Giáo án bài 20: Lực từ. Cảm ứng từ - Lý 11 - GV.H.T.Trang

Hoạt động của Giáo Viên và Học Sinh

Nội dung bài học

Hoạt động 1: Vào bài: như sgk

Hoạt động 2: Tìm hiểu Lực từ (20 phút)

Mục tiêu: Định nghĩa từ trường đều, xác định được lực từ do từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẩn có dòng điện

Xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn

GV liên hệ với điện trường đều và từ đó dẫn đến định nghĩa từ trường đều .

-Gv gợi ý cho học sinh cách tạo ra từ trường đều

+Căn cứ vào từ phổ của nam châm hình chữ U ?

+Đường sức từ của từ trường đều ?

Ta có thể xem từ trường trong khoảng giữa hai cực của nam châm chử U là từ trường đều

+ Theo quy tắc vẽ đường sức từ , ta suy ra các đường sức của từ trường đều là đường song song cách đều nhau

* Các vấn đề cụ thể

+ Hướng dẫn học sinh quan sát hình 20.2a

+Khi chưa có dòng điện qua M₁ M₂ thì có hiện tượng gì xãy ra ? Tại sao dây cân bằng

+Hiện tượng khi có dòng điện qua M₁ M₂

-GV thông báo kết quả thí nghiệm hình 20.2b

Hướng dẫn học sinh phân tích lực tác dụng suy ra biểu thức

+Dây dẫn can bằng nghĩa là tổng tất cả các lực tác dụng lên đoạn day  bằng  không suy ra P=T

+Khi có dòng điện qua dây , dây  bị đẩy ra theo phương vuông góc với đường cảm ứng từ

⇒ \(F =mgtan\alpha \)

+Học sinh trả lời câu hỏi C₁

-Giới thiêu quy tắc bàn tay trái

Hoạt động 3: Tìm hiểu Cảm ứng từ (10 phút)

Mục tiêu: Biết qui tắc bàn tay trái và vận dụng qui tắc để xác định lực từ

-GV nhận xét về kết quả thí nghiệm ở mục 1 và đặt vấn đề các thay đổi I và l trong các trường hợp sau đó, từ đó dẫn đến khái niệm cảm ứng từ

-GV giới thiệu đơn vị từ cảm hoặc gợi ý cho học sinh thông qua biểu thức tính để xác định đơn vị cảm ứng từ .

-Để cho học sinh tự rút ras kết luận về đại lượng B( vec tơ cảm ứng từ )

+B là đại lượng vec tơ hay đại lượng vô hướng ?

+Phương chiều và độ lớn của B

Mối liên hệ với lực từ

Vec tơ từ cảm tại một điểm có hướng và độ lớn ?

GV giới thiệu hình vẽ 20.4 phân tích cho học sinh thấy mối liên hệ giữa B và F

I. Lực từ :

1) Từ trường đều :

Từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mọi điểm ; các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau

-Từ trường đều có thể được tạo thành giữa hai cực của một nam châm hình chử U

2) Xác định lực từ do từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẩn có dòng điện :

Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều có phương vuông góc với các đường sức từ và vuông góc với đoạn dây dẫn, có độ lớn phụ thuộc vào từ trường và cường độ dòng điện chay qua dây dẫn.    

             F =mgtan\(\alpha \)

Hướng của dòng điện, hướng của từ trường và hướng của lực tạo thành tam diện thuận

II. Cảm ứng từ :

1)· Đặt một đoạn dây dẫn đủ ngắn (có chiều dài l và cường độ dòng điện I) vuông góc với đường sức từ tại một điểm trong từ trường thì lực từ  \(\overrightarrow F \) tác dụng lên dây có độ lớn là F = BIl (B là hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào vị trí đặt đoạn dây).

Thực nghiệm cho thấy  \(\frac{{\rm{F}}}{{{\rm{I}}l}}\) không đổi, nên thương số này đặc trưng cho từ trường và gọi là cảm ứng từ.

 Ta gọi vectơ cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) tại một điểm trong từ trường đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực, là một vectơ :

· Có hướng trùng với hướng của đường sức từ trường tại điểm đó ;

· Có độ lớn là  \(B = \frac{F}{{Il}}\), trong đó l là chiều dài của đoạn dây dẫn ngắn có cường độ dòng điện I, đặt tại điểm xác định trong từ trường và vuông góc với các đường sức từ tại điểm đó.

2) Đơn vị cảm ứng từ :

· Trong hệ SI, lực từ F đo bằng N, cường độ dòng điện I đo bằng A, chiều dài đoạn dây điện l đo bằng m thì đơn vị của cảm ứng từ là tesla (T).  

3) Biểu thức tổng quát của lực từ  \(\overrightarrow F \) theo \(\overrightarrow B \)

· Một đoạn dây dẫn có chiều dài l và dòng điện I chạy qua, được đặt trong từ trường đều cảm ứng từ là  \(\overrightarrow B \) thì chịu tác dụng của lực từ \(\overrightarrow F \) có điểm đặt tại trung điểm đoạn dây, có phương vuông góc với đoạn dây và vectơ \(\overrightarrow B \), có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái, và có độ lớn tính bằng công thức:

F = BIlsina

trong đó, a là góc tạo bởi đoạn dây dẫn và vectơ \(\overrightarrow B \), I là cường độ dòng điện chạy trong đoạn dây.

· Quy tắc bàn tay trái: Để bàn tay trái sao cho vectơ \(\overrightarrow B \) hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều của dòng điện trong dây dẫn, khi đó chiều ngón cái choãi ra chỉ chiều của lực từ \(\overrightarrow F \).