Giáo án Vật lí 11 - Chuyên đề 3: Hiện tượng cảm ứng điện từ

Tuần 23-25 Tiết PPCT: 44-48
Chuyên đề 3: HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
	I. Nội dung chuyên đề
Hiện tượng cảm ứng điện từ và các đặc điểm của nó là một trong những kiến thức hết sức quan trọng trong chương trình vật lí THPT. Điện năng được tạo ra trên cơ sở ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ đóng vai trò hết sức quan trọng trong cuộc sống. Ở lớp 9, HS đã biết cách tạo ra dòng điện dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. Nhưng để sử dụng dòng điện cảm ứng có hiệu quả thì vấn đề đặt ra là cần phải biết đầy đủ các đặc điểm của dòng điện cảm ứng như cường độ, chiều của nó. Trên cơ sở đó mới có thể đề xuất cách vận dụng các hiểu biết đó để giải quyết các vấn đề trong các ứng dụng kĩ thuật của vật lí.
Nội dung chuyên đề này đề cập đến hai nội dung chính để giải quyết vấn đề nêu ra ở trên:
Nội dung 1 : 	Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ.
Nội dung 2: 	Suất điện động cảm ứng và suất điện tự cảm
Nội dung 3: 	Kiểm tra đánh giá.
II. Tổ chức dạy học chuyên đề
Nội dung 1 : Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ
1. Mục tiêu
Kiến thức:
a. Phát biểu được định nghĩa từ thông (dựa trên khái niệm từ thông). Trình bày được ý nghĩa vật lí của khái niệm từ thông. Khái nệm về hiện tượng cảm ứng điện từ 
b. Phát biểu được nội dung định luật Len-xơ.
Kĩ năng
Quan sát, thu thập thông tin về đối tượng nghiên cứu, phân tích xử lí thông tin rút ra kết luận.
Vận dụng kiến thức đã biết, suy luận lí thuyết, diễn dịch rút ra các kết luận, dự đoán mới, suy ra các hệ quả lôgíc.
Đề xuất phương án và tiến hành các thí nghiệm khảo sát hay kiểm chứng giả thuyết,
Vận dụng kiến thức giải thích một số quá trình, hiện tượng vật lí liên quan đến các kiến thức vừa học.
Hợp tác, làm việc nhóm, trao đổi, thảo luận
Thái độ:
- Say mê khoa học, kĩ thuật. Khách quan, trung thực, cẩn thận
- Tự lực, tự giác học tập, tham gia xây dựng kiến thức.
Định hướng các năng lực được hình thành:
+ Phát hiện vấn đề nghiên cứu; đưa ra giả thuyết, dự đoán; thiết kế và thực hiện theo phương án thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết, dự đoán; phân tích, xử lí số liệu, khái quát hóa rút ra kết luận khoa học; đánh giá kết quả và phương pháp giải quyết vấn đề.
+ Giải thích hiện tượng liên quan đến hiện tượng cảm ứng điện từ.
2. Chuẩn bị của giáo viên và học sinh
	GV: Làm các thí nghiệm như hình 38.5 SGK vật lý 11
	HS: Ôn lại kiến thức về đường sức từ, cảm ứng từ.
3. Tiến trình dạy học 
Nội dung 1: 
Hoạt động 1: Hình thành khái niệm từ thông
TT
Nội dung
Năng lực được hình thành
1
Nêu tình huống, phát hiện vấn đề, phát biểu vấn đề cần nghiên cứu
- Trình bày thí nghiệm (hoặc thí nghiệm ảo), cho nam châm tiến lại gần khung dây như thí nghiệm 1 SGK
- Cho nam châm tiến ra xa khung dây như thí nghiệm 2
- Học sinh quan sát
- Trong quá trình làm thí nghiệm cái gì thay đổi?
(cường độ dòng điện, số đường sức từ qua khung dây ....)
2
Giải quyết vấn đề
 Học sinh:
- Trao đổi thảo luận trả lời câu hỏi của giáo viên
- Có thể làm thí nghiệm hoặc đọc sách giáo khoa để trả lời câu hỏi của giáo viên
K2, k3,k4
3
Báo cáo kết quả quan sát, thảo luận và đưa ra kết luận
- Đưa nam châm lại gần => số đường sức từ qua S tăng. . . .
- Đưa nam châm ra xa => số đường sức từ qua S giảm . . . .
- Số đường sức từ qua khung có diện tích S phụ thuộc vào S và B đồng thời còn phụ thuộc vào góc hợp bởi và 
- Giáo viên yêu cầu học sinh đưa ra khái niệm từ thông, biểu thức, tên gọi, đơn vị.
K1, K2, X1, X5, X6, X7, X8.
Hoạt động 2: Hình thành khái niệm hiện tượng cảm ứng từ - định luật Len - xơ
TT
Nội dung
Năng lực được hình thành
1
Nêu tình huống, phát hiện vấn đề, phát biểu vấn đề cần nghiên cứu
- Trình bày thí nghiệm (hoặc thí nghiệm ảo), cho nam châm tiến lại gần khung dây như thí nghiệm 1 SGK
- Cho nam châm tiến ra xa khung dây như thí nghiệm 2
- Học sinh quan sát
- Còn một đại lượng khác thay đổi ngoài số đường sức từ.
- Khi nào xuất hiện dòng điện cảm ứng, thời gian tồn tại của dòng điện cảm ứng.
- Chiều của dòng điện cảm ứng được xác định như thế nào?
- Dựa vào chiều của dòng điện cảm ứng xác định 
2
Giải quyết vấn đề
 Học sinh:
- Trao đổi thảo luận trả lời câu hỏi của giáo viên
- Có thể làm thí nghiệm hoặc đọc sách giáo khoa để trả lời câu hỏi của giáo viên
K2, k3,k4
3
Báo cáo kết quả quan sát, thảo luận và đưa ra kết luận
- Từ thông gởi qua khung dây thay đổi trong khung xuất hiện dòng điện cảm ứng.
- Trong khung dây xuất hiện dòng điện cảm ứng ta gọi hiện tượng đó là hiện tượng cảm ứng điện từ
- Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian có sự biến thiên từ thông.
- Chiều của dòng điện cảm ứng chống lại sự biến thiên của số đường sức từ qua khung ( qua khung tăng thì ngược chiều , qua khung giảm thì ngược cùng)
- Yêu cầu học sinh phát biểu định luật Len – Xơ về chiều của dòng điện cảm ứng.
K1, K2, X1, X5, X6, X7, X8
Nội dung 2: Suất điện động cảm ứng và suất điện động tự cảm
1. Mục tiêu
	Kiến thức
	- Phát biểu được nội dung định luật Fa-ra-đây, viết đúng biểu thức định lượng định luật Fa-ra-đây đối với một vòng dây và một khung dây có N vòng.
	- Phát biểu khái niệm hiện tượng tự cảm, suất điện động tự cảm. Biểu thức. Nêu một vài ứng dụng của hiện tượng tự cảm
	Kỹ năng:
	Quan sát, thu thập thông tin về đối tượng nghiên cứu, phân tích xử lí thông tin rút ra kết luận.
Vận dụng kiến thức đã biết, suy luận lí thuyết, diễn dịch rút ra các kết luận, dự đoán mới, suy ra các hệ quả lôgíc.
Đề xuất phương án và tiến hành các thí nghiệm khảo sát hay kiểm chứng giả thuyết,
Vận dụng kiến thức giải thích một số quá trình, hiện tượng vật lí liên quan đến các kiến thức vừa học.
Hợp tác, làm việc nhóm, trao đổi, thảo luận
Thái độ:
- Say mê khoa học, kĩ thuật. Khách quan, trung thực, cẩn thận
- Tự lực, tự giác học tập, tham gia xây dựng kiến thức.
Định hướng các năng lực được hình thành:
+ Phát hiện vấn đề nghiên cứu; đưa ra giả thuyết, dự đoán; thiết kế và thực hiện theo phương án thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết, dự đoán; phân tích, xử lí số liệu, khái quát hóa rút ra kết luận khoa học; đánh giá kết quả và phương pháp giải quyết vấn đề.
+ Giải thích hiện tượng liên quan đến hiện tượng cảm ứng điện từ.
2. Chuẩn bị của giáo viên và học sinh
	GV: Làm thí nghiệm liên quan đến hiện tượng cảm ứng từ và hiện tượng tự cảm 
	HS: Ôn lại kiến thức về từ thông, hiện tượng cảm ứng điện từ.
3. Tiến trình dạy học
Hoạt động 1: Hình thành khái niệm suất điện động cảm ứng
TT
Nội dung
Năng lực được hình thành
1
Nêu tình huống, phát hiện vấn đề, phát biểu vấn đề cần nghiên cứu
- Trình bày thí nghiệm cho Nam châm vao, ra khung dây với tốc độ khác nhau
- Học sinh quan sát
+ Quan sát kim điện kế trong thí nghiệm
+ Cho biết cường độ dòng điện cảm ứng thay đổi như thế nào?
+ Cường độ dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào yếu tố nào?
+ Trong hiện tượng cảm ứng điện từ có sự chuyển hóa từ năng lượng nào sang năng lượng điện
2
Giải quyết vấn đề
 Học sinh:
- Trao đổi thảo luận trả lời câu hỏi của giáo viên
- Có thể làm thí nghiệm hoặc đọc sách giáo khoa để trả lời câu hỏi của giáo viên
P3, P4, P7, P8, P9
3
Báo cáo kết quả quan sát, thảo luận và đưa ra kết luận
- Cường độ dòng điện cảm ứng càng lớn khi tốc độ biến thiên của từ thông qua khung lớn
- Chiều của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào việc tăng hay giảm từ thông gởi qua khung, cụ thể là chống lại sự biến thiên của từ thông qua khung
- Có sự chuyển hóa từ cơ năng sang điện năng.
- GV đưa ra khái niệm suất điện động cảm ứng phát biểu định luật Fa – ra – Đây . Biểu thức? Đơn vị của các đại lượng.
X1,X5, X6,X7,X8,K1,K2
Hoạt động 2: Hình thành khái niệm suất điện động tự cảm
TT
Nội dung
Năng lực được hình thành
1
GV yêu cầu học sinh quan sát hình vẽ của thí nghiệm va nhân xét
+ Khi đóng, ngắt khóa K thì trong mạch có suất hiện dòng điện cảm ứng không? Tại sao?
+ Suất điện động xuất hiện trong ống dây phụ thuộc vào yếu tố nào?
+ Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm chứng dự đoán
2
Giải quyết vấn đề
 Vận dung định luật Fa-ra-đây và Len-xơ để dự xác định chiều của dòng điện trong cuộn cảm
P3, P4, P7, P8, P9
3
Báo cáo kết quả quan sát, thảo luận và đưa ra kết luận
- GV hướng dẫn học sinh đưa ra khái niệm hiện tượng tự cảm, suất điện động tự cảm, biểu thức.
- Nêu một vài ứng dụng thực tế.
X1,X5, X6,X7,X8,K1,K2
Nội dung 3: Kiểm tra đánh giá
1. Mục tiêu
	Kiến thức:
	Làm được các bài tập về hiện tượng cảm ứng điện từ, hiện tượng tự cảm
	Kỹ năng
	Rèn luyện kỹ năng giải bài tập
	Thái độ: 
	Nghiêm túc trong học tập, cẩn thận khi giải bài tập.
2. Chuẩn bị cua giáo viên
	GV: Soạn bài tập tự luận và trắc nghiệm liên quan đến suất điện động cảm ứng và suất điện động tự cảm
	HS: Xem lại lý thuyết và công thức từ thông, suất điện động cảm ứng và suát điện động tự cảm.
3. Tiến trình dạy học
Bài 1:K1,K2,K3,K4,P2,P3,P5,X1,X5,X6,C1
Một hình chữ nhật kích thước 12 cm2 đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ 5.10-3T.Vec-tơ cảm ứng từ hợp với vec- tơ pháp tuyến một góc 600.Hãy tính từ thông qua hình chữ nhật đó.
Bài 2: K1,K2,K3,K4,P2,P3,P5,X1,X5,X6,C1
Một hình vuông cạnh 5cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 4.10-4T, từ thông qua hình vuông đó bằng 10-6Wb. Tính góc hợp bởi véctơ cảm ứng từ và véc tơ pháp tuyến của hình vuông đó?
Bài 3: K1,K2,K3,K4,P2,P3,P5,X1,X5,X6,C1
Một khung dây dẫn hình chữ nhật có kích thước 6cmx4cm đặt trong từ trường đều.Vec-tơ cảm ứng từ hợp với khung dây 1 góc 300. Từ thông qua khung dây đó là 2,4.10-8 Wb.Xác định độ lớn cảm ứng từ
Bài 4: K1,K2,K3,K4,P2,P3,P5,X1,X5,X6,C1
Một khung dây dẫn hình chữ nhật có kích thước 6cmx4cm đặt trong từ trường đều.Vec-tơ cảm ứng từ hợp với khung dây 1 góc 300. Từ thông qua khung dây đó là 2,4.10-8 Wb.Xác định độ lớn cảm ứng từ
Bài 5: K1,K2,K3,K4,P2,P3,P5,X1,X5,X6,C1
Một vòng dây tròn bán kính 10cm, đặt trong từ đều có cảm ứng từ 4.104T. Từ thông qua vòng dây 6,28.10-6Wb.Tính góc hợp bởi vec –tơ cảm ứng từ và mặt phẳng khung dây?
Bài 6: K1,K2,K3,K4,P2,P3,P5,X1,X5,X6,C1
 Một khung dây dẫn hình chữ nhật kích thước 3cm x 4cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B=5.10-4T. Vectơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung dây một góc 600. 
a) Từ thông qua khung dây dẫn
b) Cho cảm ứng từ giảm đều đến giá trị 35.10-5T trong thời gian 0,002s. Tính suất điện động cảm ứng trong khung.
Bài 7: K1,K2,K3,K4,P2,P3,P5,X1,X5,X6,C1
Một khung dây có diện tích 2000 cm2 đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B=2.10-2T, véctơ cảm ứng từ tạo với véctơ pháp tuyến một góc 600 
a) Cho từ trường tăng đều đến giá trị 0,5T trong thời gian 0,01s. Tính suất điện động cảm ứng trong khung.
b) Để suất điện động cảm ứng có giá trị 10V trong thời gian trên thì độ biến thiên từ thông bằng bao nhiêu.
Bài 8: K1,K2,K3,K4,P2,P3,P5,X1,X5,X6,C1
Một khung dây dẫn phẳng có diện tích 100cm2 đặt trong từ trường đều B = 0,02T, mặt phẳng khung vuông góc với đường cảm ứng từ. 
a.) Từ thông lúc đầu gởi qua diện tích giới hạn bởi khung dây 
b.) Cho từ trường giảm đều về 0 trong thời gian 0,05s.Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong thời gian từ trường giảm bằng bao nhiêu
c.) Để suất điện động cảm ứng trong khung có giá trị 5V thì độ biến thiên từ thông bằng bao nhiêu.
Bài 9: K1,K2,K3,K4,P2,P3,P5,X1,X5,X6,C1
Một khung dây có diện tích 2500 cm2. đặt trong từ trường đều, Trong thời gian từ trường thay đổi đều từ B1 = 10-2 T đến B2 = -10-2 T, biết đường sức từ tạo với mặt phẳng của khung dây một góc 300
a) Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây.
b) Để suất điện động cảm ứng trong khung có giá trị 20V thì từ trường phải thay đổi từ B1 đến giá trị B3. Giá trị B3 bằng bao nhiêu?
Bài 10: K1,K2,K3,K4,P2,P3,P5,X1,X5,X6,C1
Trong một mạch điện có độ tự cảm có dòng điện giảm đều từ đến trong thời gian 2 phút
a) Từ suất điện động tự cảm trong mạch
b) Để suất điện động tự cảm trong mạch bằng 0,005V thì giảm dòng điện từ I1 = 2A đến I2 có giá trị bằng bao nhiêu?
Bài 11: K1,K2,K3,K4,P2,P3,P5,X1,X5,X6,C1
 Ban đầu có một dòng điện 10A chạy qua một ống dây có độ tự cảm 0,3H. Cho dòng điện tăng đều đặn lên 15A trong thời gian 0,05s 
a) Tính suất điện động tự cảm trong ống dây
b) Để suất điện động tự cảm của ống dây bằng 15V thì độ biến thiên dòng điện bằng bao nhiêu.
Bài 12: K1,K2,K3,K4,P2,P3,P5,X1,X5,X6,C1
Một ống dây hình trụ có độ tự cảm L = 0,04H, ban đầu có dòng điện I0 = 2A chạy qua.Cho dòng điện giảm đều về 0 trong thời gian 0,1s.
a) Tính suất động động tự cảm trong ống dây 
b) Để suất điện động tụ cảm bằng 10V (cũng trong thời gian trên và dòng điện đang giảm) thì độ tự cảm của ống dây bằng bao nhiêu
Bài 13: K1,K2,K3,K4,P2,P3,P5,X1,X5,X6,C1
Một khung dây có độ tự cảm L, ban đầu có dòng điện 5A chạy qua cho dòng điện tăng đều đến giá trị 20A trong thời gian 0,3s thì suất điện động cảm ứng là 6V.
a) Tính độ tự cảm của cuộn dây
b) Để độ tự cảm của cuộn dây bằng 0,6H thì suất điện động tự cảm bằng bao nhiêu?