Giáo án Vật lý 11 - Bài 24: Suất điện động cảm ứng

Bài 24: SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG
I. Mục tiêu
1. Về kiến thức
- Phát biểu được định nghĩa suất điện động cảm ứng của mạch kín.
- Hiểu và phát biểu được định luật Faraday. Viết được biểu thức tính suất điện động cảm ứng.
- Nêu được mối quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luật Len-xơ.
- Chỉ ra được bản chất hiện tượng cảm ứng điện từ là sự chuyển hóa từ cơ năng sang điện năng.
2. Về kĩ năng
- Biết vận dụng các công thức đã học để tính được suất điện động cảm ứng trong một số trường hợp.
- Biết cách xác định chiều của suất điện động cảm ứng trong mạch kín.
II. Chuẩn bị
1. Giáo viên 
- Giáo án.
- Bộ dụng cụ thí nghiệm.
2. Học sinh
- Ôn lại suất điện động của một nguồn điện.
III. Tiến trình dạy học
1. Ổn định lớp
2. Hoạt động dạy học
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ
Câu hỏi: Nêu khái niệm dòng điện cảm ứng, hiện tượng cảm ứng điện từ. Phát biểu định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng.
Hoạt động 2: Tìm hiểu khái niệm suất điện động cảm ứng
Chuẩn KT-KN
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung
Nêu được khái niệm suất điện động cảm ứng.
- Khi trong mạch có dòng điện thì chứng tỏ trong mạch tồn tại một suất điện động sinh ra dòng điện ấy.
- Suất điện động của nguồn điện là gì?
- Khi có sự biến thiên từ thông qua mạch kín thì trong mạch sẽ xuất hiện một dòng điện cảm ứng. Vậy sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng trong mạch chứng tỏ điều gì?
- Khi trong mạch kín xuất hiện dòng điện cảm ứng chứng tỏ rằng có một suất điện động sinh ra dòng điện ấy và người ta gọi suất điện động này là suất điện động cảm ứng.
- Suất điện động cảm ứng là gì?
- Suất điện động của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện.
- Chứng tỏ trong mạch tồn tại một suất điện động sinh ra dòng điện ấy.
- Lắng nghe, ghi nhớ.
- Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng.
I. Suất điện động cảm ứng trong mạch kín
1. Định nghĩa
- Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng.
Hoạt động 3: Tìm hiểu định luật Faraday
Chuẩn KT-KN
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung
- Hiểu và phát biểu được định luật Faraday.
- Viết được công thức tính suất điện động cảm ứng.
- Tiến hành thí nghiệm: đưa nam châm vào trong và ra ngoài ống dây với tốc độ nhanh chậm khác nhau.
- Yêu cầu học sinh nhận xét về độ lệch của kim điện kế khi đưa nam châm vào và ra ống dây với các tốc độ khác nhau.
- Đưa ra biểu thức
ec=-∆fDt
- Nếu chỉ xét về độ lớn, ta có:
ec=∆fDt
- Thương số ∆fDt biểu thị độ biến thiên từ thông qua mạch trong một đơn vị thời gian, thương số này được gọi là tốc độ biến thiên từ thông qua mạch.
- Yêu cầu học sinh phát biểu định luật Faraday.
- Học sinh quan sát giáo viên tiến hành thí nghiệm.
- Khi đưa nam châm di chuyển chậm thì kim điện kế lệch ít à dòng điện cảm ứng có cường độ nhỏ à suất điện động cảm ứng nhỏ. Tương tự, khi đưa nam châm di chuyển nhanh thì kim điện kế lệch nhiều à dòng điện cảm ứng có cường độ lớn à suất điện động cảm ứng lớn.
- Ghi nhận.
- Lắng nghe, ghi nhận.
- 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.
2. Định luật Faraday
a. Biểu thức:
Suất điện động cảm ứng:
ec=-∆fDt
∆f: độ biến thiên từ thông trong khoảng thời gian ∆t
- Nếu chỉ xét về độ lớn, ta có:
ec=∆fDt
Trong đó ∆fDt là tốc độ biến thiên từ thông qua mạch.
b. Định luật
 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.
Hoạt động 4: Tìm hiểu mối quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luật Len-xơ
Chuẩn KT-KN
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung
Nêu được mối quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luật Len-xơ.
- Dấu (-) xuất hiện trong công thức 
ec=-∆fDt là để phù hợp với định luật Len-xơ.
- Nếu f tăng thì Df>0 à ec<0: ec sinh ra từ trường cảm ứng chống lại sự tăng của từ thông nên từ trường cảm ứng và từ trường ban đầu ngược chiều nhau. Từ chiều của từ trường cảm ứng có thể xác định được chiều của suất điện động cảm ứng ( chiều dòng điện cảm ứng) bằng quy tắc nắm tay phải.
- Nếu f giảm thì Df0: ec sinh ra từ trường cảm ứng chống lại sự giảm của từ thông nên từ trường cảm ứng và từ trường ban đầu cùng chiều với nhau. Từ chiều của từ trường cảm ứng có thể xác định được chiều của suất điện động cảm ứng ( chiều dòng điện cảm ứng) bằng quy tắc nắm tay phải.
- Yêu cầu học sinh thực hiện câu C3.
- Ghi nhận, tiếp thu.
- Lắng nghe, tiếp thu.
- Học sinh hoàn thành câu C3.
II. Quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luật Len-xơ
- Dấu (-) xuất hiện trong công thức 
ec=-∆fDt là để phù hợp với định luật Len-xơ.
Hoạt động 5: Tìm hiểu sự chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ
Chuẩn KT-KN
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung
Hiểu được bản chất hiện tượng cảm ứng điện từ là sự chuyển hóa từ cơ năng sang điện năng.
- Giới thiệu cho học sinh về mô hình máy phát điện.
- Để tạo ra sự biến thiên từ thông qua mạch thì cần phải có ngoại lực tác dụng và ngoại lực này đã sinh ra một công cơ học. Công cơ học này làm xuất hiện suất điện động cảm ứng trong mạch và sinh ra dòng điện cảm ứng.
- Bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ là gì?
- Bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ nêu ở trên là quá trình chuyển hóa cơ năng thành điện năng.
III. Chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ
Bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ là quá trình chuyển hóa cơ năng thành điện năng.
Hoạt động 6: Vận dụng, củng cố
Chuẩn KT-KN
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung
Vận dụng kiến thức giải một số bài tập đơn giản.
- Nêu một vài ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Bài tập:
Câu 1: Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong một mạch kín được xác định theo công thức:
ec=∆F∆t
ec=∆F.∆t
ec=∆t∆F
ec=-∆F∆t
Câu 2: Từ thông F qua một khung dây biến đổi, trong khoảng thời gian 0,1(s) từ thông tăng từ 0,6(Wb) đến 1,6(Wb). Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung có độ lớn bằng:
6V
10V
16V
22V
Câu 3: Một khung dây hình vuông cạnh a=10cm, đặt cố định trong một từ trường đều có vector cảm ứng từ vuông góc với mặt khung. Trong khoảng thời gian Dt = 0,05s, cho độ lớn của B tăng đều từ 0 đến 0,5T. Xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây.
- Máy phát điện xoay chiều, đinamo ở xe đạp...
Câu 1: a
Câu 2: b
Câu 3: Độ biến thiên từ thông:
Df=DBS
Độ lớn suất điện động cảm ứng:
ec=∆fDt=0,1V
IV. Rút kinh nghiệm
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................