Phát triển năng lực tư duy của học sinh thông qua tìm hiểu bài toán chuyển động của thanh trong từ trường phần cảm ứng điện từ

Hiện tượng cảm ứng điện trang bị cho các em kiến thức khi có sự biến thiên của từ thông qua diện tích mạch kín làm sinh ra trong mạch một suất điện động cảm ứng đồng thời làm sinh ra dòn

1 MỞ ĐẦU

1.1 Lí do chọn đề tài

Trong chương trình vật lý bậc trung học phổ thông, khái niệm về mối liên

hệ giữa điện và từ là một khái niệm khá trừu tượng đối với học sinh, việc tìm hiểu kiến thức về từ trường, lực từ như tương tác giữa nam châm với nam châm, nam châm với dòng điện và ngược lại là một khái niệm khá mới đối với học sinh Sự tồn tại của từ trường xung quanh dòng điện, từ trường xung quanh nam châm rồi tương tác từ của dòng điện hay nam châm lên hạt mang điện chuyển động trong từ trường cũng là những kiến thức khá trừu tượng đối với các em

Ngoài những quy luật về tương tác, ta biết dòng điện sinh ra từ trường vậy thì từ trường có sinh ra dòng điện không cũng là một câu hỏi khá trừu tượng và đầy thú vị đối với học sinh Các khái niệm như từ thông, sự biến thiên của từ thông và ý nghĩa của từ thông trong việc tiếp cận kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ cũng là những kiến thức cần được trang bị cho các em ở bậc học này Việc tiếp cận hiện tượng cảm ứng điện từ giúp học sinh hiểu rõ và trả lời được câu hỏi từ trường có thể sinh ra dòng điện không và trong điều kiện nào thì từng trường có thể sinh ra dòng điện

Hiện tượng cảm ứng điện trang bị cho các em kiến thức khi có sự biến thiên của từ thông qua diện tích mạch kín làm sinh ra trong mạch một suất điện động cảm ứng đồng thời làm sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch Qua đó giúp các em hiểu được nguyên nhân làm sinh ra dòng điện cảm ứng Tuy nhiên, xét về mặt năng lượng thì hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ xuất hiện khi có sự biến thiên của từ thông qua mạch kín đồng nghĩa với việc sự xuất hiện suất điện động cảm ứng hay sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch nó là sự chuyển hóa của một dạng năng lượng nào đó làm sinh ra sự biến thiên của từ thông qua mạch kín Hay nói các khác từ trường chỉ đóng vai trò là một đại lượng trung gian hay chỉ là một “ máy” trung chuyển năng lượng từ dạng này sang dạng khác

Từ những khái niệm và hiện tượng khá trừu tượng như vậy để dẫn dắt các em tiếp cận, vận dụng kiến thức vào việc giải quyết các vấn đề mới là việc làm hết sức quan trọng tỉ mỉ chi tiết đòi hỏi vai trò tương tác giữa các hoạt động dạy và học phải phù hợp để đạt được hiệu quả hoạt động cao nhất Từ thực tế trên, bản thân là một giáo viên dứng lớp tôi tìm tòi và xây dựng giúp học sinh hiểu rõ vận dụng phương pháp để giải quyết các bài toán liên quan đến chuyển động của

thanh trong từ trường thông qua việc xây dựng chủ đề “PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY CỦA HỌC SINH THÔNG QUA TÌM HIỂU BÀI TOÁN CHUYỂN ĐỘNG CỦA THANH TRONG TỪ TRƯỜNG - PHẦN CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ- VẬT LÝ 11”

1.2 Mục đích nghiên cứu

- Xây dựng hệ thống bài tập về cách giải quyết một số bài toán phần cảm ứng điện từ bằng việc vận dụng kiến thức tổng hợp đã học, hỗ trợ cho học sinh nắm vững kiến thức về cảm ứng điện từ và vận dụng kiến thức đã học vào giải quyết một vấn đề cụ thể, hiểu rõ kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ làm cơ sở để học sinh tìm hiểu quy luật mối liên hệ chặt chẽ giữa điện và từ

1

- Vận dụng để giải những bài tập về cảm ứng điện từ, những bài tập vận dụng hiện tượng cảm ứng điện từ đề khảo sát chuyển động của thanh trong từ trường

- Tạo động lực cho các em học sinh hiểu biết vận dụng và yêu thích kiến thức bộ mơn, tự tin trong khi học và làm bài, đồng thời hướng học sinh tự tìm ra những quy luật làm bài đối với các chuyên đề cịn lại của mơn vật lý, thậm chí cho các mơn học khác

1.3 Đối tượng nghiên cứu.

Xây dựng các phương pháp tổng hợp để giải quyết một số bài tốn chuyển động của thanh trong từ trường - phần cảm ứng điện từ - vật lý 11

1.4 Phương pháp nghiên cứu.

Vận dụng tổng hợp kiến thức đã học để tìm tịi xây dựng phương pháp giải quyết một số bài tốn chuyển động của thanh trong từ trường

1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm

Tiếp cận kiến thức thơng qua việc tìm hiểu chủ đề thơng qua phương pháp

tự tìm tịi giải quyết vấn đề, trên cơ sở tự tiếp cận phát huy tính chủ động sáng tạo của học sinh

Phát huy năng lực làm việc theo nhĩm thơng qua hoạt động nhĩm nhỏ cùng tiếp cận và giải quyết một vấn đề, trên cơ sở vận dụng vốn kiến thức sẵn cĩ và khả năng của từng thành viên trong nhĩm

2 NỘI DUNG

2.1 Cơ sở lý luận

a Hiện tượng cảm ứng điện từ :

Qua các thí nghiệm của mình về hiện tượng cảm ứng điện từ Farađây đã rút

ra những kết luận tổng quát sau đây:

+) Sự biến đổi của từ thơng qua mạch kín là nguyên nhân sinh ra dịng điện trong mạch đĩ; dịng điện này được gọi là dịng điện cảm ứng;

+) Dịng điện cảm ứng chỉ tồn tại trong thời gian từ thơng gửi qua mạch biến thiên;

+) Cường độ dịng điện cảm ứng tỉ lệ thuận với tốc độ biến thiên của từ thơng;

+) Chiều của dịng điện cảm ứng phụ thuộc vào từ thơng gửi qua mạch tăng hay giảm

Hiện tượng sinh ra dịng điện cảm ứng như vậy gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ Sự xuất hiện dịng điện cảm ứng trong mạch kín chứng tỏ trong mạch kín đã xuất hiện suất điện động gọi là suất điện động cảm ứng

b Định luật Lenxơ.

Nội dung: Dịng điện cảm ứng phải cĩ chiều sao cho từ trường (từ thơng)

do nĩ sinh ra cĩ tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nĩ

c Định luật Farađây.

Nhờ thí nghiệm Farađây người ta xác định được độ lớn của suất điện động cảm ứng εc Thực nghiệm cho thấy rằng: tốc độ biến thiên theo thời gian của từ thơng 















t xác định độ lớn εc của suất điện động cảm ứng Nhà bác học Macxoen, sau khi phân tích thí nghiệm Farađây và chú ý đến chiều của dịng

điện cảm ứng theo định luật Lenxơ, đã trình bày các kết quả đó dưới dạng toán học:





























t

c ( là đạo hàm của theo t) (1) (1) là biểu thức cơ bản của định luật của hiện tượng cảm ứng điện từ hay định luật Farađây

Dấu (-) thể hiện về mặt toán học của định luật Lenxơ ( Thật vậy, ta thấy theo định luật Lenxơ, công của lực từ tác dụng lên dòng điện cảm ứng bao giờ cũng là công cản; do đó để dịch chuyển một mạch điện trong từ trường ta phải tốn một công bằng về chỉ số nhưng trái dấu với công cản đó)

Thông thường về mặt vật lý khi đã xác định được chiều dòng điện cảm ứng dựa vào định luật Lenxơ, để tiện tính toán ta chỉ cần quan tâm đến giá trị độ lớn của suất điện động cảm ứng:

t

c











Khảo sát ví dụ về một mạch có dạng về hình chữ nhật ABCD có một cạnh lưu động CD chuyển động đều với vận tốc v như

hình vẽ :

Theo (1) ta có suất điện động trong mạch là

Blv t

x Bl t

S B t

























Ta cũng có thể xác định chiều dòng điện cảm

ứng trong thanh dựa vào quy tắc bàn tay phải (đối

với trường hợp một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường): Để lòng bàn tay phải hứng các đường cảm ứng từ, ngón tay cái choãi ra hướng theo chiều chuyển động của dây dẫn, khi đó chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa là chiều tác dụng của suất điện động cảm ứng hay chính là chiều của dòng điện cảm ứng

2.2 Thực trạng vấn đề

Khi tiến hành giảng dạy chương cảm ứng điện từ (vật lý 11), mặc dù đã xây dựng chi tiết cho học sinh về khái niệm cũng như định lượng về kiến thức của hiện tượng Tuy nhiên khi tiến hành vận dụng cho các bài toán cụ thể như khảo sát bài toán chuyển động của thanh trong từ trường thì bản thân các em chưa có thể vận dụng chi tiết để giải quyết bài toán Việc định hình hướng giải quyết vấn đề đối với các em là rất trừu tượng, học sinh chưa có khả năng xác định được hướng đi cụ thể để áp dụng cho bài toán thực tế Ví dụ các bài toán thanh chuyển động có mạch được nối kín, thanh chuyển động được ghép với các phần tử cơ bản khác của mạch điện…

Trên cơ sở về logic kiến thức, sự khó khăn bản thân học sinh gặp phải, để trợ giúp cho các em có một công cụ hỗ trợ đắc lực để giải quyết các bài toán giúp các em hiểu và vận dụng tốt Tôi đã xây dựng một số giải pháp sau để hỗ trợ học sinh trong quá trình học tập

2.3 Các các giải pháp đã sử dụng

3

A

C B

D

v 

Khảo sát một số bài toán chuyển động của một thanh dẫn trong từ trường Bài 1 : [1] Hai thanh ray đặt nằm ngang có điện trở không đáng kể, một đầu

nối vào điện trở R Đoạn dây dẫn MN chiều dài khối lượng m đặt vuông góc với hai thanh ray đó Hệ thống đặt trong từ trường đều, cảm ứng từ vuông góc với hai thanh và có độ lớn bằng B có chiều như hình vẽ Dưới tác dụng của lực F

như hình vẽ làm cho thanh chuyển động sang bên trái với vận tốc v vuông góc với thanh Bỏ qua lực ma sát giữa thanh với đường ray

a) Xác định tính chất chuyển động của thanh

b) Xác định cường độ dòng điện trong mạch

Giải:

a) Các lực tác dụng vào thanh MN:

 Trọng lực 

P thẳng đứng hướng xuống

 Lực đàn hồi 

N của ray vuông góc với ray

 Lực từ 

t

F vuông góc với MN và với 

B có chiều như hình vẽ

Lúc đầu dưới tác dụng của lực 

Fthanh chuyển động có gia tốc, vận tốc càng tăng thì lực tác dụng lên MN càng tăng Dòng điện cảm ứng trong thanh có chiều từ M sang N, vì vậy chiều của lực từ ngược chiều với chiều của lực 

F tác dụng lên MN Do hai thanh ray đủ dài nên cuối cùng lực từ cân bằng với ngoại lực Từ lúc đó thanh MN chuyển động đều

b) Dòng điện cảm ứng trong thanh có chiều từ M đến N và có độ lớn được tính theo công thức:

R

I  c

t









Do đó: I BlvR

Bài 2: Một dây dẫn cứng có điện trở không đáng kể, được uốn thành khung

ABCD nằm trong mặt phẳng nằm ngang,có AB và CD

song song với nhau, cách nhau một khoảng l=0,5m, được

đặt trong một từ trường đều có cảm ứng từ B=0,5T hướng

vuông góc với mặt phẳng của khung như hình vẽ Một

thanh dẫn MN có điện trở R=0,5 có thể trượt không ma

sát dọc theo hai cạnh AB và CD

a) Hãy tính công suất cơ học cần thiết để kéo thanh MN trượt đều với vận

tốc v=2m/s dọc theo các thanh AB và CD So sánh công suất này với công suất

tỏa nhiệt trên thanh MN và nhận xét

b) Thanh đang trượt đều thì ngừng tác dụng lực Sau đó thanh còn có thể

trượt thêm được đoạn đường bao nhiêu nếu khối lượng của thanh là m=5gam?

Giải:

R M

N



B



t

F

I

A B

M

N

B

a)Khi thanh MN chuyển động thì dòng điện cảm ứng trên thanh xuất hiện theo chiều MN

Cường độ dòng điện cảm ứng này bằng: .

R

Bvl R

I  E 

Khi đó lực từ tác dụng lên thanh MN sẽ hướng ngược chiều với vận tốc v

và có độ lớn: .

2 2

R

v l B BIl

F t  

Do thanh chuyển động đều nên lực kéo tác dụng lên thanh phải cân bằng với lực từ

Vì vậy công suất cơ học (công của lực kéo) được xác định:

.

2 2 2

R

v l B v

F

Fv

P  t 

Thay các giá trị đã cho nhận được:P  0 W, 5

Công suất tỏa nhiệt trên thanh MN: 2 2 2 2.

R

v l B R I

P n   Công suất này đúng bằng công suất cơ học để kéo thanh Như vậy toàn bộ công cơ học sinh ra được chuyển hoàn toàn thành nhiệt (thanh chuyển động đều nên động năng không tăng),

b) Sau khi ngừng tác dụng lực, thanh chỉ còn chịu tác dụng của lực từ Độ lớn trung bình của lực này là:

2

2

2 2

R

v l

B

F

F  t 

Giả sử sau đó thanh trượt được thêm đoạn đường S thì công của lực từ này

là:

2

2 2

S R

v l

B

S

F

A 

Động năng của thanh ngay trước khi ngừng tác dụng lực là: .

2

mv

W đ 

Theo định luật bảo toàn năng lượng thì đến khi thanh dừng lại thì toàn bộ động năng này được chuyển thành công của lực từ (lực cản) nên:

2

2

R

v l

B

Từ đó suy ra: 2 2 0 , 08 (m) 8cm.

l B

mvR

S    điều đó phù hợp với định luật bảo toàn năng lượng

Bài 3: Hai thanh ray có điện trở không đáng

kể được ghép song song với nhau, cách nhau

một khoảng l trên mặt phẳng nằm ngang Hai

đầu của hai thanh được nối với nhau bằng

điện trở R Một thanh kim loại có chiều dài

cũng bằng l, khối lượng m, điện trở r, đặt

vuông góc và tiếp xúc với hai thanh Hệ

thống đặt trong một từ trường đều B

có phương thẳng đứng (hình 3)

5

R

B

Hình 3

1 Kéo cho thanh chuyển động đều với vận tốc v.

a) Tìm cường độ dòng điện qua thanh và hiệu điện thế giữa hai đầu thanh

b) Tìm lực kéo nếu hệ số ma sát giữa thanh với ray là μ

2 Ban đầu thanh đứng yên Bỏ qua điện trở của thanh và ma sát giữa thanh với ray Thay điện trở R bằng một tụ điện C đã được tích điện đến hiệu điện thế U0 Thả cho thanh tự do, khi tụ phóng điện sẽ làm thanh chuyển động nhanh dần Sau một thời gian, tốc độ của thanh sẽ đạt đến một giá trị ổn định vgh Tìm vgh? Coi năng lượng hệ được bảo toàn

Giải:

1) Suất điện động cảm ứng: E = Blv

a) Cường độ dòng điện: I Blv

R r



 Hiệu điện thế hai đầu thanh: U=I.R=BlvR

2) Lực từ cản trở chuyển động: Ft = B.l.I = B l v2 2

Lực kéo: F = Ft + Fms = B l v2 2

R r + μmg Khi thanh chuyển động ổn định thì gia tốc của nó bằng 0

 cường độ dòng điện trong mạch bằng 0

 hiệu điện thế trên tụ bằng suất điện động cảm ứng: U = E = Blvgh

Bảo toàn năng lượng:

2 gh 2

2

2

1 CU 2

1 CU

2

1



gh

2 gh 2 2 2

2

1 v l CB 2

1 CU 2

1





vgh = 0 2 2

C U

Bài 4: Hai thanh ray có điện trở không

đáng kể được ghép song song với nhau,

cách nhau một khoảng l trên mặt phẳng

nằm ngang Hai đầu của hai thanh được nối

với nhau bằng điện trở R Một thanh kim

loại có chiều dài cũng bằng l, khối lượng

m, điện trở r, đặt vuông góc và tiếp xúc với

hai thanh Hệ thống đặt trong một từ

trường đều B

có phương thẳng đứng (hình vẽ)

Kéo cho thanh chuyển động đều với vận tốc v

a) Tìm cường độ dòng điện qua thanh và hiệu điện thế giữa hai đầu thanh

b) Tìm lực kéo nếu hệ số ma sát giữa thanh với ray là μ

Giải:

R

B

Suất điện động cảm ứng: E = Blv

a) Cường độ dòng điện: I Blv

R r





Hiệu điện thế hai đầu thanh: U=I.R=BlvR

b Lực từ cản trở chuyển động: Ft = B.l.I = B l v2 2

Lực kéo: F = Ft + Fms = B l v2 2

R r + μmg

Bài 5:[3] Một dây dẫn thẳng có điện trở là ro ứng với một đơn vị

chiều dài Dây được gấp thành hai cạnh của một góc 2α và đặt trên

mặt phẳng ngang Một thanh chắn cũng bằng dây dẫn ấy được gác

lên hai cạnh của góc 2α nói trên và vuông góc với đường phân giác

của góc này (Hình 5) Trong không gian có từ trường đều với cảm

ứng từ B thẳng đứng Tác dụng lên thanh chắn một lực F dọc theo

đường phân giác thì thanh chắn chuyển động đều với tốc độ v Bỏ

qua hiện tượng tự cảm và điện trở ở các điểm tiếp xúc giữa các dây

dẫn Xác định:

1)chiều dòng điện cảm ứng trong mạch và giá trị cường độ của dòng điện này

2)giá trị lực F khi thanh chắn cách đỉnh O một khoảng l.

Giải:

1)Theo định luật Len-xơ, dòng điện cảm ứng sinh ra trong thanh chống lại lực kéo F (nguyên nhân sinh ra dòng điện cảm ứng), tức là lực do từ trường tác dụng lên dòng điện cảm ứng xuất hiện trong thanh có chiều ngược với F => áp dụng qui tắc bàn tay trái => chiều dòng điện cảm ứng như hình vẽ

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong thanh: etc = B.v.2l.tanα

Tổng điện trở của toàn mạch: R = (2l/cosα + 2l.tanα).ro

Cường độ dòng điện chạy trong mạch I = etc/R = B.v.sinα/[(1 + sinα).ro]

2)Thanh chạy đều => lực kéo F cân bằng với lực từ tác dụng lên thanh

Lực từ tác dụng lên thanh là : Ft =

2B2.v.lsinα.tanα/[(1 + sinα).ro]

Bài 6: Trên một mặt phẳng nghiêng

góc α = 450 với mặt phẳng ngang có

7

O

F

2α

B

I

O

F

2α B

Hình 5

 B

Hình 6

hai dây dẫn thẳng song song, điện trở không đáng kể nằm dọc theo đường dốc

chính của mặt phẳng nghiêng ấy như vẽ (hình 6) Đầu trên của hai dây dẫn ấy nối với điện trở R = 0,1Ω Một thanh kim loại MN = l = 10 cm điện trở r =

0,1 Ω khối lượng m = 20g đặt vuông góc với hai dây dẫn nói trên, trượt không

ma sát trên hai dây dẫn ấy Mạch điện đặt trong một từ trường đều, cảm ứng từ

Br

có độ lớn B = 1T có hướng thẳng đứng từ dưới lên trên Lấy g = 10m/s2 a) Thanh kim loại trượt xuống dốc Xác định chiều dòng điện cảm ứng chạy qua R

b) Chứng minh rằng lúc đầu thanh kim loại chuyển động nhanh dần đến một lúc chuyển động với vận tốc không đổi Tính giá trị của vận tốc không đổi ấy Khi

đó cường độ dòng điện qua R là bao nhiêu?

Giải:

Khi thanh MN trượt xuống dốc, trong thanh MN xuất hiện suất điện động cảm ứng

có chiều N đến M (Quy tắc bàn tay trái) Vậy dòng điện chạy qua R theo chiều

từ M đến N

Thanh MN trượt xuống dốc do tác dụng của P1 (nằm theo đường dốc chính) của trọng lựcP : P1 = P.sinα = mg.sinα

Kí hiệu v là vận tốc chuyển động của thanh MN Độ lớn của suất điện động cảm ứng:

EC = B.l.v.sin( B v , ) = B.l.v.sin (900 + α) = B.l.v.cos α

Trong thanh MN xuất hiện dòng điện cảm ứng có cường độ I :

cos

C Blv

I



E

Và có chiều chạy qua thanh MN theo chiều từ N đến M ( theo quy tắc bàn tay phải) Trong thanh MN có dòng điện I được đặt trong từ trường B phải chịu tác dụng của lực từ F, lực từ Fcó phương vuông góc với Bvà với MN, có chiều theo quy tắc

bàn tay trái, có độ lớn : F = B.I.l.sin90 0 =B.I.l = B Blvcos l B l v2 2 cos



Thành phần F1 của lực từ F(nằm dọc theo dốc chính) có cường độ:

1

cos

F F c

R r







Ta thấy F1 ngược chiều với P1 Như vậy thanh MN chịu tác dụng của hai lực cùng phương, ngược chiều : P1 kéo xuống F1 kéo lên

Lúc đầu, vận tốc v của thanh còn nhỏ F1 < P1 hay P1 - F1>0.Lực tổng hợp F1+P1 gây

ra gia tốc cho thanh MN chuyển động nhanh dần, do đó v tăng dần và kết quả là

F1 tăng dần trong khi P1 là không đổi Đến một giá trị vmax của vận tốc sao cho F1

= P1 thì thanh MN sẽ chuyển động với vmax không đổi

Khi đó : 2 2 ax 2

sin

cos

m

m







Khi đó cường độ dòng điện qua R là : C Blvcos

I



Lưu ý: HS có thể nhận xét vì lúc này F1 = P1 nên Khi đó cường độ dòng điện qua R

cos

F F

I

cos

A

Bài 7:[2] Một đoạn dây dẫn MN có chiều dài l = 10cm được treo nằm ngang bằng

hai dây dẫn mảnh, nhẹ, thẳng đứng có chiều dài L = 0,9 m Hệ thống được đặt trong từ trường đều có phương thẳng đứng hướng xuống dưới, có độ lớn B = 0,2 T Kéo MN để dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 0

  rồi buông nhẹ Lấy g = 10 m/s2

a)Tìm biểu thức suất điện động cảm ứng suất hiện trong dây MN khi dây treo lệch một góc  so với phương thẳng đứng

b)Tại vị trí nào thì suất điện động cảm ứng trong dây MN đạt giá trị cực đại? Tính giá trị cực đại đó?

Giải:

a) Chọn mốc thế năng tại VTCB O của dây dẫn MN

Theo ĐLBT cơ năng ta có: mghB + 1 2

2mv = mghA

=> mgL( 1- cos) + 1 2

2mv = mgL(1-cos 0)

=> v = 2gL c( os -cos   0 )

Suất điện động cảm ứng suất hiện trên dây đẫn MN tại vị trí dây treo lệch một góc

so với phương thẳng đứng là :  Bvlsin(90 0   ) Bvlcos 

Hay e c Bl 2gL c( os -cos ) os   0 c 

b) Để suất điện động cảm ứng trên dây MN cực đại thì cos  1  00=> dây treo thẳng đứng

max 2 (1 os ) 0, 2.0,1 2.10.0,9(1 0 os60 ) 0,06( )

c

Bài 8: Hai thanh kim loại song song, có điện trở không đáng kể, một đầu nối

vào điện trở R = 1,5  Một đoạn dây dẫn AB, độ dài ℓ= 20 cm, khối lượng m =

4 g, điện trở r = 0,5  tì vào hai thanh kim loại tự do trượt không ma sát xuống dưới và luôn luôn vuông góc với hai thanh kim loại đó Toàn bộ hệ thống đặt trên mặt phẳng nghiêng và trong một từ trường đều có hướng vuông góc với AB

9

và nằm ngang với cảm ứng từ B = 0,5 T Lấy g = 9,8 m2

s , góc nghiêng α = 600 Tính vận tốc v của chuyển động đều của thanh AB và UAB

Giải:

Ngay sau khi buông thì thanh AB chỉ chịu tác

dụng của các lực như hình vẽ

Phương trình động lực học của thanh:

P + F + N = ma    

- Suất điện động xuất hiện trong AB là:

ΔΦ

e = = B v sinα

- Cường độ dòng điện I= e = B v sinα



- Lực từ tác dụng lên thanh: F = B2 2v sin α 2

R+r



- Khi thanh chuyển động đều thì: B2 2v sin α 2 mg sinα

- Vận tốc của thanh AB: v = (R+r)mg 2 2 9,05 m

B  sinα  s

- Hiệu điện thế giữa hai đầu thanh khi đó là: AB

B vsinα

U = I.R = R 0,393 V



Bài 9: [2] Hai thanh kim loại song song, thẳng đứng có điện trở không đáng kể,

một đầu nối vào điện trở R = 0,5 Ω Một đoạn dây dẫn AB, độ dài l = 14 cm, khối lượng m = 2 kg, điện trở r = 0,5 Ω tì vào hai thanh kim loại tự do trượt không ma sát xuống dưới và luôn luôn vuông góc với hai thanh kim loại đó Toàn bộ hệ thống đặt trong một từ trường đều có hướng vuông góc với mặt phẳng hai thanh kim loại có cảm ứng từ B = 0,2 T Lấy g = 9,8 m/s2

a) Xác định chiều dòng điện qua R

b) Chứng minh rằng lúc đầu thanh AB chuyển động nhanh dần, sau một thời gian chuyển động trở thành chuyển động đều Tính vận tốc chuyển động đều ấy

và tính UAB

Giải:

Do thanh đi xuống nên từ thông qua mạch tăng Áp

dụng định luật Lenxơ, dòng điện cảm ứng sinh ra B cu

ngược chiều B

(Hình vẽ)

Áp dụng qui tắc nắm bàn tay phải, I chạy qua R có chiều từ A  B

1

B

B

2

B

P



1

P

F

N

I





R



B

cu

B

I