Giáo án Vật lý 11 Bài Tự Cảm

GIÁO ÁN GIẢNG DẠY
Bài 25: TỰ CẢM
Người soạn:
Ngày soạn: 15/9/2015
I. Mục tiêu
1. Kiến thức
- Phát biểu được định nghĩa từ thông riêng và viết được công thức tự cảm của ống
dây hình trụ.
- Phát biểu được định nghĩa hiện tượng tự cảm và giải thích được hiện tượng cảm
khi đóng và ngắt mạch điện.
- Viết được công thức tính suất điện động tự cảm.
- Viết được công thức tính năng lượng của ống dây tự cảm.
2. Kĩ năng
- Vận dụng các công thức đã học để giải các bài tập liên quan.
- Biết vận dụng kiến thức đã học để giải thích các hiện tượng trong đời sống.
3. Tình cảm, thái độ
Có hứng thú say mê, tự giác, chủ động trong học tập.
II. Chuẩn bị
1. Giáo viên: Thí nghiệm mô phỏng về hiện tượng tự cảm, hình ảnh ứng dụng.
2. Học sinh: Ôn lại kiến thức về cảm ứng điện từ và suất điện động cảm ứng.
III. Tiến trình dạy học
Hoạt động 1: (5 phút) Kiểm tra bài cũ.
1


Hoạt động của giáo viên
Trả lời câu hỏi sau
Câu 1: Phát biểu định nghĩa
+ Dòng điện cảm ứng.

+ Hiện tượng cảm ứng điện từ.

Câu 2: Phát biểu định nghĩa
+ Suất điện động cảm ứng.

+ Định luật Fa-ra-đây.

Hoạt động của học sinh

+ Khi từ thông qua mạch kín biến thiên
thì trong mạch xuất hiện dòng điện gọi
là dòng điện cảm ứng.
+ Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm
ứng trong mạch kín gọi là hiện tượng
cảm ứng điện từ.
+ Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn
tại trong khoảng thời gian từ thông qua
mạch kín biến thiên.

+ Suất điện động cảm ứng là suất điện
động sinh ra dòng điện cảm ứng trong
mạch kín.
+ Định luật Fa-ra-đây: 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:

e tc 


t

Hoạt động 2: (1 phút) Đặt vấn đề.
Hoạt động của giáo viên
Như ta đã biến hiện tượng cảm ứng
điện từ là hiện tượng xuất hiện dòng
điện cảm ứng. Hôm nay, chúng ta xét
một loại hiện tượng cảm ứng điện từ
đặc biệt là hiện tượng tự cảm. Để hiểu

Hoạt động của học sinh

2


về hiện tượng này chúng ta vào bài học
hôm nay.
Bài 25: TỰ CẢM

Hoạt động 3: (10 phút) Tìm hiểu về từ thông riêng của một mạch kín.
Hoạt động của giáo viên
- Giả sử có mạch kín I trong đó có dòng
điện i, dòng điện i này gây ra từ trường,
từ trường này gây ra từ thông  qua

Hoạt động của học sinh

mạch I được gọi là từ thông riêng của
mạch. Do đó từ thông tỉ lệ với cảm ứng
từ do I gây ra. Nghĩa là tỉ lệ với i.
 = Li

 = Li

Trong đó:  : Wb
i :A
L : độ tự cảm (H)

Yêu cầu học sinh đọc ví dụ sách giáo
khoa và hoàn thành câu C1.
N
+ Gợi ý: Dựa vào biểu thức (1) và biểu
B  4.107 i
l
thức  = NBScosα ta tìm được biểu + Ta có:
Từ  = Li và ɸ = NBScosα
thức tính L.

L

NBScos 
i

=>
Với α = 0 nên cosα = 1
N2
L  4.10
S
l
=>
7

- Ống dây có độ tự cảm L được gọi là
ống dây tự cảm hay cuộn cảm.
L  4.10 7 

N2
S
l
3


Với μ ≈ 104 được gọi là độ từ thẩm.

Hoạt động 4: (18 phút) Tìm hiểu hiện tượng tự cảm.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
+ Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm
ứng điện từ xảy ra trong một mạch kín
có dòng điện mà sự biến thiên từ thông
qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên
cường độ dòng điện trong mạch.
+ Hiện tượng tự cảm trong mạch điện + Dòng điện một chiều: Hiện tượng tự
xoay chiều và một chiều khác nhau ở cảm xảy ra khi đóng và ngắt mạch.
chổ nào?
+ Dòng điện xoay chiều: Hiện tượng tự
cảm luôn luôn xảy ra vì cường độ dòng
điện xoay chiều biến thiên liên tục theo
thời gian.
• Tiến hành thí nghiệm ở ví dụ 1

(2)

Yêu cầu học sinh quan sát hiện tượng
sáng lên của hai đèn và giải thích kết
quả thí nghiệm.
+ Gợi ý: Xét sự biến thiên từ thông
trong ống dây khi đóng khóa K, dòng
điện tự cảm có tác dụng chống lại sự
+ Hiện tượng: Đèn 1: sáng lên ngay.
biến thiên đó sẽ tác dụng lên đèn 2 như
Đèn 2: sáng lên từ từ.
thế nào?
• Tiến hành thí nghiệm ở ví dụ 2

,R

+ Giải thích: Khi đóng khóa K, dòng
điện qua đèn 2 và ống dây tăng đột
ngột, trong ống dây xảy ra hiện tượng
4


Yêu cầu học sinh quan sát hiện tượng tự cảm có tác dụng chống lại sự tăng từ
của đèn neon và giải thích kết quả thí thông do đó dòng điện qua K và đèn 2
nghiệm.
tăng lên từ từ.
+ Gợi ý: Xét sự biến thiên từ thông
trong ống dây khi ngắt khoa K, dòng
điện tự cảm có tác dụng chống lại sự
biến thiên đó sẽ có tác dụng lên đèn
như thế nào?

+ Hiện tượng: Đèn neon sáng lóe lên
rồi mới tắt.
+ Giải thích:
Khi ngắt khóa K, dòng điện qua đèn
giảm đột ngột làm từ thông qua dây
cũng 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 vọt
lên trước khi tắt.
Hoạt động 5: (6 phút) Tìm hiểu suất điện động tự cảm.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của sinh viên
Sự xuất hiện hiện tượng tự cảm nghĩa
là trong mạch tồn tại một suất điện
động tự cảm.

- Gọi học sinh rút ra công thức xác định e tc 
t
suất điện động tự cảm.

L


- Từ thông riêng
= Li với L = hằng 
i
= Li =>
5

nên   Li
i
e tc  L
t
=>

số hãy tìm.

=> Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ
lệ với tóc độ biến thiên của cường độ
dòng điện trong mạch.

- Năng lượng từ trường của ống dây tự

1
W  Li 2
2
cảm:
- Ứng dụng của hiện tượng tự cảm.
Hiện tượng tự cảm có nhiều ứng dụng
quan trọng trong mạch điện xoay chiều
như cuộn cảm trong mạch điện xoay
chiều có mạch dao động và các máy
biến áp.
Hoạt động 6: (5 phút) Củng cố bài học.
Hoạt động của giáo viên
- Hướng dẫn học sinh nhắc lại kiến
thức quan trọng của bài đã được tóm tắt
ở cuối bài.

- Học bài và làm bài tập về nhà
6,7/157sgk.

Hoạt động của học sinh

IV. Rút kinh nghiệm
V. Nội dung ghi bảng
Bài 25: TỰ CẢM
6


I. Từ thông riêng của một mạch kín
- Từ thông riêng của một mạch kín là từ thông gây ra bởi từ trường do dòng điện
trong mạch sinh ra.

 = Li (1)
Trong đó:  là từ thông của mạch kín (Wb)
i là cường độ dòng điện (A)
L là độ tự cảm (H)
+ L phụ thuộc cấu tạo, kích thước của mạch.
+ Ký hiệu của L khi gặp trong mạch điện là
N2
L  4.10
S
l
- Độ tự cảm
7

- Độ tự cảm của ống dây có lõi sắt

L  4.107 

N2
S
l

II. Hiện tượng tự cảm
1. Định nghĩa
Hiện tượng tự cảm là hiện tưởng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng
điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ
dòng điện trong mạch.
Hiện tượng tự cảm luôn xảy ra ở mạch điện xoay chiều và trong mạch điện một
chiều khi đóng và ngắt mạch.
2. Một số ví dụ về hiện tượng tự cảm
a) Ví dụ 1
- Hiện tượng khi đóng khóa K.
7


+ Đèn 1: sáng lên ngay.
+ Đèn 2: sáng lên từ từ.
- Giải thích: Khi đóng khóa K, dòng điện qua đèn 2 và ống dây tăng đột ngột,
trong ống dây xảy ra hiện tượng tự cảm có tác dụng chống lại sự tăng từ thông do đó
dòng điện qua đèn 2 tăng lên từ từ.
b) Ví dụ 2
- Hiện tượng khi ngắt khóa K: Đèn neon lóe lên rồi mới tắt.
- Giải thích: Khi ngắt khóa K, dòng điện qua đèn giảm đột ngột làm từ thông
qua đèn cũng 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 có dòng điện tăng vọt lên trước
khi tắt.

III. Suất điện động tự cảm
1. Suất điện động tự cảm

Biểu thức của suất điện động tự cảm:

e tc   L

i
t .

(2)

Đơn vị của suất điện động tự cảm là Vôn (V).
Phát biểu: suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường
độ dòng điện trong mạch.
2. Năng lượng từ trường của ống dây

1
W  Li 2
2 .
Năng lượng từ trường của ống dây được tính bằng công thức:
VI. Ứng dụng

,R

Hiện tượng tự cảm có nhiều ứng dụng trong mạch điện xoay chiều. Cuộn cảm là
một phần tử quan trọng trong các mạch điện xoay chiều có mạch dao động và trong
máy biến áp.
8

9