Thuyết minh bài giảng Vật lí Lớp 11 - Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng (Tiết 1)

TIẾN TRÌNH BÀI GIẢNG
SLIDE 1: Giới thiệu
A. KIỂM TRA BÀI CŨ (Học sinh trả lời 4 câu trắc nghiệm)
Các em thân mến, các em ta vừa đã tìm hiểu xong chương IV: chương Từ trường. Trước khi chuyển sang chương mới các em hãy ôn lại bài cũ rồi trả lời tốt các câu hỏi dưới đây. 
Câu 1: Trong các phát biểu sau phát biểu nào Sai.
A. Từ trường là môi trường vật chất tồn tại xung quanh nam châm hoặc dòng điện.
B. Từ trường là môi trường vật chất đặc biệt bao quanh điện tích đứng yên.
C. Tính chất cơ bản của từ trường là tác dụng lực từ lên nam châm hoặc dòng điện khác đặt trong nó.
D. Tương tác giữa nam châm với nam châm, nam châm với dòng điện hoặc dòng điện với dòng điện đều gọi là tương tác từ.
Câu 2: Một dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn thì từ trường do nó gây ra tại tâm của dòng điện tròn có chiều xác định như hình vẽ bên là đúng hay sai. 
Câu 3: Chọn những từ thích hợp điền vào các ô trống dưới đây để thành câu đúng
	Xung quanh .(1) . có từ trường. 
Đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của từ trường về mặt tác dụng lực là .(2) .
Những đường vẽ trong không gian có từ trường để mô tả trự quan từ trường đó giọi là .(3) .
Câu 4. Để xác định chiều và cường độ dòng điện người ta thường dùng dụng cụ thí nghiệm nào dưới đây ? Hãy click chuột vào các dụng cụ mà em chọn
B. ĐẶT VẤN ĐỀ VÀO BÀI
SLIDE 2: Đặt vấn đề
Chúc mừng các em vừa đã hoàn thành phần khởi động quan trọng cho bài học hôm nay. Và các em đã biết xung quanh điện tích chuyển động, hay nói cách khác xung quanh nam châm hoặc xung quay dòng điện là có từ trường. Bằng chứng thực nghiệm chứng to điều này là ta có thể quan sát hình ảnh tử phổ mà chúng gây ra. Chắc các em còn nhớ, đây là từ phổ của nam châm thẳng còn đây là từ phổ của dòng điện thẳng.
Từ đây đặt ra một câu hỏi ngược lại: Vậy nhờ từ trường có thể làm phát sinh ra dòng điện hay không? Một câu hỏi tưởng chường đơn giản nhưng đã làm đau đầu các nhà bác học hằng thế kỉ.
	Từ một cậu bé nhà nghèo không được đi học, 9 tuổi đã phải đi làm thêu cho một hiệu đóng sách, Mai cơn Faraday đã làm cả gới khoa học phải sững sờ trước hàng loạt thí nghiệm nhờ từ trường tạo ra dòng điện vào ngày 24 tháng 11 năng 1831 tại hồi hoàng gia Luân Đôn. 
	Thí nghiệm đã đáng dấu bước ngoạt vĩ đại trong sự phát triển của nhân loại. Từ đây loài người có thể tạo ra và sử dụng dòng điện. Như thủy điện, nhiệt điện, phong điện, điện hạt nhân
	Vậy những thí nghiệm đã từng vang bóng một thời đó như thế nào? Hiện tượng này gọi là hiện tượng gì sẽ được chúng ta tìm hiểu trong bài đầu tiên của chương 5 chương cảm ứng điện từ.
C. GIỚI THIỆU MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG BÀI HỌC
SLIDE 3. Mục tiêu bài học
Về kiến thức:
Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ.
Phát biểu được định nghĩa từ thông và hiểu được ý nghĩa vật lý của từ thông.
Viết được công thức tính từ thông qua một diện tích và nêu được đơn vị đo từ thông. Nêu được cách làm biến đổi từ thông.
Phân biệt được hiện tượng cảm ứng điện từ, dòng điện cảm ứng, suất điện động cảm ứng.
 Kỹ năng:
Có kỹ năng quan sát, thu thập thông tin, xử lý thông tin và rút ra các kết luận cần thiết.
Biết vận dụng các công thức đã học để giải được các bài tập đơn giản.
SLIDE 4. Nội dung bài học. 
	Bài học của chúng ta được chia làm 2 tiết. Trong tiết học hôm nay của chúng ta có 4 phần như sau. 
* Phân đầu là thí nghiệm. Trong phần này chúng ta sẽ làm 2 thí nghiệm theo thứ tự. 
* Phần thứ 2 Nguyên nhân gây hiện tượng cảm ứng điện từ. 
* Phần thứ 3. Xây dựng một khái niệm vật lí mới mang tên từ thong
* Phần thứ 4: Bài tập củng cố.
D. NỘI DUNG BÀI HỌC
I. THÍ NGHIỆM
1. Dụng cụ thí nhiệm
SLIDE 5. Chọn dụng cụ thí nghiệm
Theo cac em muốn nhờ từ trường tạo ra dòng điện thì cần các dụng cụ nào? Hãy đóng vai là faraday rồi kéo thả các dụng cụ cần thiết vào ô dụng cụ cân thiết cho đúng.
Ở đây chúng ta có nam châm, điện kế, cuộn dây điện, vôn kế và điện trở . dụng cụ nào cần thiết đây? Các em có 60 s suy nghĩ >>>>nhạc>>> 
	Học sinh trả lời 1 câu hỏi kéo thả các dụng cụ cần thiết và không cần thiết.
SLIDE 6. Giới thiệu dụng cụ (Học sinh xem Video giới thiệu dụng cụ thí nghiệm)
Loại thứ nhất là nam châm vĩnh cửu loại này quá gần gũi với các em rồi nó có thể hút được sắt như chiếc kéo hay hộp bánh. Loại thứ 2 là nam châm điện cấu tạo gồm cuộn dây điện quấn qanh một lõi thép với ưu điểm là có thể dễ dàng thay đổi được độ mạnh yếu nhờ thay đổi dòng điện chạy qua nó. 
Ngoài ra muốn biết khi nào trong cuộn dây có dòng điện và chiều dòng điện trong cuộn dây ta cần dùng thêm dụng nào? Điều này các em đã trả lời trong phần khởi động rồi đúng không? Đó chính là điện kế kí hiệu G có vạch số không ở giữa thang đo nên có thể đo dòng điện và chỉ ra chiều của dòng điện nữa.
2. Phươn án thí nhiệm
SLIDE 7. phương án thí nghiệm
Học sinh trả lời 2 câu hỏi sắp xếp phương án thí nghiệm.
Các em đã có phương án tiến hành thí nghiệm của mình chưa? Sau đây là phần gợi ý của thầy về một phương án đơn giản nhất các em hãy sắp xếp các bước tiến hành theo thứ tự hợp lí để tạo thành phương án thí nghiệm đúng
Thí nghiệm 1.
Bước 1
Nối hai đầu cuộn dây với hai đầu điện kế thành mạch kín
Bước 2
Cố định cuộn dây lên giá thí nghiệm
Bước 3
Đưa nam châm lại gần hay ra xa cuộn dây đồng thời quan sát điện kế
 	 Thí nghiệm 2.
Bước 1
Nối hai đầu cuộn dây với hai đầu điện kế thành mạch kín
Bước 2
Cố định nam châm lên giá thí nghiệm
Bước 3
Đưa cuộn dây lại gần hay ra xa nam châm đồng thời quan sát kim điện kế
 3. Tiến hành thí nghiệm
SLIDE 8. Tiến hành thí nghiệm 1 & 2 (Học sinh xem Video thí nghiệm)
Sau đây các em hãy cùng thầy tiến hành thí nghiệm theo 2 phương án các em vừa xây dựng để xem kết quả thế nào?
Để tiến hành thí nghiệm trước hết ta nối hai đầu cuộn dây với hai đầu G thành mạch kín. Như vậy ta có một hệ gồm cuộn dây và G cách điện hoàn toàn với nguồn điện xung quanh do đó số chỉ của điện kế đang ở vạch số không. 
Tiếp theo cố định cuộn dây trên giá thí nghiệm
Dùng nam châm đưa lại gần cuộn dây và dừng lại rồi đưa ra xa cuộn dây và dừng lại 
Các em hãy quan sát kĩ sự lệch của kim điện kế 
Tương tự như vậy tiếp theo chúng ta cố định nam châm rồi đưa cuộn dây lại gần hay ra ra xa nam châm. Các em hãy quan sát kĩ sự lệch của kim điện kế để trả lời câu hỏi ở dưới.
 4. Kết quả thí nghiệm
Học sinh trả lời 1 câu hỏi trắc nghiệm về kết quả thí nghiệm
Từ hai thí nghiệm trên các em thấy kết luận nào dưới đây đúng nhất ?
A. Chỉ khi nam châm chuyển động lại gần hoặc ra xa cuôn dây thì trong cuộn dây mới có dòng điện.
B. Chỉ khi cuộn dây chuyển động lại gần hoặc ra xa nam châm thì trong cuộn dây mới có dòng điện.
C. Khi có sự thay đổi vị trí tương đối giữa nam châm và cuộn dây thì trong cuộn dây sẽ có dòng điện và chiều dòng điện khi chúng lại gần hay ra xa là như nhau
D. Khi có sự thay đổi vị trí tương đối giữa nam châm và cuộn dây thì trong cuộn dây sẽ có dòng điện và chiều của dòng điện khi chúng lại gần hay ra xa là ngược nhau.
SLIDE 9. Kết luận từ thí nghiệm 1&2
Chúc mừng các em vừa đã trả lời được câu hỏi đã làm đau đầu biết bao nhà bác học. Và chúng ta có thể khẳng định chắc chắn là nhờ từ trường hoàn toàn có thể tạo ra dòng điện 
Hiện tượng nhờ trường làm phát sinh ra dòng điện người ta gọi là hiện trượng cảm ứng điện từ.
Dòng điện sinh ra trong hiện tượng cảm ứng điện từ gọi là dòng điện cảm ứng.
Vậy vấn đề mới đặt gia với các em là nếu cố định nam châm và cuộn dây thì có thể tạo ra được dòng điện nữa không? Hay nói rộng hơn là nguyên nhân của hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? Để trả lời câu hỏi này chúng ta cùng tìm hiểu sang phần 2 Nguyên nhân gây hiện tượng cảm ứng điện từ
II. NGUYÊN NHÂN GÂY HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ.
SLIDE 10. Suy nghĩ phương án tiến hành thí nghiệm
Để trả lời câu hỏi trên các em hãy suy nghĩ để xây dựng một phương án thí nghiệm trong đó chúng ta không được thay đổi vị trí tương đối giữa nam châm và cuộn dây nữa mà vẫn tạo ra dòng điện cảm ứng nhờ từ trường của nam châm. Sau đây là thời gian suy nghĩ của các em. 
Nhạc nền>>> Các em đã có phương án thí nghiệm của mình chưa? Gợi ý là hãy dùng nam châm điện thử xem. Vì ở phần đầu chúng ta đã thấy nam châm điện có khả năng thay đổi độ mạnh yếu của cảm ứng từ mà nam châm vĩnh cửu không làm được
1. Thí nghiệm 3.
a. Phương án thí nghiệm 
Học sinh trả lời 2 câu hỏi
Câu 1. Hãy suy nghĩ và sắp xếp các bước thí nghiệm sau cho đúng để tạo thành phương án thí nghiệm hoàn chỉnh
Bước 1
Nối hai đầu cuộn dây với hai đầu điện kế thành mạch kín
Bước 2
Mắc nối tiếp nam châm điện với biến trở và nguồn điện 
Bước 3
Đặt cố định cuộn dây và nam châm điện gần nhau
Bước 4
Thay đổi biến trở đồng thời quan sát kim chỉ điện kế.
Câu 2. Xếp hình từ 6 miếng ghép thành bức tranh hoàn chỉnh
b. Tiến hành thí nghiệm 
SLIDE 11 Học sinh xem Video thí nghiệm 3 
c. Kết quả thí nghiệm 
	Học sinh trả lời 3 câu hỏi trắc nghiệm Đúng - Sai
Câu hỏi Từ thí nghiệm trên các em thấy kết luận nào dưới đây đúng hay sai. 
Câu 1. Khi thay đổi cảm ứng từ của nam châm điện trước cuộn dây thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng.
Câu 2. Có thể tạo ra dòng điện cảm ứng mà không cần sự dịch chuyển gữa nam châm và cuộn dây
Câu 3. Nguyên nhân gây hiện tượng cảm ứng điện từ không phải do sự thay đổi vị trí tương đối giữa nam châm và cuộn dây
d. Kết luận 
SLIDE 12. Mô phỏng lại 3 thí nghiệm (Học sinh xem Video mô phỏng) 
Mô phỏng thí nghiệm dịch chuyển nam châm lại gần hay ra xa cuộn dây
Mô phỏng thí nghiệm dịch chuyển cuộn dây lại gần hay ra xa nam châm
Mô phỏng thí nghiệm thay đổi cảm ứng từ của nam châm điện trước cuộn dây
SLIDE 13 Kết luận về nguyên nhân gây hiện tượng cảm ứng điện từ
Câu hỏi: Các em vừa xem lại các thí nghiệm mà chúng ta đã thực hiện nhưng xem dưới dạng mô phỏng. Vậy các em thấy điểm chung của các thí nghiệm trên là gì . Cụ thể là khi dòng điện cảm ứng xuất hiện thì trong những thí nghiệm đó có yếu tố nào chung?
Chắc chắn nếu xem kĩ phần mô phỏng các em đều thấy điểm chung là khi có dòng điện cảm ứng xuất hiện thì số dấu chấm trong vòng tròn mầu xanh thay đổi điều này thể hiện số đừng sức xuyên qua tiết diện ống dây thay đổi.
Trong thí nghiệm 1 và 2 chúng ta thay đổi khoảng cách nam châm và cuộn dây làm mật độ đường sức thay đổi nên số đường sức qua khung dây thay đổi theo. Khi chúng lại gần nhau thì số đường sức từ qua khung dây tăng vì mật độ đường sức tăng. Khi chúng ra xa nhau thì số đường sức qua khung dây giảm vì mật độ đường sức giảm.
Trong thí nghiệm 3 chúng ta thay đổi giá trị biến trở từ đó thay đổi độ mạnh yếu nam châm làm cho số đường sức qua khung dây thay đổi theo. Giảm R thì số đường sức qua khung dây tăng và ngược lại 
Vậy chúng ta có thể rút ra được giả thuyết về nguyên nhân gây hiện tượng cảm ứng điện từ như sau: Nguyên nhân gây ra hiện tượng cảm ứng điện từ là do số đường sức từ qua tiết diện của ống dây thay đổi. 
2. Thí nghiệm 4: Kiểm chức giả thuyết.
SLIDE 14 .Xây dụng phương án thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết
Giả thuyết về nguyên nhân gây hiện tượng cảm ứng điện từ trên có đúng hay không thầy trò ta cùng nhau xây dựng phương án thí nghiệm để kiểm chứng
 	Chúng ta cần phải tìm ra các cách thay đổi số đường sức qua ống dây khác nếu vẫn thấy có dòng điện thì chứng tỏ giả thuyết trên là đúng. Vậy theo các em ngoài 3 cách trong 3 thí nghiệm trên có cách nào khác để thay đổi số đường sức từ xuyên qua cuộn dây nữa?
Giả sử đây là khung dây đặt trong từ trường có đường sức từ là các dấu chấm đỏ.Làm sao để thay đổi số đường sức qua khung dây đây.
Nếu ta thay đổi diện tích của khung dây trong từ trường thì số đường sức có thay đổi không. Tất nhiên là có rồi.
Nếu ta thay đổi ta quay khung dây trong từ trường như hình vẽ thì số đường sức có thay đổi không. Tất nhiên là thay đổi rồi.
	Vậy là ta đã có thêm 2 phương án thí nghiệm để kiểm chứng rồi đó. Tiến hành thôi em.
SLIDE 15. Thí nghiệm sô 4_ Kiểm chứng
Học sinh xem Video thí nghiệm 
Thí nghiệm đầu tiên thầy sẽ làm méo cuộn dây trong từ trường
Dụng cụ thí nghiệm gồm 1 cuộn dây mắc nối tếp với điện kế đặt trong từ trường của nc điện
Tiến hành thí nghiệm ta bóp méo nhanh cuộn dây.
 Thí nghiệm này hơi khó quan sát các em phải quan sát thật kĩ kim điện kế xem có lệch không, lẹch một ít cũng là có dòng điện nhé
3. Thí nghiệm 5: Kiểm chức giả thuyết.
SLIDE 16. Thí nghiệm sô 4_ Kiểm chứng
Học sinh xem Video thí nghiệm quay nam châm trước cuộn dây
4. Kết luận về nguyên nhân gây hiện tượng cảm ứng từ
SLIDE 17. Kết luận về nguyên nhân gây hiện tượng cảm ứng điện từ.
Chúc mừng các em đã tìm ra được nguyên nhân gây hiện tượng cảm ứng điện từ.
Qua hai thí nghiệm kiểm chứng vừa rồi chúng ta có thể khẳng định chắc chắn Nguyên nhân gây hiện ượng cảm ứng điện từ là do số đường sức từ xuyên qua diện tích của cuộn dây thay đổi. Và đại lượng đặc trưng cho số đường sức từ xuyên qua mặt phẳng khung dây người ta gọi là từ thông. Vậy từ thông được xác định thế nào Chúng ta chuyển sang phần thứ 3: Từ thông.
III. TỪ THÔNG.
1. Định nghĩa
SLIDE 18. Định ghĩa từ thông
- Xét một khung dây kín kim loại có diện tích S được đặt trong từ trường đều . Vẽ véctơ pháp tuyến của S, chiều của chọn tùy ý. Góc hợp bởi véctơ và kí hiệu là α. 
Khi đó: Từ thông qua mạch kín có diện tích S đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B là đại lượng được xác định bởi công thức 
Trong đó α là góc tạo bởi véc tơ cảm ứng từ và véc tơ pháp tuyến của khung dây.
Từ biểu thức từ thông chúng ta thấy giá trị của từ thông có 3 trường hợp.
- Như vậy từ thông là một đại lượng đại số, phụ thuộc vào 3 đại lượng cảm ứng từ B, diện tích mặt S, và góc α. Để đơn giản người ta quy ước chọn chiều của véctơ sao cho α là góc nhọn. Từ đó ta có Φ là đại lượng dương. 
2. Ý nghĩa từ thông
SLIDE 19. Ý nghĩa từ thông
- Từ công thứ xác định từ thông Φ = B.S.cosα. Nếu ta lấy α = 0, thì lúc này khung dây có vị trí như thế nào? Tất nhiên là khung dây sẽ vuông góc với đường sức. 
Giả sử S = 1m2, thì thừ thông bằng bao nhiêu? Φ = B. Tức là nếu B = 2 T Φ = 2 đơn vị. Từ đây ta có thể nghĩ rằng vẽ các đường sức từ sao cho số đường sức từ xuyên qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với đường sức từ thì bằng trị số của cảm ứng từ B. Do đó ta có từ thông bằng số đường sức từ xuyên qua diện tích S đặt vuông góc với đường sức từ đó.
- Ý nghĩa của từ thông là có thể diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó.
3. Đơn vị từ thông
SLIDE 20. Đơn vị từ thông
- Trong hệ SI từ thông có đơn vị là đặt theo tên nhà bác học người đức Vêbe kí hiệu Wb 
vậy 1 Wb = 1T.1m2 =>[Tm2] là đơn vị dẫn xuất của từ thông
Như vậy sau khi học xong khái niệm từ thông các rm có thể rút ra được một kết luận ngắn hơn về nguyên nhân gây hiện tượng cảm ứng điện từ là gì chưa? Thật ngắn gọn đúng không? Chính là do từ thông biến thiên.
Chúng ta có kết luận quan trọng của bài hôm nay như sau:
Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một mạch kín khi từ thông qua nó biến thiên
Và từ công thức từ thông các cho thầy biết có bao nhiêu cách làn từ thông biến thiên.
Tất nhiên là 3 cách rồi
Cách thứ nhất thay đổi B: Vĩ dụ khi cho nam châm và khung dây lại gần nhau thì B tăng r,a xa nhau B giảm chúng ta đã thực hiện ở thí nghiệm 1 và 2. Hay tăng dòng điện chạy qua nam châm điện thì B tăng. Giảm dòng điện qua nam châm điện thì B giảm chúng ta đã thực hiện ở thí nghiệm 3.
Cách thứ 2 là Thay đổi diện tích S chúng ta đã thực hiện ở thí nghiệm 4
Cách thứ 3 là thay đổi góc anpa ta đã thực hiện ở thí nghiệm 5
IV. CỦNG CỐ
SLIDE 21. Củng cố bài
Như vậy là trong tiết học hôm nay các em đã cùng thầy làm lại hàng loạt các thí nghiệm lịc sử của Faraday và từ đây các em đã biết thêm một hiện tượng là là hiện tượng cảm ứng điện từ. Và ở phần thứ 3 các em đã biết thêm một đại lượng vật lí mới mang tên từ thông
	Học sinh trả lời 10 câu hỏi củng cố
SLIDE 22. Tài liệu tham khảo.