Giáo án và PPT Vật lí 12 kết nối bài 15: Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ

BÀI 15: LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÂY DẪN MANG DÒNG ĐIỆN. CẢM ỨNG TỪ

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời: Làm thế nào để xác định được lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường? Làm thế nào xác định được cảm ứng từ của từ trường?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Thí nghiệm về lực tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện

- GV chiếu Hình 15.1 và giới thiệu bộ thí nghiệm.

- GV lưu ý quy tắc an toàn: Cần hỏi GV trước khi cắm điện, đo xong tắt điện ngay, khi đo mới bật điện.

- GV chia lớp thành 6 nhóm và phát dụng cụ thí nghiệm cho các nhóm.

- GV yêu cầu các nhóm đọc nội dung Hoạt động (SGK – tr61) và trả lời các câu hỏi:

1. Quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra với khung dây.

2. Quan sát đèn chỉ hướng từ trường trong lòng nam châm điện, các cực của nguồn điện nối với khung dây, chiều chuyển động của khung dây, từ đó xác định chiều của cảm ứng từ bên trong lòng nam châm điện, chiều dòng điện và chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện I trong từ trường.

3. Dự đoán hiện tượng xảy ra nếu đổi chiều dòng điện chạy qua nam châm điện hoặc khung dây.

4. Đề xuất cách xác định chiều của lực từ.

- GV chiếu hình ảnh 15.3, yêu cầu HS nghiên cứu SGK và nêu được nội dung quy tắc bàn tay trái.

- GV yêu cầu HS trả lời nội dung Hoạt động (SGK – tr62)

Sử dụng quy tắc bàn tay trái để kiểm chứng chiều của lực từ tác dụng lên thanh kim loại M1M2 trong Hình 15.2.

- GV kết luận về nội dung lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện.

- Để củng cố kiến thức vừa học, GV yêu cầu HS trả lời nội dung Câu hỏi (SGK – tr62)

1. Hãy xác định phương và chiều của lực từ tác dụng lên dây dẫn ở Hình 15.4a, 15.4b.

2. Trong trường hợp Hình 15.4c, có lực từ tác dụng lên dây dẫn không? Dự đoán lực từ còn phụ thuộc vào yếu tố nào khác?

Sản phẩm dự kiến:

- Khi cho dòng điện có cường độ I chạy qua đoạn dây dẫn đặt trong từ trường thì xuất hiện lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện.

- Lực từ có phương vuông góc với đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường và vuông góc với đường sức từ.

- Chiều của lực từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho vectơ cảm ứng từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện, thì ngón tay cái choãi ra 90° chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện.

Hoạt động 2. Độ lớn cảm ứng từ

GV đưa ra câu hỏi: Em hãy nêu công thức tính độ lớn cảm ứng từ. Trong hệ SI, đơn vị cảm ứng từ là gì?

Sản phẩm dự kiến:

1. Biểu thức

F = BILsinα

Trong đó:

+ B: cảm ứng từ;

+ I: cường độ dòng điện;

+ L: chiều dài đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường;

+ α: góc hợp bởi đoạn dây dẫn mang dòng điện và vecto cảm ứng từ.

2. Đơn vị

- Trong hệ SI, đơn vị cảm ứng từ là tesla (T).

………………………………………

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Từ nội dung bài học, GV yêu cầu HS hoàn thành các bài tập trắc nghiệm sau:

Câu 1: Lực từ tác dụng lên một đoạn dây có dòng điện đặt trong từ trường đều không tỉ lệ với đại lượng nào sau đây?

A. Cường độ dòng điện trong đoạn dây.

B. Chiều dài của đoạn dây.

C. Góc hợp bởi đoạn dây và đường sức từ.

D. Cảm ứng từ tại điểm đặt đoạn dây.

Câu 2: Một đoạn dây dẫn đặt trong từ trường đều. Nếu tăng đồng thời chiều dài và cường độ dòng điện lên 2 lần thì độ lớn lực từ tác dụng lên dây dẫn sẽ

A. tăng 4 lần.

B. tăng 2 lần.

C. giảm 4 lần.

D. giảm 2 lần.

Câu 3: Phát biểu nào sau đây không đúng khi nói về lực từ?

A. Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có phương vuông góc với dòng điện.

B. Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái.

C. Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có điểm đặt tại trung điểm của đoạn dây mang dòng điện.

D. Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn tỉ lệ nghịch với độ lớn cảm ứng từ B.

Câu 4: Cho một đoạn dây dẫn mang dòng điện có cường độ I đặt song song với đường sức từ, chiều của dòng điện ngược chiều với chiều của đường sức từ. Phát biểu nào sau đây đúng?

A. Lực từ F tăng khi cường độ dòng điện I tăng.

B. Lực từ F giảm khi cường độ dòng điện I tăng.

C. Lực từ luôn bằng 0 khi cường độ dòng điện I thay đổi.

D. Lực từ đổi chiều khi đổi chiều dòng điện.

Câu 5: Đơn vị của cảm ứng từ là

A. Vôn/mét (V/m).

B. Ampe (A).

C. Niuton (N).

D. Tesla (T).

Sản phẩm dự kiến:

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS hoàn thành bài tập sau:

Câu 1: Treo một thanh đồng có chiều dài 1 m và có khối lượng 200g vào hai sợi dây thẳng đứng cùng chiều dài trong một từ trường đều có B = 0,2 T và có chiều thẳng đứng từ dưới lên trên. Cho dòng điện một chiều qua thanh đồng thì thấy dây treo bị lệch so với phương thẳng đứng một góc 600. Lấy g = 10 m/s2. Cường độ dòng điện I chạy trong thanh đồng và lực căng T của mỗi dây lần lượt là bao nhiêu?

Câu 2: Em hãy giải thích nguyên tắc hoạt động của tàu đệm từ.