Chuyên đề bài tập về Từ thông và Suất điện động cảm ứng năm 2019

Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong thời gian từ trường biến đổi. Tính suất điện động cảm ứng trung bình trong cuộn dây.. Lời giải: Suất điện động cảm ứng xuất[r]

CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP VỀ TỪ THÔNG –

SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG

Năm học: 2019-2020

1 Từ thông

Từ thông qua diện tích S đặt trong từ trường:  NBScos

Trong đó:  : từ thông qua mạch kín (Wb)

S: diện tích của mạch ( 2

m )

B: cảm ứng từ gửi qua mạch (T)

 B n,

 , n là pháp tuyến của mạch kín

N: số vòng dây của mạch kín

- Tùy thuộc vào góc  mà từ thông có thể có giá trị âm hoặc dương:

+) khi 0   90 cos0 thì  dương

+) Khi 90   180 cos0 thì  âm

+) Khi 90 cos0 thì  0

+) Khi  0 cos1 thì max BS

+) Khi 180 cos  1 thì min  BS

    

2 Suất điện động cảm ứng trong khung dây





+) e C là suất điện động cảm ứng (V)

+)

t



 là tốc độ biến thiên từ thông

Wb s

  hoặc (V)

- Chú ý:

+) Nếu B biến thiên thì  S.cos B S.cos B2B1

Nếu S biến thiên thì  B.cos  S B.cos S2S1

Nếu  biến thiên thì  B S .cosB S .cos2cos1

+) Khi nói mặt phẳng khung dây hợp với cảm ứng từ B một góc  thì 90

+) Cường độ dòng điện cảm ứng qua mạch kín: C

C

e i R

 với R là điện trở khung dây

3 Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Một khung dây phẵng diện tích 20 cm , gồm 10 vòng được đặt trong từ trường đều Véc tơ cảm 2

ứng từ làm thành với mặt phẵng khung dây góc 30° và có độ lớn bằng 4

2.10 T Người ta làm cho từ trường giảm đều đến 0 trong thời gian 0,01 s Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong thời

gian từ trường biến đổi

Lời giải:

2.10

c

NBS n B







Ví dụ 2: Cuộn dây có N = 100 vòng, diện tích mỗi vòng S = 300 cm có trục song song với B của từ 2

trường đều, B = 0,2 T Quay đều cuộn dây để sau  t 0,5s, trục của nó vuông góc với B Tính suất điện

động cảm ứng trung bình trong cuộn dây

Lời giải:

+) Ban đầu:

Trục của vòng dây song song với B nên:1  n B; 0

Từ thông qua N vòng dây lúc đầu:  1 NBScos1 NB S1

+) Lúc sau:

Trục của vòng dây vuông góc với B nên: 2  n B; 90

Từ thông qua N vòng dây lúc sau:  2 NBScos2 0

Độ biến thiên từ thông:         2 1 1 NBS

Độ lớn suất điện động:

4

100.0, 2.300.10

1, 2 0,5

NBS





Ví dụ 3: Một ống dây hình trụ dài gồm N = 1000 vòng dây, diện tích mỗi vòng dây S = 100 2

cm Ống dây

có R = 16 , hai đầu nối đoản mạch và được đặt trong từ trường đều: vectơ cảm ứng từ B song song với

trục của hình trụ và độ lớn tăng đều 0,04 T/s Tính công suất tỏa nhiệt trong ống dây

Lời giải:

Từ thông qua ống dây:  NBScos 0 NBS

Tốc độ biến thiên từ thông: NBS B

NS



Độ lớn suất điện động trong khung dây:

1000 100.10 0, 04 0, 4

B



Dòng điện cảm ứng trong ống dây: 0, 4 1  

16 40

c

e

R

Công suất tỏa nhiệt trên R: 2 1 2  

.16 0, 01 40

Pi R   W

 

Ví dụ 4: Vòng dây đồng  8 

1, 75.10 .m

    đường kính d = 20 cm, tiết diện S0 5 2

mm đặt vuông góc

với B của từ trường đều Tính độ biến thiên B

t



 của cảm ứng từ khi dòng điện cảm ứng trong vòng dây là

I = 2A

Lời giải:

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây có độ lớn:

B

4



Điện trở của vòng dây:

R



Cường độ dòng điện cảm ứng qua vòng dây:

2

0 0

4

4

d B

I

d

S













 

8 6

4 4.1, 75.10 2

0,14 5.10 0, 2

T s

t S d





Ví dụ 5: Một khung dây cứng, phẳng diện tích 25cm , gồm 10 2

vòng dây Khung dây được đặt trong từ trường đều Khung dây

nằm trong mặt phẳng như hình vẽ Cảm ứng từ biến thiên theo

thời gian theo độ thị như hình bên

a) Tính độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ lúc t = 0

đến t = 0,4s

b) Xác định giá trị của suất điện động cảm ứng trong khung

c) Tìm chiều của dòng điện cảm ứng trong khung

Lời giải:

a) Độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ lúc t10 đến t2 0, 4s

0 2, 4.10







Độ biến thiên cảm ứng từ: 3 

2 1 2, 4.10

Khung dây vuông góc với mặt phẳng khung dây nên:   n B; 0

Độ biến thiên từ thông qua khung dây:

.cos 10 2, 4.10 25.10 6.10

Vậy từ thông giảm một lượng 5 

6.10 Wb

b) Suất điện động cảm ứng trong khung dây: 4 

1,5.10

c

t





  

c) Vì từ thông giảm nên vecto cảm ứng từ B c cùng chiều với cảm ứng từ B Áp dụng quy tắc nắm bàn tay

phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng là chiều kim đồng hồ (hình vẽ)

Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên

danh tiếng

các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học

PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn

II Khoá Học Nâng Cao và HSG

- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Toán Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho các em HS THCS lớp 6,

7, 8, 9 yêu thích môn Toán phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ thi HSG

học sinh các khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam

Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn cùng đôi HLV đạt thành

tích cao HSG Quốc Gia

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn

học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi miễn phí

từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn Toán- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online cùng Chuyên Gia

HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí HOC247 TV kênh Video bài giảng miễn phí