Phương pháp giải các bài tập điển hình về hiện tượng cảm ứng điện từ

đề tài là sáng kiến kinh nghiệm THPT viết về các cách thức, phương pháp dạy học và đổi mới dạy học trong những năm tới. là các đề tài được các giáo viên áp dụng một cách có khoa và đạt kết quả cao trong các năm dạy học của mình, là tài liệu để giáo viên áp dụng để có thích cáo trong giảng dạy.

1.MỞ ĐẦU 1.1 Lý do lựa chọn đề tài

Trong quá trình dạy học môn Vật lý, các bài tập vật lý có tầm quan trọng đặc biệt Hiện nay để thực hiện tốt chương trình giáo khoa và dạy học theo phương pháp đổi mới có hiệu quả thì việc hướng dẫn học sinh biết phân loại, nắm vững phương pháp và làm tốt các bài tập sẽ góp phần không nhỏ vào việc thực hiện thành công mục tiêu giảng dạy cũng như kiểm tra chính xác mức độ hiểu kiến thức của học sinh

Từ học là một phần không thể thiếu của Vật lý Trong chương trình THPT,

từ học được giảng dạy ở Vật lý lớp 11 Tuy nhiên, mảng kiến thức chính này hiện nay chưa có được sự quan tâm thỏa đáng với tầm quan trọng của nó từ phía học sinh và ngay cả từ phía giáo viên dạy Vật lý vì nhiều lý do Thứ nhất, từ học là một phần kiến thức khó và mang tính trừu tượng cao với nhiều quy tắc và suy luận vì vậy gây cảm giác mơ hồ cho người học, điều này dễ nhận thấy nhất khi giảng dạy chương “Cảm ứng điện từ” Thứ hai, lượng kiến thức về từ học không được sử dụng nhiều trong kỳ thi tuyển sinh vào các trường Đại học và Cao đẳng, điều này khiến cả người dạy và người học không có hứng thú với việc tìm tòi và tiếp thu những kiến thức này

Để phần nào giúp các học sinh của mình cảm thấy dễ dàng tiếp nhận kiến thức về từ học, đặc biệt là hiện tượng cảm ứng điện từ, tôi đã chọn nghiên cứu đề

tài: “ Phương pháp giải các bài tập điển hình về hiện tượng cảm ứng điện từ’’.

Với đề tài này tôi hi vọng sẽ làm cho học sinh mình thấy sự logic, rõ ràng và thú vị

về hiện tượng cảm ứng điện từ qua hệ thống bài tập

1.2 Mục đích nghiên cứu

Giúp học sinh có cái nhìn khái quát về hiện tượng cảm ứng điện từ Từ đó hiểu rõ bản chất của hiện tượng này ở các trường hợp cụ thể qua các tình huống mà bài tập đưa ra và định hướng được cách giải nhanh chóng

Củng cố, bồi đắp hứng thú học tập, nâng cao khả năng tự học và tự nghiên cứu của học sinh

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng tôi đã thực hiện phương pháp mới này là học sinh lớp 11A Trường trung học phổ thông Hà Trung năm học 2016-2017

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Khi đã xác định được vấn đề và nhiệm vụ nghiên cứu tôi đã sử dụng các phương pháp sau:

- Phương pháp điều tra giáo dục

1

- Phương pháp quan sát sư phạm

- Phương pháp thống kê, tổng hợp, so sánh

- Phương pháp mô tả, mô phỏng bằng thí nghiệm ảo

- Các phương pháp thực nghiệm trong giảng dạy vật lý

1.5 Cách thức nghiên cứu

- Xử lý tài liệu giáo khoa và tài liệu tham khảo Sưu tập các thí nghiệm về các hiện tượng cảm ứng điện từ mà bài tập đề cập đến

- Hệ thống hóa tài liệu và đưa vào giảng dạy Sau đó kiểm tra đánh giá mức độ nhận thức của học sinh

2 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận.

Bộ môn vật lý được đưa vào giảng dạy trong nhà trường phổ thông nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức phổ thông, cơ bản, có hệ thống toàn diện về vật lý

Hệ thống kiến thức này phải thiết thực, có tính tổng hợp và đặc biệt phải phù hợp với quan điểm vật lý hiện đại Để học sinh có thể hiểu được một cách sâu sắc những kiến thức và áp dụng các kiến thức đó vào thực tiễn cuộc sống thì cần phải rèn luyện cho các học sinh những kỹ năng, kỹ xảo thực hành như: Kỹ năng kỹ xảo giải bài tập, kỹ năng đo lường, quan sát …

Bài tập vật lý với tư cách là một phương pháp dạy học, nó có ý nghĩa hết sức quan trọng trong việc thực hiện nhiệm vụ dạy học vật lý ở nhà trường phổ thông Thông qua việc giải tốt các bài tập vật lý các học sinh sẽ có được những kỹ năng so sánh, phân tích, tổng hợp … do đó sẽ góp phần to lớn trong việc phát triển tư duy của học sinh Đặc biệt bài tập vật lý giúp học sinh củng cố kiến thúc có hệ thống cũng như vận dụng những kiến thức đã học vào việc giải quyết những tình huống

cụ thể, làm cho bộ môn trở nên hấp dẫn, lôi cuốn các em hơn

2

2.2 Thực trạng của vấn đề

2.2.1 Thuận lợi

Trong quá trình giảng dạy, khi tìm hiểu tâm tư nguyện vọng của một số học sinh lớp 11 tôi được biết có rất nhiều học sinh thích học môn vật lí, nhiều học sinh

có nguyện vọng thi vào đại học khối A và đăng kí học các ngành vật lí

Theo cấu trúc của chương trình và sách giáo khoa vật lí lớp 11 thì trước khi học chương Cảm ứng điện từ, học sinh đã được học một số kiến thức cơ bản như: từ tv.v Vì vậy giáo viên có thể giúp học sinh phát triển những kiến thức này lên các mức cao hơn như: Các lực cơ học, từ trường, lực từ, dòng điện không đổi…Vì vậy giáo viên có thể giúp học sinh phát triển những kiến thức này lên các mức cao hơn

để vận dụng giải bài tập cảm ứng điện từ

2.2.2 Khó khăn

Là một giáo viên khi dạy tiết bài tập về hiện tượng cảm ứng điện từ, tôi thấy sách giáo khoa chỉ đề cập đến hiện tượng cảm ứng điện từ trong những trường hợp đơn giản với số lượng bài tập không nhiều trong khi đó các bài tập phần này rất đa dạng Khi gặp các bài toán thuộc dạng vận dụng nhiều kiến thức tổng hợp, những câu hỏi lạ thì học sinh thường lúng túng không biết cách giải hoặc phải mất rất nhiều thời gian cho một bài

2.3 Các biện pháp đã thực hiện

Trước khi giảng dạy tiết bài tập hiện tượng cảm ứng điện từ, giáo viên yêu cầu học sinh phải ôn lại những kiến thức đã học như:

- Định luật ôm cho các loại đoạn mạch

- Một số lực cơ học

- Từ trường, lực từ

Giáo viên nghiên cứu, phân loại các dạng bài tập về Hiện tượng cảm ứng điện từ, thiết lập một số công thức tổng quát và công thức hệ quả cho từng dạng toán, cung cấp cho học sinh các công thức đã thiết lập để học sinh sử dụng

2.4 Biện pháp phân loại bài tập và thiết lập công thức theo từng dạng.

2.4.1.Bài tập xácđịnh chiều của dòngđiện cảm ứng

2.4.1.1 Tóm tắt lý thuyết

* Từ thông Φ qua diện tích S đặt trong từ trường đều ⃗B được tính bởi công thức:

Φ=B S cos α

Trong đó:

B là cảm ứng từ của từ trường (T);

S là tiết diện khung dây (m2);

3

M P

G

α=(⃗B;⃗n) là góc hợp bởi các đường sức từ và pháp tuyến của mặt phẳng khung dây;

Φ là từ thông (Wb)

* Hiện tượng cảm ứng điện từ:

- Điều kiện: Khi có sự biến thiên từ thông qua diện tích giới hạn bởi một mạch điện

kín thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng.

- Định luật Len-xơ: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra chống lại sự biến thiên của từ thông sinh ra nó

2.4.1.2 Phương pháp giải bài tập

* Áp dụng định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng:

Gọi: ⃗B là cảm ứng từ của từ trường ban đầu;

⃗

B c là cảm ứng từ của từ trường do dòng điện cảm ứng sinh ra.

- Nếu | Φ| tăng thì cảm ứng từ ⃗B c ngược chiều với chiều của cảm ứng từ

⃗

B

- Nếu | Φ| giảm thì cảm ứng từ ⃗B c cùng chiều với chiều của cảm ứng từ

⃗

B

* Các bước xác dịnh chiều dòng điện cảm ứng:

- Xác định chiều của từ trường ban đầu ⃗B

- Xét từ thông | Φ| (số đường sức từ) qua tiết diện khung dây tăng hay giảm.

- Dựa vào định luật Len-xơ để xác định chiều của ⃗B c

- Áp dụng quy tắc đinh ốc để xác định chiều của dòng điện cảm ứng

Ví dụ: Cho hệ thống như hình vẽ: Nam châm chuyển động lên phía trên theo

phương thẳng đứng, xác định chiều dòng điện cảm ứng trong vòng dây Dưới tác dụng của lực từ, vòng dây có thể chuyển động theo chiều nào? [1]

Giải:

- Từ trường do nam châm sinh ra đi qua vòng dây sẽ tạo ra một từ thông

qua vòng dây

- Khi nam châm ra xa vòng dây, số đường sức qua tiết diện vòng dây là

giảm Do đó, từ thông qua vòng dây có độ lớn giảm dần và trong vòng

dây xuất hiện dòng điện cảm ứng Ic

- Áp dụng định luật Len-xơ ta thấy: Ic sinh ra từ trường có cảm ứng từ

⃗

B c cùng chiều với ⃗B

- Theo quy tắc đinh ốc, ta suy ra đòng điện Ic có chiều như hình vẽ

- Dòng điện cảm ứng Ic khiến vòng dây có tác dụng như một nam châm mà mặt trên là mặt Nam, mặt dưới là mặt Bắc Do đó, vòng dây bị nam châm hút Vậy vòng dây có thể chuyển động lên phía trên

4

S N

K

2.4.1.3 Bài tập củng cố

Bài 1 Một thí nghiệm được bố trí như hình vẽ

Hãy xác định chiều dòng điện cảm ứng trong mạch C khi con chạy biến trở đi xuống [2]

Bài 2 Một nam châm đưa lại gần vòng dây như hình vẽ.

Hỏi dòng điện cảm ứng trong vòng dây có chiều như thế nào

và vòng dây sẽ chuyển động về phía nào?[2]

Bài 3 Một vòng dây kim loại treo trên sợi dây mảnh song

song với mặt cắt của một cuộn dây Cuộn dây được mắc vào

mạch điện như hình vẽ Khi khóa K đóng thì trong vòng kim

loại xuất hiện dòng điện cảm ứng có chiều như thế nào và

vòng kim loại chuyển động ra sao? [1]

2.4.2 Bài tập xác định suất điện động cảm ứng và cường độ dòng điện cảm ứng

2.4.2.1 Tóm tắt lý thuyết

+ Định luật Faraday về cảm ứng điện từ: Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch điện tỷ lệ thuận với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch

+ Biểu thức: e c=|

ΔΦ

Δtt|

Trong đó:

- ΔΦ là độ biến thiên từ thông trong thời gian Δt;

- ec: là suất điện động cảm ứng của khung dây

4.2.2 Phương pháp giải bài tập

- Áp dụng công thức tính từ thông: Φ=NB.S.cos α Từ đó tính ΔΦ.

- Áp dụng định luật Faraday để tính suất điện động cảm ứng

- Kết hợp với công thức định luật Ohm cho toàn mạch để tìm cường độ dòng điện cảm ứng

Ví dụ 1: Một cuộn dây phẳng có 100 vòng, bán kính mỗi vòng dây là 0,1m Cuộn

dây được đặt trong từ trường đều, mặt phẳng cuộn dây vuông góc với các đường cảm ứng từ Lúc đầu cảm ứng từ của từ trường có giá trị 0,2T Cuộn dây có điện trở

là r = 2,1Ω Tìm suất điện động cảm ứng trung bình trong cuộn dây và dòng điện chạy trong cuộn dây nếu trong khoảng thời gian 0,1s [3]

a) cảm ứng từ của từ trường tăng đều đặn lên gấp đôi

b) cảm ứng từ của từ trường giảm đều đặn đến 0

Giải:

Hình 4

Hình 2

Hình 3

Hình 1

5

E2

B

E1

E2

B EC

a) Ta có: Φ1=BS ;Φ2=2 BS ⇒ ΔΦ=Φ2−Φ1=BS với S= πRR2 =3,14.0,12 = 0,0314 (m2)

⇒ ΔΦ = 0,2.0,0314 = 6,28.10-3 (Wb)

- Suất điện động cảm ứng: e c=N |

ΔΦ

Δtt|=100.

6,28.10−3

0,1 =6,28 (V)

- Dòng điện chạy trong cuộn dây là: I=

e c

r =

6 ,28

2,1 ≈3 (A) b) Ta có: [Φ1 =BS ; Φ2=0 ⇒ΔΦ=Φ2−Φ1=−BS]

với S = πRR2 = 3,14.0,12 = 0,0314 (m2)

⇒ ΔΦ = 0,2.0,0314 = 6,28.10-3 (Wb)

- Suất điện động cảm ứng: e c=N |

ΔΦ

Δtt|=100.

6,28.10−3

0,1 =6,28 (V)

- Dòng điện chạy trong cuộn dây là: I=

e c

r =

6 ,28

2,1 ≈3 (A)

Ví dụ 2: Một dây dẫn chiều dài l = 2m, điện trở R = 4Ω được uốn thành một hình

vuông Các nguồn E1 = 10V, E2 = 8V, r1 = r2 = 0, được mắc vào các cạnh hình vuông như hình Mạch được đặt trong một từ trường đều ⃗B vuông góc với mặt phẳng hình vuông và hướng ra sau hình vẽ, B tăng theo thời gian theo quy luật

B = kt, k = 16T/s Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch.[4]

Giải:

Do B tăng nên trong mạch sẽ xuất hiện một suất điện động

Ec; dòng điện cảm ứng do Ec sinh ra phải có chiều sao cho từ trường

do nó sinh ra ngược chiều với từ trường ngoài ⃗B

Suất điện động cảm ứng Ec được biểu diễn như hình vẽ:

E c=|ΔΦ

Δtt |=|

Δt(BS)

Δtt |=S.|

ΔtB Δtt |=S.|

Δt(k t)

Δtt |=k S

E c=k (l4)2=4(V )

Vì trong mạch: Ec + E2> E1 nên dòng điện trong mạch sẽ có chiều ngược kim đồng hồ Cường độ dòng điện trong mạch có giá trị:

I= E c+E2−E1

Ví dụ 3: Cuộn dây kim loại (có điện trở suất ρ = 2.10-8Ωm), N = 1000 vòng, đường kính d = 10cm, tiết diện dây S = 0,2mm2 có trục song song với ⃗B của từ trường đều Tốc độ biến thiên của từ trường là 0,2T/s Lấy πR = 3,2.[3]

a) Nối hai dầu cuộn dây với tụ điện có điện dung C = 1μF Tính điện tích của tụF Tính điện tích của tụ điện

Hình 5

Hình 6

6

C1 B C2

.

.

E1

E2

-+

P Q

b) Nối hai đầu cuộn dây với nhau Tính cường độ dòng cảm ứng và công suất nhiệt trong cuộn dây

Giải:

- Ta có: Φ1 = B1.S; Φ2 = B2.S ⇒ ΔΦ = Φ2 – Φ1 = (B2 – B1).S = ΔB.S

- Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên cuộn dây là:

e c=N |ΔΦ

Δtt|=N |

ΔtB.S Δtt |=N |

ΔtB Δtt|.S=N π

d2

4 .|

ΔtB Δtt|=1000.3,2.

0,12

4 .0,2=1,6 (V) a) Nối hai đầu cuộn dây với tụ điện thì hiệu điện thế giữa hai bản tụ bằng suất điện động cảm ứng xuất hiện trên cuộn dây: U = ec = 1,6 (V) Điện tích của tụ là:

q = C.U = 10-6.1,6 = 1,6.10-6 (C) = 1,6 (μF Tính điện tích của tụC)

b) Nối hai đầu cuộn dây với nhau, ta được một mạch điện kín

- Điện trở của cuộn dây là:

R= ρ. l

S=ρ.

N π d

S =2.10

−8 1000 3,2.0,1 0,2.10−6 =32 (Ω)

- Cường độ dòng điện cảm ứng xuất hiện trên cuộn dây là:

I= e c

R=

1,6

32 =0 ,05 (A)

- Công suất nhiệt trên cuộn dây là:

Q = I2.R = 0,052.32 = 0,08 (W)

Ví dụ 4: Vòng dây dẫn diện tích S = 1m2 đặt trong một từ

trường đều có ⃗B vuông góc với mặt phẳng vòng dây Hai tụ

điện C1 = 1μF Tính điện tích của tụF, C2 = 2μF Tính điện tích của tụF được mắc nối tiếp trong vòng dây ở vị trí xuyên tâm đối Cho B thay đổi theo thời gian B = kt, k = 0,6T/s Tính hiệu điện thế và điện tích của mỗi tụ.[1]

Giải:

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên mỗi nửa vòng dây được biểu diễn như hình vẽ

E1= E2=| ΔΦ

Δtt |=|

Δt ( B S

2 )

Δtt |=

S

2 .|

ΔtB Δtt |=

S

2 .|

Δt ( k.t )

Δtt |= k

S

2 =0,3 (V)

Gọi hiệu điện thế hai đầu mỗi tụ là U1, U2

Ta có: UMQ + UQP = UMN + UNP

⇒−U1+E2=−E1+U2

⇒U1+U2=E1+E2=0,6(V )

- Theo định luật bảo toàn điện tích, ta lại có:

Q1 = Q2 ⇒ C1U1 = C2U2 ⇒ U1 = 2U2

Giải hệ phương trình:

7

a

b c

O α

{ U 1 + U 2 =0,6 ¿¿¿¿

Điện tích của mỗi tụ: Q1 = Q2 = 0,4 (μF Tính điện tích của tụC)

2.4.2.3 Bài tập củng cố

Bài 1.Vòng dây tròn bán kính r = 10cm, điện trở R =

0,2Ω đặt nghiêng góc 30º với ⃗B , B = 0,02T như hình

Xác định suất điện động cảm ứng, độ lớn và chiều dòng

điện cảm ứng trong vòng nếu trong thời gian Δt = 0,01s,

từ trường [2]

a) Giảm đều từ B xuống đến không

b) Tăng đều từ không lên B

Bài 2 Trong hình vẽ Oc là một thanh cách điện có thể

quay quanh trục đi qua O và vuông góc với mặt phẳng

của hình vẽ Tại đầu c của thanh đó có gắn một thanh kim

loại mảnh ab Cho biết ac = cb, ab = Oc = R và α = 60º Khi hệ nói trên quay đều quanh O với tốc độ góc ω (theo chiều kim đồng hồ) người ta đặt vào hệ một từ trường đều, vecto cảm ứng từ ⃗B có hướng vuông góc với mặt phẳng hình vẽ và hướng ra phía sau Hãy tìm biểu thức của hiệu điện thế U giữa hai đầu a và b.[1]

Bài 3 Cuộn dây có N = 100 vòng, diện tích mỗi vòng S = 300cm2 có trục song song với ⃗B của từ trường đều, B = 0,2T Quay đều cuộn dây để sau Δt = 0,5s, trục của nó vuông góc với ⃗B Tính suất điện động cảm ứng trung bình trong cuộn dây [4]

Bài 4 Vòng dây đồng (ρ = 1,75.10-8Ωm) đường kính d = 20cm, tiết diện S0 = 5mm2 đặt vuông góc với ⃗B của từ trường đều Tính độ biến thiên ΔB/Δt của cảm ứng từ khi dòng điện cảm ứng trong vòng dây I = 2A.[1]

Bài 5 Cuộn dây N = 1000 vòng, diện tích mỗi vòng S = 20cm2 có trục song song với ⃗B của từ trường đều Tính độ biến thiên ΔB của cảm ứng từ trong thời gian

Δt = 10-2s khi có suất điện động cảm ứng Ec = 10V trong cuộn dây.[1]

Bài 6 Vòng dây dẫn diện tích S = 100cm2, điện trở R = 0,01Ω quay đều trong từ trường đều B = 0,05T, trục quay là một đường kính của vòng dây và vuông góc với

⃗

B Tìm cường độ trung bình trong vòng và điện lượng qua tiết diện vòng dây nếu

trong thời gian Δt = 0,5s, góc α=(n;⃗B⃗ ) thay đổi từ 60º đến 90º.[2]

Hình 9

Hình Hình 8Hình 7

8

A

α L

2.4.3 Bài tậpvề mạch điện có suấtđiện động tạo bởi đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường

2.4.3.1 Tóm tắt lý thuyết

* Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên đoạn dây chuyển động trong từ trường đều:

Ec = Bl.v.sinα

Trong đó:

- B là cảm ứng từ của từ trường đều (T);

- l là chiều dài của đoạn dây (m);

- v là tốc độ chuyển động của đoạn dây (m/s);

- α=(⃗B;⃗v)

* Quy tắc bàn tay phải: Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón cái choãi ra

90o hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn đóng vai trò như một nguồn điện, chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn điện đó

2.4.3.2 Phương pháp giải bài tập

- Áp dụng công thức về suất điện động tạo bởi đoạn dây chuyển động trong từ trường

- Kết hợp với công thức của các định luật về dòng điện không đổi để tính các đại lượng điện

- Kết hợp với các định luật Newton để tính các đại lượng cơ học

Ví dụ 1:Dây dẫn chiều dài l = 20cm chuyển động với vận tốc v = 18km/h theo

phương vuông góc với các đường sức từ của một từ trường đều có cảm ứng từ

B = 0,5T Tính từ thông qua diện tích mà dây quét trong thời gian Δt = 1s và suất điện động xuất hiện ở hai đầu dây.[5]

Giải:

- Từ thông qua diện tích mà đoạn dây quét trong thời gian Δt là:

ΔΦ = B.ΔS = B.l.v.Δt = 0,5.0,2.5.1 = 0,5 (Wb).

- Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên hai đầu đoạn dây là:

E c=|ΔΦ

Δtt|=

0,5

1 =0,5 (V)

Ví dụ 2: Một đoạn dây dẫn thẳng AB, chiều dài l = 20cm được treo nằm ngang

bằng hai dây dẫn mảnh nhẹ thẳng đứng, chiều dài L = 40cm Hệ thống được đặt trong một từ trường đều thẳng đứng, B = 0,1T Kéo lệch AB để dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc α0 = 60o rồi buông tay Tìm biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiện trong thanh AB khi dây treo lệch một góc α so với phương thẳng đứng Bỏ qua lực cản không khí Từ đó suy ra suất điện động cảm ứng cực đại.[4]

Giải:

9

B

N

M A

E, r

B

N

M A

E, r

B

F I

N

M A

E, r

B

F

I

v

Ec

- Chọn gốc thế năng tại vị trí đoạn dây AB khi dây treo có phương thẳng đứng

- Theo định luật bảo toàn cơ năng, ta có:

W = W0

mgh+1

2mv

2

=mgh 0

↔ mgL(1−cosα )+1

2 mv

2

=mgL(1−cosα0)

⇒v=√2 gL(cos α−cosα0)

- Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên đoạn dây AB khi dây treo lệch góc α so với phương thẳng đứng:

Ec= B.l v.sin β=B.l v.sin ( 90o− α ) = Bl v.cosα

Ec= B l v. √ 2 gL ( cosα−cos α0) .cosα

- Suất điện động cảm ứng Ec đạt giá trị cực đại khi

cosα = 1, tức là α = 0 (vị trí dây treo có phương thẳng

đứng) Khi đó:

( Ec)max= B l.v √ 2gL ( 1−cosα0) =0,04 (V)

Ví dụ 3: Cho mạch điện như hình vẽ, nguồn E = 1,5

V, r = 0,1 Ω, MN = l = 1m, RMN = 2,9 Ω, ⃗B vuông góc khung dây, hướng từ trên xuống, B = 0,1 T Điện trở ampe kế và hai thanh ray không đáng kể Thanh MN có thể trượt trên hai đường ray.[5]

a) Tìm số chỉ của me kế và lực điện từ đặt lên MN khi MN được giữ đứng yên b) Tìm số chỉ của ampe kế và lực điện từ đặt lên MN khi MN chuyển động đều sang phải với v = 3 m/s

c) Muốn ampe kế chỉ 0, MN phải chuyển động về hướng nào với vận tốc bao nhiêu?

Giải:

a) Khi thanh MN được giữ đứng yên:

- Số chỉ của ampe kế bằng cường độ dòng điện qua đoạn

dây MN:

1,5 2,9+0,1=0,5 (A)

- Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn MN:

F=I l.B sin 90 o=0,05 (N)

Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn MN có chiều như hình vẽ

b) Khi thanh MN chuyển động đều sang phải với v = 3m/s:

- Suất điện động cảm ứng trên đoạn dây MN là:

E c=B l v.sin 90 o=0,3 (V)

- Cường độ dòng điện qua đoạn dây MN:

Hình

Hình

Hình

Hình Hình

10