Xác định chiều Ic và độ lớn của suất điện động cảm ứng Ec xuất hiện trong khung dây khi người ta uốn khung dây nói trên thành một vòng dây hình tròn ngay trong từ trường đều [r]
Trang 1BÀI TẬP VỀ TỪ THÔNG – SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG MÔN VẬT LÝ 11 NĂM 2021-2022
1 TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1.1 Từ thông
- Từ thông qua diện tích S đặt trong từ trường: = Bscosα
Từ thông qua khung dây có N vòng dây: = NBScosα
Trong đó: Φ: từ thông qua mạch kín (Wb)
S: diện tích của mạch (m2)
B: cảm ứng từ gửi qua mạch (T)
B, n
, n là pháp tuyến của mạch kín
N: số vòng dây của mạch kín
- Tùy thuộc vào góc α mà từ thông có thể có giá trị âm hoặc dương:
+) Khi 0o 90o cos 0thì Φ dương
90 180 cos 0 thì Φ âm +) Khi α = 90o cos 0 thì Φ = 0
+) Khi α = 0o cos 1 thì Φmax = BS
+) Khi α = 180ocos 1 thì Φmin = -BS
1.2 Suất điện động cảm ứng trong khung dây
+) eC là suất điện động cảm ứng (V)
+)
t
là tốc độ biến thiên từ thông
Wb s
hoặc (V)
- Lưu ý:
+) Nếu B biến thiên thì S.cos B S.cos B2B1
Nếu S biến thiên thì B.cos S B.cos S2S1
Nếu α biến thiên thì B.S.cos B.S.cos 2 cos1
+) Khi nói mặt phẳng khung dây hợp với cảm ứng từ B một góc thì 90
+) Cường độ dòng điện cảm ứng qua mạch kín: C
C
e i R
với R là điện trở khung dây
2 VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1 : Một khung dây phẵng diện tích 20 cm2, gồm 10 vòng được đặt trong từ trường đều Véc tơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẵng khung dây góc 300 và có độ lớn bằng 2.10-4 T Người ta làm cho từ
trường giảm đều đến 0 trong thời gian 0,01 s Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây
Trang 2Lời giải:
c
Ví dụ 2 : Cuộn dây có N = 100 vòng, diện tích mỗi vòng S = 300 cm2 có trục song song với của từ
trường đều, B = 0,2 T Quay đều cuộn dây để sau ∆t = 0,5 s, trục của nó vuông góc với Tính suất
điện động cảm ứng trung bình trong cuộn dây
Lời giải:
Ban đầu:
+) Trục của vòng dây song song với nên: 1 n; B 0
+) Từ thông qua N vòng dây lúc đầu: 1 NBScos 1 NB S1
Lúc sau:
+) Trục của vòng dây vuông góc với nên: 0
2 n; B 90
+) Từ thông qua N vòng dây lúc sau: 2 NBScos 2 0
+) Độ biến thiên từ thông: 2 1 1 NBS
+) Độ lớn suất điện động:
4
Vậy: Suất điện động cảm ứng trung bình trong cuộn dây là 1,2 V
Ví dụ 3 : Một ống dây hình trụ dài gồm N = 1000 vòng dây, diện tích mỗi vòng dây S = 100 cm2 Ống dây có R = 16 Ω, hai đầu nối đoản mạch và được đặt trong từ trường đều: vectơ cảm ứng từ B song song với trục của hình trụ và độ lớn tăng đều 0,04 T/s Tính công suất tỏa nhiệt trong ống dây
Lời giải:
+) Từ thông qua ống dây: NBScos 00 NBS
+) Tốc độ biến thiên từ thông: NBS B
NS
+) Độ lớn suất điện động trong khung dây:
4
B
+) Dòng điện cảm ứng trong ống dây: c
+) Công suất tỏa nhiệt trên R: 2 1 2
40
B B
B
B
Trang 3Ví dụ 4 : Vòng dây đồng 8
1, 75.10 m
đường kính d = 20 cm, tiết diện S0 = 5 mm2 đặt vuông góc với B của từ trường đều Tính độ biến thiên của cảm ứng từ khi dòng điện cảm ứng trong
vòng dây là I = 2A
Lời giải:
Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây có độ lớn:
2
Điện trở của vòng dây:
R
Cường độ dòng điện cảm ứng qua vòng dây:
2
0
0
d
S
8 6
0,14
Ví dụ 5 : Một khung dây cứng, phẳng diện tích 25 cm2, gồm 10
vòng dây Khung dây được đặt trong từ trường đều Khung dây nằm
trong mặt phẳng như hình vẽ Cảm ứng từ biến thiên theo thời gian
theo đồ thị như hình bên
a) Tính độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ lúc t = 0
đến t = 0,4s
b) Xác định giá trị của suất điện động cảm ứng trong khung
c) Tìm chiều của dòng điện cảm ứng trong khung
Lời giải:
a) Độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ lúc t1 = 0 đến t2 = 0,4s
+) Độ biến thiên cảm ứng từ: 3
2 1
+) Khung dây vuông góc với mặt phẳng khung dây nên : n; B 0
+) Độ biến thiên từ thông qua khung dây:
+) Vậy từ thông giảm một lượng 5
Δ Δ B t
Trang 4c) Vì từ thông giảm nên vecto cảm ứng từ cảm ứng B cùng chiều với cảm ứng từ c B Áp dụng quy tắc
nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng có chiều là chiều kim đồng hồ (hình vẽ)
3 BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Câu 1 : Một hình vuông cạnh 5 cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 4.10-4T, từ thông qua hình vuông đó bằng 10-6 Wb Tính góc hợp bởi véctơ cảm ứng từ và véc tơ pháp tuyến của hình vuông đó:
Câu 2 : Một khung dây phẳng diện tích 20 cm2 gồm 100 vòng đặt trong từ trường đều
B = 2.10-4T, véc tơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung một góc 300 Người ta giảm đều từ trường đến không trong khoảng thời gian 0,01s Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung trong thời gian từ trường biến đổi:
A 10-3V B 2.10-3V C 3.10-3V D 4.10-3V
Câu 3 : Một khung dây cứng phẳng diện tích 25cm2 gồm 10 vòng dây, đặt trong từ trường đều,
mặt phẳng khung vuông góc với các đường cảm ứng từ Cảm ứng từ biến thiên theo
thời gian như đồ thị hình vẽ Tính độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ
t = 0 đến t = 0,4s:
A ΔΦ = 4.10-5Wb B ΔΦ = 5.10-5Wb
C ΔΦ = 6.10-5Wb D ΔΦ = 7.10-5Wb
Câu 4 : Một khung dây cứng phẳng diện tích 25 cm2 gồm 10 vòng dây, đặt trong từ trường đều, mặt phẳng khung vuông góc với các đường cảm ứng từ Cảm ứng từ biến thiên
theo thời gian như đồ thị hình vẽ Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung
kể từ t = 0 đến t = 0,4 (s):
A 10-4V B 1,2.10-4V
C 1,3.10-4V D 1,5.10-4V
Câu 5 : Một vòng dây đặt trong từ trường đều B = 0,3 T Mặt phẳng vòng dây vuông góc với đường sức
từ Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây nếu đường kính vòng dây giảm từ 100 cm xuống
60 cm trong 0,5 (s):
Câu 6 : Một hình vuông cạnh 5cm được đặt trong từ trường đều B = 0,01 T Đường sức từ vuông góc với
mặt phẳng khung Quay khung trong 10-3 s để mặt phẳng khung dây song song với đường sức từ Suất điện động trung bình xuất hiện trong khung là:
A 25 mV B 250 mV C 2,5 mV D 0,25 mV
Câu 7 : Một khung dây phẳng có diện tích 12 cm2 đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 5.10-2 T, mặt phẳng khung dây hợp với đường cảm ứng từ một góc 300 Tính độ lớn từ thông qua khung:
A 2.10-5Wb B 3.10-5Wb C 4 10-5Wb D 5.10-5Wb
Câu 8 : Một khung dây có diện tích 5cm2 gồm 50 vòng dây Đặt khung dây trong từ trường đều có cảm ứng từ B và quay khung theo mọi hướng Từ thông qua khung có giá trị cực đại là 5.10-3 Wb Cảm ứng từ
B có giá trị nào ?
0 0,4
2,4.10 -3
t(s) B(T)
0 0,4
2,4.10 -3
t(s) B(T)
Trang 5Câu 9 : Một vòng dây phẳng có diện tích 80cm2 đặt trong từ trường đều B = 0,3.10-3T véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng vòng dây Đột ngột véc tơ cảm ứng từ đổi hướng trong 10-3 s Trong Thời gian đó suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung là:
A 4,8.10-2V B 0,48V C 4,8.10-3V D 0,24V
Câu 10 : Một khung dây hình tròn bán kính 20 cm nằm toàn bộ trong một từ trường đều mà các đường sức
từ vuông với mặt phẳng vòng dây Trong thời gian t cảm ứng từ tăng từ 0,1 T đến 1,1 T thì trong khung dây có một suất điện động không đổi với độ lớn là 0,2 V Thời gian t đó là
C 4 (s) D chưa đủ dữ kiện để xác định
Câu 11 : Một khung dây dẫn điện trở 2 Ω hình vuông cạch 20 cm nằm trong từ trường đều các cạnh vuông
góc với đường sức Khi cảm ứng từ giảm đều từ 1 T về 0 trong thời gian 0,1 (s) thì cường độ dòng điện trong dây dẫn là
Câu 12 : Một cuộn dây có 400 vòng, điện trở 4Ω, diện tích mỗi vòng là 30cm2 đặt cố định trong từ trường đều, véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng tiết diện cuộn dây, hai đầu cuộn dây nối với nhau thành mạch kín Tốc độ biến thiên cảm ứng từ qua mạch là bao nhiêu để cường độ dòng điện trong mạch là 0,3A:
A 1 T/s B 0,5 T/s C 2 T/s D 4 T/s
Câu 13 : Một hình chữ nhật kích thước 3cm x 4cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10-4T, véc
tơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng một góc 300 Tính từ thông qua hình chữ nhật đó:
A 2.10-7Wb B 3.10-7Wb C 4 10-7Wb D 5.10-7Wb
Câu 14 : Một vòng dây diện tích S đặt trong từ trường có cảm ứng từ B, mặt phẳng khung dây hợp với
đường sức từ góc α Góc α bằng bao nhiêu thì từ thông qua vòng dây có giá trị BS
2
A 1800 B 600 C 900 D 450
Câu 15 : Từ thông qua một khung dây biến đổi, trong khoảng thời gian 0,2 (s) từ thông giảm từ 1,2 (Wb)
xuống còn 0,4 (Wb) Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung có độ lớn bằng:
A 6 (V) B 4 (V) C 2 (V) D 1 (V)
Câu 16 : Một vòng dây dẫn tròn có diện tích 0,4m2 đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,6T, véc
tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng vòng dây Nếu cảm ứng từ tăng đến 1,4T trong thời gian 0,25 (s) thì suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây là:
Câu 17 : Một khung dây hình vuông cạnh 20 cm nằm toàn độ trong một từ trường đều và vuông góc với
các đường cảm ứng Trong thời gian 1/5 s, cảm ứng từ của từ trường giảm từ 1,2 T về 0 Suất điện động cảm ứng của khung dây trong thời gian đó có độ lớn là
Câu 18 : Một khung dây phẳng, diện tích 20 (cm2), gồm 10 vòng dây đặt trong từ trường đều Vectơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẳng khung dây một góc 300 và có độ lớn B = 2.10-4 (T) Người ta làm cho từ trường giảm đều đến không trong khoảng thời gian 0,01 (s) Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung
Trang 6Câu 19 : Từ thông qua một khung dây biến thiên theo thời gian biểu diễn như
hình vẽ Suất điện động cảm ứng trong khung trong các thời điểm tương ứng
sẽ là:
A trong khoảng thời gian 0 đến 0,1 (s): E = 3V
B trong khoảng thời gian 0,1 đến 0,2 (s): E = 6V
C trong khoảng thời gian 0,2 đến 0,3 (s): E = 9V
D trong khoảng thời gian 0 đến 0,3 (s): E = 4V
Câu 20 : Vòng dây kim loại diện tích S,hợp với vectơ cảm ứng từ một
góc 300, cho biết cường độ của cảm ứng từ biến thiên theo thời gian như
đồ thị, suất điện động cảm ứng sinh ra có giá trị là
2 S (V)
C
2
S
Câu 21 : Một khung dây được đặt cố định trong từ trường đều mà cảm ứng từ có độ lớn ban đầu xác định
Trong thời gian 0,2 (s) từ trường giảm đều về 0 thì trong thời gian đó khung dây xuất hiện suất điện động với độ lớn 100 mV Nếu từ trường giảm đều về 0 trong thời gian 0,5 (s) thì suất điện động trong thời gian đó là
Câu 22 : Chọn phát biểu đúng: Một khung dây phẳng đặt trong từ trường đều nhưng biến đổi theo thời
gian các đường sức từ nằm trong mặt phẳng của khung Trong 0,1 (s) đầu cảm ứng từ tăng từ 10 μT đến 20 μT; 0,1 (s) tiếp theo cảm ứng từ tăng từ 20 μT đến 30 μT So sánh suất điện động cảm ứng trong khung dây
ta có
A ec1 = 2ec2 B ec1 = ec2 C ec1 = 3ec2 D ec1 = 4ec2
Câu 23 : Khung dây có tiết diện 30cm2 đặt trong từ trường đều B = 0,1T Mặt phẳng khung dây vuông góc với đường cảm ứng từ Trong các trường hợp nào suất điện động cảm ứng trong mạch bằng nhau:
(I) quay khung dây trong 0,2 (s) để mặt phẳng khung song song với đường cảm ứng từ
(II) giảm từ thông xuống còn một nửa trong 0,2 (s)
(III) tăng từ thông lên gấp đôi trong 0,2 (s)
(IV) tăng từ thông lên gấp ba trong 0,3 (s)
A (I) và (II) B (II) và (III) C (I) và (III) D (III) và (IV)
Câu 24 : Dây dẫn thứ nhất có chiều dài L được quấn thành một vòng sau đó thả một nam châm rơi vào
vòng dây Dây dẫn thứ hai cùng bản chất có chiều dài 2L được quấn thành 2 vòng sau đó cũng thả nam châm rơi như trên So sánh cường độ dòng điện cảm ứng trong hai trường hợp thấy:
A I1 = 2I2 B I2 = 2I1 C I1 = I2 = 0 D I1 = I2 ≠ 0
Câu 25 : Một khung dây hình chữ nhật có chiều dài 2 dm ,chiều rộng 1,14dm , đặt trong từ trường đều B,
vectơ B vuông góc với mặt phẳng khung Cho B = 0,1T Xác định chiều Ic và độ lớn của suất điện động cảm ứng Ec xuất hiện trong khung dây khi người ta uốn khung dây nói trên thành một vòng dây hình tròn ngay trong từ trường đều nói trên trong thời gian một phút
Trang 7A Chu vi mạch điện không đổi nên từ thông qua mạch không biến thiên, Ec = 0
B Ic cùng chiều kim đồng hồ ; Ec = 14μV
C Ic cùng chiều kim đồng hồ ; Ec = 1,4 V
D Ic ngược chiều kim đồng hồ ; Ec = 0,86V
Trang 8Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi
về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên danh
tiếng
I Luyện Thi Online
- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng xây dựng các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và
Sinh Học
- Luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán : Ôn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các
trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn
II.Khoá Học Nâng Cao và HSG
- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Toán Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho các em
HS THCS lớp 6, 7, 8, 9 yêu thích môn Toán phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ thi HSG
- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng 5 phân môn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp
dành cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình,
TS Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn cùng đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia
III Kênh học tập miễn phí
- HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất
cả các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất
- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề
thi miễn phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn Toán- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh
Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai
Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%
Học Toán Online cùng Chuyên Gia
HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí HOC247 TV kênh Video bài giảng miễn phí