Giáo án Vật lý lớp 11 - Bài 25: Tự cảm

Bài 25: TỰ CẢM
I. MỤC TIÊU
1. Về 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.
- Viết được công thức tính suất điện động tự cảm.
- Nêu được một số ví dụ về ứng dụng của hiện tượng tự cảm.
2. Về kĩ năng
- Biết vận dụng công thức đã học để làm một số bài đơn giản.
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên:
- Bộ dụng cụ thí nghiệm hiện tượng tự cảm.
- Giáo án, các tài liệu liên quan.
2. Học sinh:
- Ôn tập lại hiện tượng cảm ứng điện từ, từ thông, suất điện động cảm ứng.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
1. Ổn định lớp
2. Hoạt động dạy học
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ
Câu hỏi: Nêu định nghĩa suất điện động cảm ứng trong mạch kín. Viết biểu thức tính suất điện động cảm ứng. Phát biểu định luật Faraday.
Hoạt động 2: Thí nghiệm phát hiện vấn đề cần nghiên cứu
Chuẩn KT-KN
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung
- Giáo viên tiến hành làm thí nghiệm như ví dụ 1 SGK. 
- Cho học sinh nhận xét về hiện tượng khi đóng khóa K
- Như chúng ta đã biết, khi có sự biến thiên từ thông qua mạch kín thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng như vậy gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. Hôm nay, chúng ta sẽ cùng đi xét một hiện tượng cảm ứng điện từ đặc biệt vừa xảy ra trong thí nghiệm trên, đó là hiện tượng tự cảm. Vậy, hiện tượng tự cảm là gì? Để tìm hiểu chúng ta sẽ cùng đi vào bài hôm nay BÀI 25: TỰ CẢM
- Quan sát giáo viên tiến hành thí nghiệm.
- Nhận xét: Khi đóng khóa K thì đèn 1 sáng ngay còn đèn 2 sáng từ từ.
- Học sinh lắng nghe, nhận thức về vấn đề cần tìm hiểu.
Bài 25: TỰ CẢM
Hoạt động 3: Tìm hiểu từ thông riêng của một mạch kín
Chuẩn KT-KN
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung
- Phát biểu được định nghĩa từ thông riêng và viết được công thức độ tự cảm của ống dây hình trụ.
- Xét mạch kín (C) , trong đó có dòng điện cường độ i. Dòng điện i gây ra một từ trường, từ trường này gây ra một từ thông Φ qua (C) được gọi là từ thông riêng của mạch. 
- Ta thấy Φ ~ B và B ~ i nên Φ ~ i
- Ta có thể viết Φ = L.i
Trong đó:
L: là độ tự cảm của (C) đơn vị là Henri (H)
- Hướng dẫn, yêu cầu học sinh thực hiện câu C1 
- Chú ý: Công thức này áp dụng đối với ống trụ có chiều dài l khá lớn so với đường kính tiết diện S. Ống có độ tự cảm L đáng kể được gọi là ống tự cảm hay cuộn cảm
- Hướng dẫn học sinh cách làm để tăng độ tự cảm của ống dây
- Lưu ý học sinh về độ từ thẩm
- Lắng nghe, tiếp thu kiến thức
- Học sinh suy nghĩ, hoàn thành yêu cầu của giáo viên
Cảm ứng từ B trong lòng ống dây chiều dài l, tiết diện S gồm N vòng dây, trong đó có dòng điện i chạy qua được tính bởi :
B=4π.10-7Nli
Từ thông qua ống dây N vòng là:
Φ=NBS=4π.10-7N2liS=Li
Độ tự cảm:
L=Φi=4π.10-7N2lS
- Học sinh lắng nghe, ghi nhớ.
I. Từ thông riêng của mạch kín
- Từ thông riêng của một mạch kín là từ thông gây ra bởi từ trường do dòng điện trong mạch sinh ra. 
F = Li
L: là độ tự cảm của (C) đơn vị là Henry (H)
- Độ tự cảm của một ống dây:
L = 4p.10-7.m..S
Hoạt động 4: Tìm hiểu hiện tượng tự cảm
Chuẩn KT-KN
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung
- Nêu được hiện tượng tự cảm là gì. 
- Giải thích được hiện tượng tự cảm khi đóng và ngắt mạch.
- Tiến hành lại thí nghiệm 1, yêu cầu học sinh giải thích kết quả thí nghiệm.
Gợi ý: xét sự biến thiên từ thông qua ống dây khi khóa K đóng, dòng điện tự cảm tác dụng lên đèn 2 như thế nào?
- Nhận xét
- Tiếp tục tiến hành thí nghiệm 2. Yêu cầu học sinh quan sát hiện tượng xảy ra.
- Yêu cầu học sinh suy nghĩ, giải thích hiện tượng.
- Yêu cầu học sinh hoàn thành câu C2
- Nhận xét
- Khi i trong (C) biến thiên thì từ thông riêng của mạch biến thiên, khi đó trong mạch xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ gọi là hiện tượng tự cảm
- Yêu cầu 1 học sinh đọc định nghĩa hiện tượng tự cảm trong SGK
- Hiện tượng tự cảm có giống nhau với mạch điện một chiều và xoay chiều hay không?
- Nhận xét câu trả lời của học sinh, đưa ra kết luận
- Suy nghĩ, trả lời
Khi đóng khóa K dòng điện qua ống dây và đèn 2 tăng đột ngột, từ thông qua ống dây tăng đột ngột, trong ống dây xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ, dòng điện cảm ứng có tác dụng chống lại sự tăng từ thông đó nên dòng điện qua cuộn dây và qua đèn 2 sẽ tăng từ từ khiến đèn 2 sáng lên từ từ.
- Học sinh quan sát, nhận xét hiện tượng xảy ra
Khi đột ngột ngắt khóa K, đèn Neon sáng bừng lên trước khi tắt.
- Học sinh suy nghĩ, trả lời
Khi ngắt khóa K, dòng điện qua đèn giảm đột ngột, từ thông trong ống dây giảm đột ngột, trong ống dây xảy ra hiện tượng tự cảm, dòng điện tự cảm có tác dụng chống lại sự giảm từ thông đó, do đó dòng điện qua đèn tăng lên đột ngột làm đèn sang bừng lên trước khi tắt.
- Suy nghĩ, trả lời
Khi chuyển khóa K từ a sang b thì dòng điện qua cuộn dây giảm đột ngột làm từ thông trong cuộn dây giảm đột ngột. Lúc này, trong cuộn dây xuất hiện dòng điện tự cảm, dòng điện này gây ra tác dụng nhiệt lên R và làm R nóng lên
- Lắng nghe, tiếp thu
- Đọc định nghĩa trong SGK, ghi nhận định nghĩa
- Đối với mạch 1 chiều: hiện tượng tự cảm thường xảy ra khi đóng mạch (i tăng đột ngột) và khi ngắt mạch (i giảm đột ngột).
- Đối với mạch xoay chiều: luôn xảy ra hiện tượng tự cảm.
II. Hiện tượng tự cảm
1. Một số ví dụ về hiện tượng tự cảm
a. Thí nghiệm 1
SGK
b. Thí nghiệm 2
SGK
2. 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.
Hoạt đông 5: Tìm hiểu suất điện động tự cảm
Chuẩn KT-KN
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung
- Viết được công thức tính suất điện động tự cảm.
- Khi có hiện tượng tự cảm xảy ra trong một mạch điện thì suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch được gọi là suất điện động tự cảm.
- Suất điện động tự cảm được tính bằng công thức tổng quát :
etc=-∆Φ∆t
Trong đó Φ là từ thông riêng
- Hướng dẫn học sinh xây dựng công thức:
etc=-L∆i∆t
Trong đó: Di là độ biến thiên cường độ dòng điện trong khoảng thời gian Dt.
- Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch.
- Dấu (-) trong công thức phù hợp với định luật Len-xơ.
- Yêu cầu học sinh tự đọc sách để tìm hiểu về năng lượng từ trường của ống dây tự cảm.
- Chú ý lắng nghe
- Xây dựng công thức
- Lắng nghe, tiếp thu.
III. Suất điện động tự cảm
1. Suất điện động tự cảm
 Suất điện động cảm ứng trong mạch xuất hiện do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm. 
Biểu thức suất điện động tự cảm:
etc = - L
2. Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm
W=12Li2
Hoạt động 6: Tìm hiểu ứng dụng của hiện tượng tự cảm
Chuẩn KT-KN
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung
- Nêu được một số ứng dụng của hiện tượng tự cảm.
- Hiện tượng tự cảm có nhiều ứng dụng trong các mạch điện xoay chiều. Cuộn cảm là một phần tử quan trọng trong các mạch điện xoay chiều có mạch dao động và các máy biến áp.
- Lắng nghe, tiếp thu.
IV. Ứng dụng
IV. Rút kinh nghiệm
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................