Vật lý 11

Giáo án bài 39: Suất điện động cảm ứng
trong một đoạn dây dẫn chuyển động.
Giáo viên hướng dẫn: Cô Hoàng Yến.
Giáo sinh thực tập: Nguyễn Thùy Dương.
Ngày dạy: 08/03/2010.
I. Mục tiêu:
- Trình bày được thí nghiệm về hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng ở
một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường.
- Vận dụng được quy tắc bàn tay phải xác định chiều từ cực âm sang cực dương
của suất điện động trong đoạn dây.
- Vận dụng được công thức xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng trong
đoạn dây.
- Trình bày được nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều,
máy phát điện một chiều.
II. Chuẩn bị
1. Giáo viên:
- Powerpoint tiến hành thí nghiệm và mô hình máy phát điện xoay chiều.
2. Học sinh:
- Ôn lại máy phát điện xoay chiều đã học ở THCS.
III. Các hoạt động trên lớp
Hoạt động 1: kiểm tra bài cũ
Nội dung Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
? Một em lên bảng phát biểu định luật
Len – xơ và xác định chiều dòng điện
trong bài tập sau:
Cho một nam châm thẳng rơi theo
phương thẳng đứng qua tâm O của vòng
tròn dây dẫn nằm ngang như trên hình vẽ.
Hỏi chiều của dòng điện cảm ứng trong
vòng dây?
-HS trả lời.

1
S
N
? Viết biểu thức tính suất điện động cảm
ứng trong một mạch kín?
-HS trả lời.
Hoạt động 2: Tìm hiểu suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển
động.
+ Thí nghiệm
+ Nhận xét:
Khi đoạn dây
MN chuyển
động cắt các
đường sức từ
nhưng không
mối với hai
thanh ray, thì
trong đoạn
dây đó vẫn
xuất hiện
suất điện
động cảm
ứng.
Trong tiết học trước chúng ta đã tìm hiểu
về suất điện động cảm ứng trong một
mạch kín, và hôm nay cô cùng các em sẽ
tìm hiểu tiếp xem suất điện động trong
một đoạn dây dẫn chuyển động, thì như
thế nào nhé.
-Mô tả thí nghiệm: Thí nghiệm gồm hai

thanh ray dẫn điện , một điện kế, và một
đoạn dây dẫn cứng MN có thể chuyển
động được. Từ trường đều hướng từ trên
xuống dưới.
- Sơ đồ thí nghiệm: M
Q


B


v

P N
-Hai thanh ray MQ và NP không có điện,
điện kế dùng để kiểm tra xem có dòng
điện chạy qua hay không và đoạn dây dẫn
MN có thể chuyển động dọc theo MQ và
NP nhưng vẫn tiếp xúc điện với hai thanh
HS: Quan sát nhận xét
HS: Kim điện kế bị lệch
khỏi vạch số 0 và có suất
điện động cảm ứng trong
+
2
ray này.
?Các em hãy quan sát kim của điện kế
khi cô cho đoạn dây dẫn MN chuyển
động và cho cô nhận xét.
? Kim điện kế bị lệch chứng tỏ điều gì?

?Khi cô cho đoạn dây MN dừng chuyển
động thì các em có nhận xét gì về dòng
điện cảm ứng lúc này?
-Nhận xét: Khi cô cho MN chuyển động
thì trong mạch có xuất hiện dòng điện,
tức là có suất điện động cảm ứng. Nhưng
khi cô cho đoạn dây MN dừng chuyển
động thì cũng không có dòng điện cảm
ứng, tức là không có suất điện động cảm
ứng trong mạch.
? Các em quan sát hình vẽ và cho cô biết,
em có nhận xét gì giữa vecto B và đoạn
dây MN (và vận tốc v) khi MN chuyển
động?
?Các em hãy quan sát thí nghiệm sau khi
MN chuyển động và không cắt các đường
sức từ thì có dòng điện qua dây không?
Khi đoạn dây MN chuyển động cắt các
đường sức từ và tiếp xúc với hai thanh
ray thì trong đoạn dây đó xuất hiện suất
điện động cảm ứng. Nhưng nếu bỏ hai
thanh ray đi và cho MN chuyển động thì
trong mạch có xuất hiện dòng điện hay
không? Cô sẽ giải thích rõ hơn cho các
em ở mục sau.
mạch.
-HS: khi đoạn dây MN dừng
chuyển động thì không có
dòng điện cảm ứng trong
mạch.

HS: Đoạn dây MN cắt các
đường sức từ (
⊥
B

MN và
vB


⊥
).
HS: Không.
Hoạt động 3: Quy tắc bàn tay phải
Quy tắc bàn
tay phải: Đặt
bàn tay phải
hứng các
đường sức từ,
ngón tay cái
choãi ra 90
0
hướng theo
chiều chuyển
Trở lại thí nghiệm theo sơ đồ trên, và coi
rằng MN đóng vai trò là nguồn điện trong
mạch. Vậy thì, trong hai đầu M, N của
đoạn dây thì đầu nào là cực dương, đầu
nào là cực âm? Theo các em, để xác định
cực dương và cực âm của đoạn dây dẫn
MN, ta có thể dùng quy tắc nào để thuận

lợi nhất?
-Muốn xác định cực dương và cực âm của
HS:Quy tắc bàn tay phải.
3
động của
đoạn dây, khi
đó đoạn dây
dẫn đóng vai
trò như một
nguồn điện,
chiều từ cổ
tay đến bốn
ngón tay chỉ
chiều từ cực
âm sang cực
dương của
nguồn điện
đoạn dây dẫn MN, các em làm như sau:
B1: Đặt bàn tay phải hứng các đường sức
từ, ngón tay cái choãi ra 90
0
hướng theo
chiều chuyển động của đoạn dây.
B2: Xác định chiều từ cổ tay đến bốn
ngón tay. Đó chính là chiều từ cực âm
sang cực dương của nguồn điện.
?Vậy, theo các em trong thí nghiệm trên
thì khi đoạn dây MN chuyển động về bên
trái, chiều của dòng điện cảm ứng có
chiều là gì?

?Một em đọc quy tắc cho cô.
HS: Chiều dòng điện cảm
ứng khi MN chuyển động về
bên trái là MNPQM.
Hoạt động 4: Biểu thức suất điện động cảm ứng trong đoạn dây.
Công thức
tổng quát:
t
e
c
∆
∆Φ
=
-Trường hợp
v

vuông góc
với
B

và
v

và
B

cùng vuông
góc với đoạn
dây thì:
c

e
=Blv.
- Khi đoạn
dây dẫn
không cắt các
đường sức từ
thì suất điện
động cảm
ứng trong
Suất điện động cảm ứng trong mạch
chính là suất điện động cảm ứng trong
đoạn dây chuyển động. Vì vậy, ta suy ra
suất điện động cảm ứng trong đoạn dây
chuyển động có độ lớn là:
t
e
c
∆
∆Φ
=
,
∆Φ
được hiểu là từ thông được
quét bởi đoạn dây đó trong thời gian
t
∆
.
Bây giờ, cô sẽ giải thích câu hỏi đặt ra
trong mục 1 về sự xuất hiện của suất điện
động cảm ứng trong đoạn dây dẫn MN.

Các em hãy quan sát hình vẽ sau và trả
lời câu hỏi:
? Trong đoạn dây MN có vô số electron
tự do, khi đoạn MN chuyển động thì các
HS: Ghi bài.
HS: Có. Và chuyển động với
cùng vận tốc v như đoạn
dây.
4
ống dây bằng
0.
- Khi
v

và
B

cùng vuông
góc với đoạn
dây, đồng
thời
v

hợp
với
B

một
góc
θ

thì:
θ
sinBlve
c
=
.
electron đó có chuyển động hay không?
?Electron mang điện tích âm, theo quy
tắc bàn tay trái, em nào cho cô biết, lực
Lo-ren-xơ tác dụng lên electron có chiều
như thế nào?
Lực Lo-ren-xơ tác dụng lên electron có
chiều từ N đến M, do đó M là cực âm, N
là cực dương của nguồn. Khi nối đoạn
dây thành mạch kín thì dòng điện trong
mạch có chiều NPQM. Khi đó, trong
mạch sẽ xuất hiện suất điện động cảm
ứng.
Cũng từ đó, ta thấy đầu M của đoạn dây
thừa electron, đầu N của đoạn dây thiếu
electron. Trong đoạn dây MN xuất hiện
điện trường
E

. Ta gọi điện trường này là
điện trường cảm ứng. Lúc này, ngoài lực
Lo-ren-xơ
f

, còn có lực điện trường cảm

ứng
F

tác dụng lên electron. Hai lực này
ngược chiều nhau, sau khoảng thời gian
rất ngắn, hai lực này cân bằng nhau. Và
điện trường cảm ứng giữ giá trị ổn định.
Khi hai lực
f

và
F

cân bằng nhau thì ta sẽ
có biểu thức:
eBv = eE hay E = Bv, trong đó e là độ lớn
điện tích của electron.
? Em nào cho cô biết công thức liên hệ
giữa E và U trong công thức (4.5) trong
chương I là gì?
Ở đây, d chính bằng l (chiều dài của đoạn
dây MN), ta có thể viết: U = E.l = l.B.v
Trong trường hợp mạch hở thì độ lớn
hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện
bằng độ lớn suất điện động của nguồn. Từ
đó ta suy ra công thức:
c
e
=Blv (khi
v


HS: Có chiều từ N đến M.
HS:
d
U
E =
5
vuông góc với
B

và
v

và
B

cùng vuông
góc với đoạn dây).
-Khi
v

và
B

cùng vuông góc với đoạn
dây, đồng thời
v

hợp với
B


một góc
θ
thì:
θ
sinBlve
c
=
.
Hoạt động 5: Máy phát điện xoay chiều và một chiều
Cấu tạo và
nguyên tắc
hoạt động
của máy phát
điện xoay
chiều và một
chiều.
Cấu tạo: Gồm hai bộ phận cơ bản:
+Phần cảm:tạo ra từ trường, thường là
nam châm điện.
+Phần ứng: tạo ra suất điện động cảm
ứng, là một khung dây gồm nhiều vòng
dây.
Một trong hai phần có thể quay quanh
một trục, gọi là rôto. Phần kia đứng yên
gọi là stato. Khi khung dây quay, các
cạnh AD, BC cắt các đường sức từ, tạo ra
suất điện động cảm ứng trong các đoạn
dây. Hai đầu khung dây nối với hai vòng
đồng, hai vòng đồng tiếp xúc với hai chổi

quét Q. Mỗi chổi quét là một cực của máy
phát điện. Dòng điện đưa ra mạch ngoài
là dòng điện có chiều thay đổi theo thời
gian. Vì vậy gọi là máy phát điện xoay
chiều.
-Máy phát điện một chiều cũng có cấu tạo
giống máy phát điện xoay chiều, nhưng
Khi khung quay, trong khung xuất hiện
suất điện động cảm ứng. Hai bán khuyên
bằng đồng tiếp xúc với hai chổi quét Q.
Mỗi chổi quét là một cực của máy. Dòng
điện được đưa ra mạch ngoài có chiều
không đổi.
Các kiến thức cần nhớ trong bài học này:
-Suất điện động cảm ứng và biểu thức
-HS quan sát và nghe GV
giới thiệu cấu tạo và nguyên
tắc hoạt động.
6
tính suất điện động cảm ứng trong một
đoạn dây dẫn chuyển động.
-Quy tắc bàn tay phải.
-Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của
máy phát điện xoay chiều và một chiều.
Hoạt động 6: Vận dụng, củng cố.
Câu 1: Suất điện động cảm ứng xuất hiện
trong một đoạn dây dẫn chuyển động
trong từ trường không phụ thuộc vào:
A. Chiều dài của đoạn dây.
B. Điện trở của dây.

C. Hướng của từ trường.
D. Vận tốc của dây.
Câu 2: Vòng dây chuyển động song song
với từ trường đều. Suất điện động cảm
ứng của vòng dây:
A. Phụ thuộc vào diện tích của vòng.
B. Bằng 0.
C. Phụ thuộc vào hình dạng của vòng.
D. Phụ thuộc vào độ lớn của vecto
cảm ứng của từ trường.
Câu 3: Một thanh dẫn điện dài 20cm
chuyển động tịnh tiến trong từ trường
đều, cảm ứng từ B = 5.10
-4
T. Vecto vận
tốc của thanh vuông góc với vecto cảm
ứng từ và có độ lớn bằng 5 m/s. Coi vận
tốc vuông góc với thanh dẫn. Suất điện
động cảm ứng trong thanh là:
A. 2,5.10
-4
V.
B. 5.10
-4
V.
C. 2,5.10
-3
V.
D. 5.10
-3

V
Làm bài 3, 4 trong SGK.
-HS cùng trả lời.

7