- Khi một khối kim loại chuyển động trong một từ trường hoặc được đặt trong một từ trường biến thiên thì trong khối kim loại xuất hiện dòng điện cảm ứng gọi là dòng điện Fu-cô.. + Mọi [r]
Trang 1Ch-¬ng V: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
1 Tõ th«ng qua diƯn tÝch S: Φ = BS.cosα ;
*Đơn vị của từ thơng là Vê be – Kí hiệu là: Wb
Với: + B : độ lớn cảm ứng từ (T)
)
+ n;B ;
+ n: là véc tơ pháp tuyến của diện tích S
* Từ thơng riêng qua ống dây cĩ dịng điện i : Li (Wb)
l
(Độ tự cảm của ống dây cĩ đơn vị là Hen ri- Kí hiệu là H )
)
*Ý nghĩa của từ thơng: từ thơng gửi qua một diện tích S chỉ số đường sức từ xuyên qua diện tích đĩ
*Ví dụ 1: Một khung dây phẳng cĩ diện tích 12cm 2 đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 5.10 -2
T, Gĩc tạo bởi vecto cảm ứng từ và vecto pháp tuyến khung dây là 60 0 Tính độ lớn từ thơng qua khung?
Tĩm tắt:
S=12cm2=12.10-4m2 Độ lớn từ thơng qua khung
B = 5.10-2T Φ = BS.cosα = 5.10-2 12.10-4.cos600=3.10-5(Wb)
600
Φ =?
*Ví dụ 2: Ống dây hình trụ cĩ lõi chân khơng , chiều dài 20cm, gồm1000 vịng, diện tích mỗi vịng
S= 1000cm 2
a Tính độ tự cảm của ống dây ?
b Dịng điện qua ống dây là 5A tính từ thơng riêng gửi qua ống dây ?
Tĩm tắt:
N=1000 vịng
4 10 4 10 0,1 0, 628
0, 2
N
l
S= 1000cm2=0,1m2 b Từ thơng riêng của khung
a L= ? Φ =L.i=0,628.5 =3,14 (Wb)
b Φ =?
2 Hiện tượng cảm ứng điện từ
- Mỗi khi từ thơng qua mạch kín (C) biến thiên thì trong mạch kín (C) xuất hiện một dịng điện gọi là dịng điện
cảm ứng Hiện tượng xuất hiện dịng điện cảm ứng trong (C) gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ
3 Định luật Lenzt xác định chiều dịng điện cảm ứng:
- Dịng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín cĩ chiều sao cho từ trường cảm ứng cĩ tác dụng chống lại
nguyên nhân sinh ra nĩ
Trang 2- Khi từ thông qua (C) biến thiên do kết quả của một chuyển động nào đó thì từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói trên
*Suất điện động cảm ứng: c
t
(V) +: độ biến thiên từ thông
+t: thời gian biến thiên từ thông
*Ví dụ 3: Một vòng dây dẫn tròn có diện tích 0,4m 2 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 0,25s thì suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây là bao nhiêu?
Tóm tắt:
S=0,4m 2 Suất điện động cảm ứng trong vòng dây:
3, 2
0, 25
c
V
B’ = 1,4T
t
?
c
4 Hiện tượng tự cảm: là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ
thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của chính cường độ dòng điện trong mạch
t
5 N¨ng l-îng tõ tr-êng trong èng d©y: 2
2
1
Li
*Ví dụ 4: Ống dây hình trụ có lõi chân không có độ tự cảm 0,628H
a Dòng điện qua ống dây tăng đều từ 0 đến 5A trong 0,1s ; tính suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây
b Khi dòng điện trong ống dây đạt giá trị 5A tính năng lượng từ tích lũy trong ống dây lúc này?
Giải:
a Suất điện động tự cảm ứng
0,1
c
i
b Năng lượng từ tích lũy trong ống dây khi i=5A
Trang 3
6 Dòng điện Fu-cô
- Khi một khối kim loại chuyển động trong một từ trường hoặc được đặt trong một từ trường biến thiên thì trong khối kim loại xuất hiện dòng điện cảm ứng gọi là dòng điện Fu-cô
+ Mọi khối kim loại chuyển động trong từ trường đều chịu tác dụng của lực hãm điện từ Tính chất này được
ứng dụng trong các bộ phanh điện từ của những ô tô hạng nặng và công tơ điện
+ Khối kim loại chuyển động trong từ trường hoặc đặt trong từ trường biến thiên sẽ nóng lên Tính chất này
được ứng dụng trong các lò cảm ứng để nung nóng kim loại
+ Để giảm tác dụng nhiệt của dòng Fu-cô người ta tăng điện trở của khối kim loại bằng cách khoét lỗ trên khối kim loại hoặc thay khối kim loại nguyên vẹn bằng một khối gồm nhiều lá kim loại xếp liền nhau, cách
điện đối với nhau (động cơ điện, máy phát điện, máy biến áp)
Bài tập ôn tập chương cảm ứng điện từ
1: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng khi cho nam châm dịch chuyển lại gần hoặc ra
xa vòng dây kín:
2: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng ngay khi nam châm đang đặt thẳng đứng tại
tâm vòng dây ở trên bàn thì bị đổ:
3: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng khi cho cả nam châm và vòng dây dịch chuyển,
với v1 = v2:
4: Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong vòng dây khi nhìn vào mặt trên trong trường
hợp cho nam châm rơi thẳng đứng xuyên qua tâm vòng dây giữ cố định như hình vẽ:
A Lúc đầu dòng điện cùng kim đồng hồ, khi nam châm xuyên qua đổi chiều ngược kim đồng hồ
B Lúc đầu dòng điện ngược kim đồng hồ, khi nam châm xuyên qua đổi chiều cùng kim đồng hồ
C không có dòng điện cảm ứng trong vòng dây
D Dòng điện cảm ứng cùng kim đồng hồ
5: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng:
6: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng:
v
Ic
ư
C
B
Ic
ư
A
Ic
Icư=0
0
v
Icư
A
N
S
v
Icư
B
N
S
v
Icư
S
Icư =0
v
S
v 1
Ic
ư
C
v 1
B
Ic
ư
v1
A
Ic
Icư= 0
N
S
v
Icư
B giảm vòng dây cố định
D
v
Ic
ư
B
I1
Ic
ư
C
R tăng
A
v
Ic
ư
A
I1
Ic
ư
B
R giảm
A
A
Ic
ư
C
R giảm
Ic
ư
A
R tăng
A
A
Icư=0
D
R tăng
Trang 47: Khi cho nam châm xuyên qua vòng dây treo như hình vẽ thì chúng tương tác:
B Ban đầu hút nhau, khi xuyên qua rồi thì đẩy nhau
C.Ban đầu đẩy nhau, khi xuyên qua rồi thì hút nhau
D hút nhau
8: Khi cho khung dây kín chuyển động ra xa dòng điện thẳng dài I1
như hình vẽ thì chúng tương tác:
9: Tương tác giữa hai đoạn dây thẳng MN và PQ ở hình vẽ bên là:
10: Cho dòng điện thẳng cường độ I không đổi Khung dây dẫn hình chữ nhật MNPQ đặt sát
dòng điện thẳng, cạnh MQ trùng với dòng điện thẳng như hình vẽ Hỏi khi nào thì trong khung dây có
dòng điện cảm ứng:
11.Một khung dây phẳng có diện tích 12cm2 đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 5.10-2T, mặt
12: Một hình chữ nhật kích thước 3cm 4cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10-4T,
13: Một hình vuông cạnh 5cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 4.10-4T, từ thông qua
14: 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 0,1s:ξ = 3V
B trong khoảng thời gian 0,1 đến 0,2s:ξ = 6V
C trong khoảng thời gian 0,2 đến 0,3s:ξ = 9V
D.trong khoảng thời gian 0 đến 0,3s:ξ = 4V
15: Một khung dây phẳng diện tích 20cm2 gồm 100 vòng đặt trong từ trường đều B = 2.10-4T, véc tơ cảm ứng
Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung trong thời gian từ trường biến đổi:
16: 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 suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung
v
I1
A
R tăng
M
P
Q
N
I
P Q
0 0,1 0,2 0,3
0,
6
1,
2
t(s) Φ(Wb)
2,4.10-3
t(s) B(T)
Trang 5kể từ t = 0 đến t = 0,4s:
17: Một vòng dây phẳng có diện tích 80cm2 đặt trong từ trường đều B = 0,3.10-3T véc tơ cảm
s Trong Thời gian đó suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung là:
18: Một hình vuông cạnh 5cm được đặt trong từ trường đều B = 0,01T Đường sức từ vuông góc với mặt phẳng
xuất hiện trong khung là:
19: 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 0,25s thì suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây là:
Tự luận :
20.Tính độ tự cảm của ống dây, biết sau khoảng thời gian t = 0,01 s dòng điện trong mạch tăng từ 1A đến 2,5A và suất điện động tự cảm là 30V
21.Một ống dây có độ tự cảm L = 0,5 H, điện trở R = 4 Muốn tích luỹ một năng lượng từ trường 200 J trong ống dây thì phải cho dòng điện có cường độ bao nhiêu đi qua ống dây đó? Khi đó công suất nhiệt của ống dây
là bao nhiêu?
22.Cường độ dòng điện trong một ống dây giảm từ 12(A) xuống 8(A) thì năng lượng từ trường của ống dây
giảm đi 2(J) Tính năng lượng từ trường của ống dây trong hai trường hợp đó
23.Một ống dây dài có =31,4cm , N = 1000 vòng , diện tích mỗi vòng S = 10cm2 , có dòng điện I = 2A đi qua
a Tính từ thông qua mỗi vòng
b Tính suất điện động tự cảm trong ống dây khi ngắt dòng điện trong thời gian 0,1s
c Tính độ tự cảm của cuộn dây
24.Ống dây hình trụ có lõi chân không , chiều dài 20cm, có 1000 vòng, diện tích mỗi vòng S= 1000cm2
a Tính độ tự cảm của ống dây
b Dòng điện qua ống dây tăng đều từ 0 đến 5A trong 0,1s ; tính suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây
c Khi dòng điện trong ống dây đạt giá trị 5A tính năng lượng từ tích lũy trong ống dây lúc này?
25.Một cuộn dây có L= 3H được nối với một nguồn E=6V; r= 0 Hỏi sau bao lâu tính từ lúc nối vào nguồn
điện ,cường độ dòng điện tăng đến giá trị 5A? Giả sử cường độ dòng điện tăng đều theo thời gian