XÂY DỰNG CHUYÊN đề bồi DƯỠNG học SINH GIỎI THPT môn vật lý 11 PHẦN cảm ỨNG điện từ

+ Độ lớn suất điện động cảm ứng: + Chiều dòng điện cảm ứng trong đoạn dây được xác định bằng quy tắc “Bàn tay phải”: Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón tay cái choãi ra 900 hướ

MỤC LỤC

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài

Từ xưa đến nay vấn đề phát hiện, đào tạo, bồi dưỡng, trọng dụng nhân tài làmối quan tâm ở mọi thời đại, mọi quốc gia Đảng ta đã xác định nhiệm vụ của giáo

dục và đào tạo là “Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài” Nghị

quyết số 29-NQ/TW về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo trong đó nêu

rõ “Đối với giáo dục phố thông, tập trung phát triển trí tuệ, thể chất, hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện và bồi dưỡng năng khiếu, định hướng nghề nghiệp cho học sinh ” Vì vậy việc bồi dưỡng HSG trong trường THPT đáp ứng yêu

cầu phát hiện và bồi dưỡng năng khiếu cho học sinh ở các trường THPT, hướng tớimục tiêu đào tạo nhân tài cho đất nước Hiện nay công tác bồi dưỡng HSG được cáccấp quản lí giáo dục và các trường THPT quan tâm đúng mức Đối với xã hội lựclượng HSG ở các trường phổ thông đóng vai trò rất lớn cung cấp nguồn nhân lực chấtlượng cao cho các ngành, đặc biệt trong lĩnh vực khoa học Việc bồi dưỡng HSGnhằm phát hiện ra học sinh có năng khiếu để bồi dưỡng, động viên khích lệ học sinhhọc tập, đồng thời là động lực để giáo viên dạy giỏi góp phần nâng cao chất lượngcủa quá trình dạy học Để thực hiện tốt công tác bồi dưỡng HSG ngoài các yếu tố vềcông tác chỉ đạo, thì giáo viên giảng dạy đóng một vai trò hết sức quan trọng Trongviệc bồi dưỡng HSG ngoài việc sử dụng các tài liệu tham khảo, giáo viên giảng dạycần chủ động nghiên cứu xây dựng hệ thống các bài tập phù hợp nhằm làm tăng hiệuquả trong giảng dạy

Trong những năm qua việc thi THPT Quốc gia môn Vật lý là môn trắc nghiệm

do đó học sinh chủ yếu lựa chọn các phương pháp giải nhanh, phù hợp với các bàitoán trắc nghiệm mà đôi khi không hiểu rõ bản chất Vật lý của các vấn đề Cấu trúc

đề thi THPT Quốc gia môn Vật lý hàng năm chủ yếu tập trung ở lớp 12 còn các câuhỏi thuộc chương trình lớp 10 và 11 chủ yếu ở mức độ nhận biết và thông hiểu do đóhọc sinh không tập trung nhiều trong việc học các nội dung ở chương trình lớp 10 và

11 Do đó, việc hệ thống lại kiến thức, sử dụng và phân loại các bài toán Vật lý tựluận trong quá trình ôn thi HSG là vấn đề tương đối khó khăn đối với học sinh vàgiáo viên ít kinh nghiệm

Từ năm học 2017-2018 Sở GD&ĐT Thanh Hóa tổ chức thi HSG cấp tỉnh chohọc sinh lớp 11 vì vậy nhiều giáo viên ôn thi HSG trước kia hoặc ôn luyện thi THPTQuốc gia lâu năm cũng phải bắt đầu nghiên cứu lại và xây dựng lại hệ thống bài tậpdùng cho thi HSG lớp 11

Cấu trúc phần thi HSG Vật lý 11 hàng năm phần từ cảm ứng từ có một nộidung trong đề thi tuy nhiên trong quá trình dạy học và ôn thi nhiều giáo viên khôngquan tâm đến phần kiến thức phần này Nguyên nhân có thể do nguồn tài liệu chưaphong phú hoặc do kiến thức phần này khó nên học sinh khó tiếp cận

Từ các lí do trên tôi đã chọn đề tài: “Xây dựng chuyên đề bồi dưỡng HSG THPT môn Vật lý 11 phần Cảm ứng điện từ” nhằm phục vụ trong công tác bồi

ứng từ, từ đó hiểu sâu hơn bản chất các hiện tượng vật lý, giúp học sinh có thái độhọc tập tích cực và yêu thích môn Vật lý hơn Đồng thời giúp cho bản thân người dạycũng như đồng nghiệp bổ sung thêm một số phương pháp trong dạy ôn thi HSG hàngnăm.

1.2 Mục đích nghiên cứu

- Đối với hoc sinh: Nâng cao kiến thức phần cảm ứng điện từ, hình thành kỹnăng, phát triển tư duy và bồi dưỡng niềm yêu thích vật lý cho học sinh, từ đó gópphần nâng cao thành tích bồi dưỡng HSG Vật lý cấp trung học phổ thông

- Đối với giáo viên: Cung cấp nguồn tư liệu bổ ích trong công tác bồi dưỡngHSG; bổ sung thêm một số phương pháp trong dạy ôn thi HSG hàng năm

1.3 Đối tượng nghiên cứu

+ Học sinh giỏi Vật lý trung học phổ thông

+ Bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý phần cảm ứng điện từ trung học phổthông

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lí luận

- Phương pháp quan sát - điều tra

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Phương pháp phân tích và tổng kết kinh nghiệm dạy học

1.5 Những điểm mới của SKKN

Hệ thống kiến thức và bài tập phần cảm ứng từ trong công tác bồi dưỡng HSGmột cách khoa học, hệ thống đồng thời đưa ra các phương pháp giải, cách tiếp cậnvấn đề một cách tối ưu nhất

2 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận của vấn đề

- Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứngtrong mạch điện kín khi có sự biến đổi của từ thông qua mạch

- Trường hợp mạch kín:

+ Định luật Fa-ra-đây: Trong mạch điện kín, độ lớn của suất điện động cảm

ứng tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông của mạch

( là độ biến thiên của từ thông trong thời gian t; N là số vòng dây củamạch)

+ Định luật Len-xơ: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh

ra có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó

- Trường hợp đoạn dây có chiều dài l chuyển động với vận tốc v trong từ

trường :

+ Độ lớn suất điện động cảm ứng:

+ Chiều dòng điện cảm ứng trong đoạn dây được xác định bằng quy tắc “Bàn

tay phải”: Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón tay cái choãi ra 900 hướngtheo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn đóng vai trò như mộtnguồn điện, chiều từ cổ tay đến các ngón tay chỉ chiều từ cực âm sang cực dương củanguồn điện đó

2.2 Thực trạng của vấn đề

Hiện nay chương trình thi THPT QG chủ yếu tập trung ở chương trình Vật lý

12 đặc biệt là các câu “chốt” do đó trong quá trình ôn luyện cho học sinh đa số cácthầy cô đều bỏ qua hoặc không tập trung nhiều về kiến thức nâng cao của phần Vật lýlớp 10 và lớp 11 Chính vì vậy học sinh khi học các phần này thường rất qua loa,ngay cả học sinh khá giỏi vẫn không hiểu rõ bản chất vật lý của vấn đề nên khi ápdụng giải các bài toán thường hay nhầm lẫn

Cách thi THPT QG chuyển sang hình thức trắc nghiệm nên nhiều vấn đề họcsinh áp dụng rất máy móc theo kiểu ghi nhớ các công thức giải để chỉ thay số liệu vàocho ra kết quả mà không hiểu gì về bản chất vật lý của bài toán Đặc biệt là kiến thứcvật lý ở chương trình lớp 10 và 11

Phần cảm ứng từ là một trong những phần hay nhưng khó đối với học sinh.Nguồn tài liệu nâng cao để ôn thi học sinh giỏi phần này chưa phong phú và chưaphân loại một cách hệ thống Đa số các thầy cô khi ôn thi đều sưu tầm, lượn lặt trongmột số đề thi trước đây Vì vậy mà gây khó khăn trong quá trình ôn thi cho học sinh

Bản thân tôi là người nhiều trực tiếp phụ trách công tác ôn thi học sinh giỏimôn Vật lý của nhà trường nhiều năm và có những kết quả nhất định Trong nhữngnăm qua tôi cùng với đồng nghiệp ở các đơn vị bạn luôn trao về phương pháp giảngdạy, chia sẻ tài liệu ôn thi cho nhau nhằm nâng cao hiệu quả ôn thi học sinh giỏi Vớikinh nghiệm của bản thân, qua trao đổi chia sẻ cùng đồng nghiệp tôi đã sưu tầm, hệthống, phân loại các dạng bài tập ôn thi học sinh giỏi để tạo nguồn tài liệu tốt cho bảnthân, đồng thời giúp đỡ đồng nghiệp trong việc ôn thi học sinh giỏi các năm tới

2.3 Giải quyết vấn đề

Khi giải bài tập về hiện tượng cảm ứng điện từ trước hết cần xác định xem bài

toán thuộc dạng mạch mạch kín hay đoạn dây chuyển động

* Nếu là mạch kín thì:

- Độ lớn suất điện động cảm ứng: với N là số vòng dây của mạch

- Chiều dòng điện cảm ứng: Áp dụng định luật Len-xơ: cùng chiều với khi   0 ; ngược chiều với khi   0

* Nếu là đoạn dây chuyển động thì:

- Độ lớn suất điện động cảm ứng:

- Chiều của dòng điện cảm ứng: Áp dụng quy tắc “Bàn tay phải”

* Một số chú ý:

- Từ thông của mạch có thể biến thiên do: biến thiên (do chuyển động tươngđối giữa nam châm và vòng dây, do I trong mạch biến thiên…); S biến thiên (kéodãn, bóp méo vòng dây…);  biến thiên (quay vòng dây…)

- Khi áp dụng định luật Len-xơ để xác định chiều dòng điện cần chú ý các

trường hợp cụ thể: Nếu  tăng, dòng điện cảm ứng trong mạch Ic sẽ tạo ra từ trường ngược chiều với từ trường ban đầu để chống lại sự tăng của ; nếu  giảm,dòng điện cảm ứng trong mạch Ic sẽ tạo ra từ trường cùng chiều với từ trường

ban đầu để chống lại sự giảm của  Từ đó, cách xác định chiều của Ic như sau:+ Xác định chiều của : Đề bài cho, đặc điểm từ trường của nam châm, các

quy tắc ”Cái đinh ốc” xác định chiều của

+ Xác định xem  tăng hay giảm: Dựa vào biểu thức

+ Xác định chiều của : Dựa vào sự tăng, giảm của 

+ Xác định chiều của Ic: Theo quy tắc “Cái đinh ốc” (hoặc quy tắc “Nắm tay phải”).

- Trường hợp đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường có thể coi đoạn dây

dẫn là một nguồn điện, do đó khi áp dụng quy tắc “Bàn tay phải” thì các ngón còn lại

chỉ chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn

- Cần kết hợp với các công thức về định luật Ôm để xác định các đại lượngđiện như l, r…: các định luật Niu-tơn để xác định các đại lượng cơ học như v, a, s…

Dạng 1: Mạch kín có cảm ứng từ thay đổi

5 mm2 đặt vuông góc với của từ trường đều Tính độ biến thiên của cảm ứng

từ khi dòng điện cảm ứng trong vòng dây là I = 2 A [6].

Hướng dẫn giải

- Suất điện động cảm ứng:

- Điện trở của vòng dây:

- Cường độ dòng điện cảm ứng qua vòng dây:

Độ biến thiên cảm ứng từ trong một đơn vị thời gian là

cm, tiết diện dây S = 0,2 mm2 có trục song song với của từ trường đều Tốc độ

a) Nối hay đầu cuộn dây với một tụ điện Tính điện tích của tụ điện.b) Nối hai đầu cuộn dây với nhau Tính cường độ dòng cảm ứng và công suấtnhiệt trong cuộn dây [3].

Hướng dẫn giải

Suất điện động cảm ứng:

a) Điện tích của tụ điện:

b) Cường độ dòng cảm ứng và công suất nhiệt trong cuộn dây

- Điện trở của cuộn dây:

- Cường độ dòng cảm ứng qua cuộn dây:

- Công suất nhiệt của cuộn dây:

Bài 3 (Đề thi HSG Thanh Hóa 2018-2019): Một sợi

dây dẫn đồng chất, tiết diện ngang S0 = 1 mm2, điện trở

suất ρ = 2.10-8 Ω.m, được uốn thành một vòng tròn kín,

bán kính r = 25 cm Đặt vòng dây nói trên trong một từ

trường đều sao cho các đường sức từ vuông góc với mặt

phẳng vòng dây (như hình) Cho cảm ứng từ của từ trường

biến thiên với thời gian theo quy luật B = k.t (với t đo

bằng s và k = 0,1 T/s)

a) Xác định chiều và độ lớn dòng điện cảm ứng trong vòng dây ?

b) Nối vào giữa hai điểm M và N trên vòng dây một vôn kế (có điện trở rất lớn)bằng một dây dẫn thẳng dài MN = r Tìm số chỉ của vôn kế ? [5].

đường tròn như hình vẽ, đường kính d = 40 cm, điện trở của

một đơn vị chiều dài dây Khung dây đặt

trong từ trường đều có vuông góc với mặt phẳng khung

Một ampe kế được mắc nối tiếp trong mạch như

hình vẽ Tính số chỉ của ampe kế nếu B thay đổi theo thời

gian theo quy luật B = Kt, H = 2 (T/s) [5].

Đáp số: 0,1A

Bài 2: Khung dây dẫn kích thước như hình

vẽ, đặt vuông góc với của từ trường đều, B = Kt,

điện trở của một đơn vị chiều dài của khung dây là

e Tính cường độ dòng điện qua từng phần của

khung dây [6].

Đáp số: Nhánh trái: ;

nhánh giữa: ; nhánh phải:

Bài 3: Một vòng dây dẫn tròn bán kính R có một thanh dẫn đặt dọc theo một

đường kính chia đôi vòng dây ở giữa mỗi nửa vòng dây có một tụ điện, điện dung

Vòng dây đặt trong từ trường đều có vuông góc

với mặt phẳng vòng dây, B thay đổi theo quy luật

, K là một hằng số Tại một thời điểm nào đó

người ta lấy thanh dẫn đi rồi sau đó giữ cho từ trường

không đổi Tìm diện tích trên các tụ sau đó [4].

Đáp số:

Bài 4: Một cái vòng có đường kính d, khối lượng m và điện trở R rơi vào một

từ trường từ độ cao khá lớn Mặt phẳng vòng luôn nằm ngang và vuông góc với Tìm vận tốc rơi đều của vòng nếu B thay đổi theo độ cao h theo quy luật

Coi gia tốc trọng trường g là không đổi và bỏ qua sức cản của môitrường [4].

Đáp số:

Bài 5: Một khung dây dẫn hình vuông cạnh a,

khối lượng m, điện trở R được truyền một vận tốc ban

đầu theo phương ngang Khung chuyển động trong mặt

phẳng thẳng đứng trong một từ trường vuông góc với

mặt khung Cảm ứng từ B thay đổi theo quy luật

Sau một thời gian khung đạtvận tốc không đổi v Tìm vận tốc ban đầu truyền cho

khung Coi gia tốc trọng trường g là không đổi và bỏ qua lực cản của môi trường [6]

Đáp số:

Dạng 2: Mạch kín có góc  thay đổi hoặc diện tích S thay đổi

từ trường đều B = 0,05T, trục quay là một đường kính của vòng dây và vuông gócvới Tìm cường độ trung bình trong vòng và điện lượng qua tiết diện vòng dây nếutrong thời gian , góc thay đổi từ đến

Hướng dẫn giải

- Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây:

- Cường độ trung bình trong vòng dây:

- Điện lượng qua tiết diện vòng dây:

Bài 2: Khung dây dẫn hình chữ nhật ACC’A’ đặt thẳng

đứng một phần khung nằm trong từ trường có đường cảm ứng

vuông góc với mặt phẳng khung Từ trường coi là đều

trong khoảng MNPQ và bằng 0 ngoài khoảng đó Cho

, khung có điện trở khối lượng Khung được di chuyển thẳng đứng đi xuống với vận tốc v = 2

(m/s)

a) Tính cường độ dòng điện cảm ứng trong khung và nhiệt lượng do khung tỏa

ra khi dịch chuyển đoạn 10cm

b) Tính lực ngoài cần tác dụng để khung chuyển động với vận tốc đều nhưtrên [3].

Hướng dẫn giải

a) - Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung:

- Thời gian khung dịch chuyển:

- Cường độ dòng điện cảm ứng:

- Nhiệt lượng tỏa ra trên khung:

b) Giả sử cảm ứng từ có chiều từ trước ra sau mặt phẳng hình vẽ

- Khi khung chuyển động xuống dưới, từ thông qua khung giảm, cùng chiềuvới , dòng điện cảm ứng có chiều

- Lực từ tác dụng lên cạnh AB có chiều hướng lên trên, lực từ tác dụng lên cáccạnh AA’ và CC’ sẽ cân bằng nhau:

- Để thanh chuyển động đều với vận tốc v = 2 (m/s) cần tác dụng lực ngoài:

theo chiều hướng lên trên (do P > F)

Bài 3: Một vòng tròn bằng dây dẫn bán kính r = 10 cm

đặt trong từ trường đều vuông góc với mặt phẳng vòng,

Vòng nối với tâm bằng 2 thanh kim loại: OA cố

định, OB quay quanh O với vận tốc góc không

đổi Điện trở của mỗi đơn vị chiều dài vòng và thanh

Tính cường độ dòng điện qua các thanh và cáccung của vòng tròn theo thời gian [4].

Hướng dẫn giải

Độ biến thiên từ thông trong thời gian ∆t:

Suất điện động cảm ứng trên thanh OB:

Ta có:

Cường độ dòng điện qua nhánh A1B là:

Cường độ dòng điện qua nhánh A2B là:

Bài 4 (Đề thi HSG tỉnh Nghệ An 2017-2018):Một dây dẫn đồng chất có tiết

diện ngang S, điện trở suất ρ được uốn thành nửa vòng

tròn APQ có bán kính OQ = r (hình) Hai đoạn dây OQ và

OP cùng loại với dây trên, OQ cố định, OP quay quanh O

sao cho P luôn tiếp xúc với cung tròn Hệ thống đặt trong

từ trường đều vuông góc với mặt phẳng khung dây, hướng

từ ngoài vào, độ lớn B Tại thời điểm t= 0, OP trùng OQ

1 Đoạn OP quay quanh O với tốc độ góc không đổi ω Xác định chiều và độ lớn cường độ dòng điện chạy trong mạch kín OPQ tại thời điểm t

2 Đoạn OP quay quanh O sao cho góc quét (góc ở tâm tạo bởi hai đoạn OP và OQ) thay đổi theo quy luật φ= kt2 (rad) với k là hằng số Sau 0,5 giây kể từ thời điểm

P B

O

t =0, dòng điện cảm ứng trong mạch có độ lớn cực đại Xác định k và giá trị cực đại của dòng điện [5].

Xét trong khoảng thời gian rất nhỏ từ thời điểm t

Suất điện động cảm ứng trong mạch là:

Cường độ dòng điện :

Imax khi 2=k.t2 hay k=2/t2=8 (rad/s2) 

Bài tập củng cố

song song với của từ trường đều, B = 0,2T Quay đều cuộn dây để sau ∆t = 0,5s,trục của nó vuông góc với Tính suất điện động cảm ứng trung bình trong cuộndây [6].

Đáp số: 1,2 V

góc với thanh và song song , B = 0,05 T Vận tốc quay của thanh là

(vòng/phút) Tìm hiệu điện thế hai đầu thanh nếu trục quay:

a) Qua một đầu thanh

b) Qua một điểm trên thanh cách một đầu thanh 10cm [6].

Đáp số: a) U = 0,45 V; b) U= 0,38 V

Bài 3: Một vòng dây dẫn loại đường kính d đặt trong một từ trường đều song

song trục vòng dây Hai thanh kim loại mảnh có một đầu gắn với trục đi qua

tâm của vòng dây và vuông góc với mặt phẳng vòng dây, cả hai thanh đều tiếp xúcđiện với vòng dây và tiếp xúc nhau tại

a) Ban đầu hai thanh sát vào nhau, sau đó một thanh đứng yên và thanh kiaquay quanh với tốc độ Tính cường độ dòng điện qua hai thanh và qua vòng dâysau thời gian Biết điện trở của mỗi đơn vị dài của thanh kim loại và của vòng dâytại

b) Bây giờ cho cả hai thanh quay cùng chiều với vận tốc và .Tìm hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi thanh [4].

Đáp số : a)

b)

Bài 4 (Bài tập SGK-Tr 204 VL11NC): Một khung dây dẫn tròn tâm O đặt trong

từ trường B = 0,005 T, đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung dây Thanh kim

loại OM dài l = 50 cm, quay quanh điểm O và đầu M của thanh luôn tiếp xúc với

Cho biết thanh OM quay đều với tốc độ góc 2 vòng/giây [1].

Đáp số: a) I 1 có chiều từ M1C; I 2 có chiều M2C; b) I = 0,63 A

Dạng 3: Dạng bài tập về đoạn dây chuyển động

Bài 1: Thanh đồng MN khối lượng m = 2g trượt đều

không ma sát với v = 5 (m/s) trên hai thanh đồng thẳng

đứng song song cách nhau khoảng l = 50 cm từ trường

nằm ngang như hình vẽ, B = 0,2 T Bỏ qua điện trở các

thanh và điện trở tiếp xúc Cho g = 10 (m/s2)

a) Tính suất điện động cảm ứng trong MN

b) Tính lực điện từ, chiều và độ lớn dòng điện cảm ứng

c) Tính R [5].

Hướng dẫn giải

a) Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên thanh MN:

b) Lực điện từ, chiều và độ lớn dòng điện cảm ứng

- Thanh MN trượt xuống do tác dụng của trọng lực Lúc đó từ thông qua mạchtăng, xuất hiện suất điện động cảm ứng và cường độ dòng điện cảm ứng .Thanh AB có dòng điện đi qua sẽ chỉ chịu lực từ của từ trường Để chống lại

sự biến thiên từ thông qua mạch, lực từ sẽ có chiều hướng lên

- Khi thanh rơi đều:

- Độ lớn dòng điện cảm ứng:

Vậy lực điện từ , dòng điện cảm ứng

c) Tính R

- Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên thanh:

- Cường độ dòng điện xuất hiện trong mạch:

Bài 2 (HSG Vĩnh Phúc 2010-2011): Hai thanh kim loại song song, thẳng đứng

có điện trở không đáng kể, một đầu nối vào điện trở

Một đoạn dây dẫn AB, độ dài , khối lượng , điện

trở 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

a) Xác định chiều dòng điện qua R

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

c) Bây giờ đặt hai thanh kim loại nghiêng với mặt phẳng nằm ngang một góc Độ lớn và chiều của vẫn như cũ Tính vận tốc v của chuyển động đều của thanh AB và UAB [5].

Hướng dẫn giải

a) Do thanh đi xuống nên từ thông qua mạch tăng Áp

dụng định luật Lenxơ, dòng điện cảm ứng sinh ra ngược

chiều (Hình vẽ)

Áp dụng qui tắc nắm bàn tay phải, I chạy qua R có

chiều từ A  B

b) Ngay sau khi buông thì thanh AB chỉ chịu tác dụng của trọng lực

nên thanh chuyển động nhanh dần  v tăng dần

- Đồng thời, do sau đó trong mạch xuất hiện dòng điện I nên thanh AB chịu thêm tác dụng của lực từ có hướng đi lên

- Mặt khác, suất điện động xuất hiện trong AB là: nên

Cho nên khi v tăng dần thì F tăng dần  tồn tại thời điểm mà F=P Khi đó thanh chuyển động thẳng đều -Khi thanh chuyển động đều thì:

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

c) Khi để nghiêng hai thanh kim loại ta có hình

vẽ bên:

- Hiện tượng xảy ra tương tự như trường hợp b)

khi ta thay P bằng Psin, thay B bằng B1 với

B1=Bsin

- Lập luận tương tự ta có:

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

Bài 3: Một dây dẫn cứng có điện trở rất nhỏ,

được uốn thành khung phẳng ABCD nằm trong mặt

phẳng nằm ngang, cạnh BA và CD đủ dài, song song

nhau, cách nhau một khoảng l = 50 cm Khung được

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

đường sức từ hướng vuông góc với mặt phẳng của

khung (Hình) Thanh kim loại 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 cần thiết để kéo thanh MN trượt đều với vận tốc v=2 m/s dọc theo các thanh AB và CD So sánh công suất này với công suất tỏa nhiệt trên

thanh MN

b) Thanh MN 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 = 5 g? [5].

M

N Hình

B 

- Cường độ dòng điện cảm ứng bằng: .

R

Bvl R

F t  

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

- Công của lực kéo được xác định:

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

R

v l B R I

Vậy công suất cơ bằng công suất tỏa nhiệt trên MN

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

- 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

2 S R

v l B

mv 

Từ đó suy ra: 2 2 0 , 08 (m) 8cm.

l B

mvR

Bài 4: Một hệ thống dây dẫn đặt nằm ngang như hình.

Thanh Hz trượt trên các cạnh Ox, Oy và luôn vuông góc với

phân giác OH, Hz tiếp xúc với Ox, Oy tại M và N Góc

Vận tốc chuyển động của thanh Hz không đổi và

bằng v Các dây dẫn đều cùng làm bằng một chất, cùng tiếp

diện và có điện trở bằng r cho mỗi đơn vị dài Bỏ qua điện trở

tiếp xúc tại M, N Hệ thống đặt trong một từ trường đều thẳng

đứng, có cảm ứng từ B Khi thanh Hz trượt trên Ox, Oy hãy xác định chiều và cường

độ dòng điện cảm ứng chạy qua MN [4].

Hướng dẫn giải

- Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên MN:

- Điện trở của toàn mạch: với

N M



Hình

- Cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn MN:

- Chiều dòng điện qua MN từ M đến N với cường độ là:

Bài 5: Một thanh kim loại MN nằm ngang có khối

lượng m có thể trượt không ma sát dọc theo hai thanh ray

song song, các ray hợp với mặt phẳng ngang, góc Đầu

dưới của hai ray nối với một tụ điện C Hệ thống đặt trong

một từ trường thẳng đứng hướng lên Khoảng cách giữa

hai ray là l Bỏ qua điện trở của mạch Tính gia tốc chuyển

động của thanh MN [6].

Hướng dẫn giải

- Khi thanh chuyển động, suất điện động cảm ứng bằng:

- Điện tích trên tụ điện:

- Cường độ dòng điện xuất hiện trong mạch:

- Từ định luật II Niu-tơn ta có:

Vậy: Gia tốc chuyển động của thanh MN là

Bài 6: Đầu trên của hai thanh kim loại thẳng, song song cách

nhau một đoạn l đặt trong mặt phẳng thẳng đứng nối với hai

bản tụ của tụ điện có điện dung C Tụ có hiệu điện thế đánh

thủng là UT Hệ thống được đặt trong một từ trường đều có véc

tơ cảm ứng từ nằm ngang vuông góc với mặt phẳng hai

thanh như hình Một thanh kim loại khác MN cũng có chiều

dài l trượt từ đỉnh hai thanh kia xuống dưới với vận tốc ban đầu Cho rằng trongquá trình trượt thanh MN luôn tiếp xúc điện và vuông góc với hai thanh kim loại Giảthiết các thanh kim loại đủ dài và bỏ qua điện trở của mạch điện, ma sát không đángkể