- Quan sát thí nghiệm.
- Thực hiện C2.
II. Hiện tượng tự cảm
1. Định nghĩa
Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên của từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch.
2. Một số ví dụ về hiện tượng tự cảm
a) Ví dụ 1
- Khi đóng khóa K, đèn 1 sáng lên ngay còn đèn 2 sáng lên từ từ.
+ Giải thích: Khi đóng khóa K, dòng điện qua ống dây và đèn 2 tăng lên đột ngột, khi đó trong ống dây xuất hiện suất điện động tự cảm có tác dụng cản trở sự tăng của dòng điện qua L. Do đó dòng điện qua L và đèn 2 tăng lên từ từ.
b) Ví dụ 2
- Khi đột ngột ngắt khóa K, ta thấy đèn sáng bừng lên trước khi tắt.
+ Giải thích: Khi ngắt K, dòng điện iL giảm đột ngột xuống 0. Trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng cùng chiều với iL ban đầu, dòng điện này chạy qua đèn và vì K ngắt đột ngột nên cường độ dòng cảm ứng khá lớn, làm cho đèn sáng bừng lên trước khi tắt.
- Hiện tượng tự cảm luôn xảy ra đối với các mạch điện một chiều khi cường độ dòng điện biến thiên và các mạch điện xoay chiều.
Hoạt động 4 (8 phút): Tìm hiểu suất điện động tự cảm
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Kiến thức cơ bản
- Giới thiệu suất điện động tự cảm.
- Yêu cầu học sinh xây dựng biểu thức tính suất điện động tự cảm của ống dây. (Học sinh tiến hành theo cặp, thiết lập biểu thức tính suất điện động tự cảm)
- Các câu hỏi gợi ý:
+ Yêu cầu học sinh phát biểu và nêu biểu thức định luật Fa-ra-đây.
+ Φ ở đây được tính bằng công thức nào?
- Yêu cầu học sinh giải thích dấu “ - ” trong biểu thức trên.
- Yêu cầu học sinh nêu bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Hiện tượng tự cảm cũng là một quá trình chuyển hóa năng lượng.
- Yêu cầu học sinh nghiên cứu sgk và tìm ra hai dạng năng lượng đã chuyển hóa lẫn nhau trong quá trình này.
- Năng lượng từ trường mà ống dây đã tích lũy được.
- Yêu cầu học sinh làm câu hỏi C3.
- Ghi nhận khái niệm
- Thực hiện theo yêu cầu của GV.
- Phát biểu và nêu biểu thức định luật Fa-ra-đây.
- Với Φ là từ thông riêng của mạch.
- Dùng định luật Len-xơ để giải thích.
- Nêu bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ là quá trình chuyển hóa cơ năng thành điện năng.
- Tìm hiểu sgk.
- Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường.
- Làm câu C3
Li2 = Wb.A2/A
 = Wb.A = J 
(dựa vào A = i∆Φ)
III. Suất điện động tự cảm
1. Suất điện động tự cảm
Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm.
etc = - L
Suất điện động tự cảm có độ lớn tỷ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch
2. Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm
 W = Li2.
Hoạt động 5 (4 phút): Tìm hiểu những ứng dụng hiện tượng tự cảm
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Kiến thức cơ bản
- Yêu cầu học sinh nêu một số ứng dụng của hiện tượng tự cảm.
- Nêu một số ứng dụng của hiện tượng tự cảm.
- Nêu một số ứng dụng của hiện tượng tự cảm mà mình biết.
- Ghi nhận các ứng dụng.
IV. Ứng dụng
Hiện tượng tự cảm có nhiều ứng dụng trong các mạch điện xoay chiều. Cuộn cảm là phần tử quan trọng trong các mạch điện xoay chiều có mạch dao động và máy biến áp.
Hoạt động 6 (5 phút): Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
- Yêu cầu học sinh tóm tắt những kiến thức cơ bản.
- Ra bài tập về nhà.
+ Lập bảng so sánh các đại lượng tương ứng của điện trường và từ trường.
+ Làm các bài tập 6,7,8 trang 157 SGK.
+ Chuẩn bị cho tiết bài tập.
- Tóm tắt những kiến thức cơ bản.
- Nhận các bài tập về nhà.
GVHD chuyên môn SVTT
 Thầy Hoàng Tám	 Thái Hiền