Microsoft Word CHUONG 9 doc Toùm taét baøi giaûng Vaät lyù A1 ÑH Baùch Khoa TP HCM – Th S TRAÀN ANH TUÙ 1 1 CHÖÔNG 9 CAÛM ÖÙNG ÑIEÄN TÖØ 9 1 Thí nghieäm faraday 9 1 1 Thí nghieäm Faraday chöùng toû Ñö[.]
Trang 1CHƯƠNG 9: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 9.1 Thí nghiệm faraday:
9.1.1 Thí nghiệm Faraday chứng tỏ:
- Đưa thanh nam châm vào trong ống dây thì kim điện kế bị lệch, chứng tỏ có dòng điện cãm ứng xuất hiện trong cuộn dây
- Nếu rút thanh nam châm ra thì kim điện kế bị lệch theo chiều ngược lại, chứng tỏ dòng điện cảm ứng có chiều ngược lại
- Di chuyển thanh nam châm càng nhanh thì kim điện kế lệch nhiều, chứng tỏ Icứ lớn
- Thanh nam châm đứng yên kim điện kế chỉ 0, chứng tỏ Icứ = 0
9.1.2 Qua thí nghiệm trên ta kết luận:
a Sự biến đổi từ thông qua mạch kín là nguyên nhân phát sinh ra dòng điện cảm ứng chạy trong mạch
b Dòng điện cảm ứng chỉ tồn tại trong thời gian từ thông gửi qua mạch biến đổi
c Cường độ dòng điện cảm ứng tỷ lệ với tốc độ biến đổi của từ thông
d Chiều của dòng điện cảm ứng chỉ phụ thuộc vào từ thông gửi qua mạch tăng hay giảm
9.2 Định luật lenz (Xác định chiều của dòng điện cảm ứng)
Dòng điện cảm ứng phải có chiều sao cho từ trường của nó sinh ra có tác dụng chống
lại nguyên nhân phát sinh ra nó
B B
B B
cu
cu
r r
r r
↑↑
↓→
↑↓
↑→
φ
φ
9.3 Định luật cơ bản cảm ứng điện từ (Xác định suất điện động cảm ứng)
Suất điện động cảm ứng luôn luôn bằng về trị số nhưng trái dấu với tốc độ biến đổi của từ thông gửi qua mặt
cu
d dt
φ
ξ = − với d Br Sr B.dS.cos(Br, Sr)
=
= φ
B
N
Trang 29.4 Bài tập cơ bản cảm ứng điện từ:
• Dạng 1:
- Tính d Br Sr B.dS.cos(Br, Sr)
=
= φ
- Lập tỷ số: d cu d
φ ⇒ξ = − φ
• Dạng 2:
- Tính d Br Sr B.dS.cos(Br, Sr)
=
= φ
) (
t f d
S
=
= ∫ φ φ
- Đạo hàm: d( ) cu d( )
φ ⇒ξ = − φ
1 Trong từ trường Brcủa dây dẫn vô hạn
a/ Tính ξcứ của thanh AB đặt song song dây, di chuyển vận tốc ⊥ϑr dây
ϑ
ϑ φ
φ
r r
↑↓
→
=
=
=
=
=
cu
I
l B dt
dx l B dt
dS B dt
d
dx l B dS B d
.
.
.
.
2
o cu
I d
l
μ μ φ
π
b/ ξcứ của thanh AB đặt vuông góc dây, di chuyển với vận tốc //ϑr dây, cách đầu gần nhất thanh một đoạn d
d
l d I d
l d dt
dy I dt
d
d
l d dy
I dy
dx x I
dy dx x
I dS
B
d
o o
o l
d
d
o
+
=
+
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ +
=
=
=
=
∫+
ln 2
ln
2
ln 2
) (
2
) (
2
π
ϑ μ
μ π
μ μ
φ
π
μ
μ π
μ μ φ
π
μ μ φ
.
ln 2
o cu
d
μ μ ϑ
ξ
π
+
=
cu
F r +
I
⊕
B r
l
x
cu I
ϑr
A
B
−
y
I
⊕
B r
+
x
x
cu I
ϑr
cu
F r
Trang 3c/ Khung dây chữ nhật (ab) cách đoạn d, di chuyển ⊥ϑr dây
[ln ln( )]
2
)
(
ln 2
2
2
t a
t b I t
d
a d b I x
dx b
I d
dx b x
I dS
B
d
o
o a
d
d o o
ϑ ϑ
π
μ μ φ
π
μ μ π
μ μ φ φ
π
μ μ φ
− +
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ +
=
=
=
=
=
∫
⎥⎦
⎤
⎢⎣
⎡
+
−
=
⎥⎦
⎤
⎢⎣
+
=
⎥⎦
⎤
⎢⎣
+
=
−
=
⇒
a d d
b
I
d a d
b
I
t a t
b I dt
d
o
o
o cu
1 1
2
1 1 2
2
π
ϑ
μ
μ
π
ϑ
μ
μ
ϑ
ϑ ϑ
ϑ π
μ μ φ
ε
2
o
cu
I b
μ μ ϑ
ξ
π
+
d/ Giống ví dụ c, nhưng dòng điện I thay đổi theo:
t
o e
I
I = α. (Io , α là hằng số), khung đứng yên
.
2
t o
o
d
α
μ μ
φ
π
−
+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ +
=
−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ +
=
−
=
d
a d b
I
e I
d
a d b dt
d
o
t o
o cu
ln
2
) ( ln
2
π
α
μ
μ
α π
μ μ φ
2
o
cu
d
μ μ α
ξ
π
+
Chú ý: Bài toán cho mạch kín thì cu
cu
ℜ (ℜ: điện trở toàn mạch)
2
cu
I l
B l I
x
π
2
cu o cu
I
d
ξ μ μ ϑ
π
+
(vì d = ϑt)
B B
I t
cu
r r
↑↑
⇒
↓
↓⇒
⊕
B r a
b
d
I
x
ϑ r
⊕
cu
B r I cu
⊕
B r a
b
d
I
x
⊕
cu
B r I cu
l
ℜ
cu I
ϑr
A
B
ℜ
cu I
ϑr
I
cu
F r
Trang 42 Trong từ trường Brđđều:
a/ Thanh AB di chuyển tịnh tiến với ϑr:
cu
φ
φ
ξcu=B l .ϑ
b/ Thanh AB quay quanh đầu A với vận tốc ω
2
0 2
2
2
l
cu
l
B
ξ
∫
2
2
cu
l B
9.5 Hiện tượng tự cảm:
9.5.1 Thí nghiệm hiện tượng tự cảm:
Mở K: cuộn dây: I Ỉ 0 , G: kim vượt quá 0 rồi trở về 0
Đóng K: cuộn dây: I : 0 Ỉ I, G: kim vượt quá a rồi trở về a
Giải thích:
Mở K: Brcu Br
↑↑
↓→
φ Ỉ Icứ cùng chiều I đi vào − của G: kim lệch quá 0
Đóng K: φ↑→Brcu ↑↓Br Ỉ Icứ ngược chiều I đi ngược
trở lại vào đầu + của G: kim lệch quá a
9.5.2 Hệ số tự cảm của cuộn dây:
a/ Định nghĩa:
I
L=φ (H) Cho dòng điện I qua cuộn dây thì cuộn dây có từ thông là φ Tăng I thì φ tăng theo và ngược lại, nhưng tỷ số
I
φ luôn là hằng số và gọi là hệ số tự cảm
b/ L của cuộn dây dài vô hạn: .o n S2
L
l
μ μ
.
n I
n S
n S
L
μ μ
μ μ φ
9.5.3 Suất điện động tự cảm:
( )
tc
d LI
L
φ
l
⊕
B r
+ x
cu I
ϑr
−
a
0
I a + −
I
Icu Icu
K
A
B
B r
+
l
cu I
ϑr
−
Trang 59.6 Năng lượng của từ trường:
9.6.1 Năng lượng của từ trường của cuộn dây:
L I LI
W m
2 2
2
1 2
1 2
I
L=φ )
ng tc
ng
ng
i di
dt
di
dt
ξ
ξ
+ = ℜ
2
1
2
m
ng Q m
Năng lượng của nguồn cung cấp trong khoảng dt, 1 phần tỏa nhiệt (ℜi 2 dt) và 1 phần tạo nên
từ trường (dW m = Li.di)
9.6.2 Mật độ năng lượng từ trường:
m m
dW dV
Năng lượng từ trường được phân bố trong không gian có từ trường và mật độ năng lượng từ trường tại 1 điểm được xác định:
2
2
o
B
μ μ
Chứng minh: Cuộn dây thẳng n vòng dài vô hạn
2 2
2 1
1
1 2
1 2
o m
m
n S I LI
n I n I
BH
μ μ
ω