3 02 bài tập về từ thông và cảm ứng điện từ

Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong thời gian từ trường biến đổi.. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung trong thời gian từ trường biến đổi: A.. Khi c

Dạng 2: Bài tập về Từ thông – Suất điện động cảm ứng

1 Từ thông

- Từ thông qua diện tích S đặt trong từ trường:  = Bscosα

Từ thông qua khung dây có N vòng dây:  = NBScosα

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

S: diện tích của mạch (m2) B: cảm ứng từ gửi qua mạch (T)

, là pháp tuyến của mạch kín

 B, n

   

n N: số vòng dây của mạch kín

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

+) Khi 0o   90ocos 0thì Φ dương

+) Khi 90o   180o cos 0 thì Φ âm

+) Khi α = 90o cos 0 thì Φ = 0

+) Khi α = 0o cos 1 thì Φmax = BS

+) Khi α = 180ocos  1 thì Φmin = -BS

 BS  BS

2 Suất điện động cảm ứng trong khung dây





+) eC là suất điện động cảm ứng (V)

+) là tốc độ biến thiên từ thông hoặc (V)

t





Wb s

- Lưu ý:

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

Nếu S biến thiên thì  B.cos S B.cos S     2S1

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

+) Khi nói mặt phẳng khung dây hợp với cảm ứng từ một góc  thì B

90

   

+) Cường độ dòng điện cảm ứng qua mạch kín: C với R là điện trở khung dây.

C

e i R



Ví dụ 1 [ĐVH]: Một khung dây phẵng diện tích 20 cm2, gồm 10 vòng được đặt trong từ trường đều Véc tơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẵng khung dây góc 300 và có độ lớn bằng 2.10-4 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:

02 BÀI TẬP VỀ TỪ THÔNG VÀ CẢM ỨNG TỪ

Ta có:   4

c

0 NBScos n, B







 

Ví dụ 2 [ĐVH]: Cuộn dây có N = 100 vòng, diện tích mỗi vòng S = 300 cm2 có trục song song với B  của từ trường đều, B = 0,2 T Quay đều cuộn dây để sau ∆t = 0,5 s, 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:  

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

Lúc sau:

+) Trục của vòng dây vuông góc với B 

nên:   0

     +) 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

NBS 100.0, 2.300.10





Vậy: Suất điện động cảm ứng trung bình trong cuộn dây là 1,2 V

Ví dụ 3 [ĐVH]: Một ống dây hình trụ dài gồm N = 1000 vòng dây, diện tích mỗi vòng dây S = 100 cm2 Ống dây có R = 16 Ω, hai đầu nối đoản mạch và được đặt trong từ trường đều: vectơ cảm ứng từ song B 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 00 NBS

+) Tốc độ biến thiên từ thông: NBS B

NS



+) Độ lớn suất điện động trong khung dây:

 4  

B

e NS 1000 100.10 0,04 0, 4 V



+) Dòng điện cảm ứng trong ống dây: c  

e 0, 4 1

+) Công suất tỏa nhiệt trên R: 2 1 2  

P i R 16 0,01 W

40

 

 

Ví dụ 4 [ĐVH]: Vòng dây đồng  1,75.108.m đường kính d = 20 cm, tiết diện S0 = 5 mm2 đặt vuông góc với của từ trường đều Tính độ biến thiên Δ

Δ

B

t của cảm ứng từ khi dòng điện cảm ứng

B

trong vòng dây là I = 2A

Lời giải:

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

2

Điện trở của vòng dây:

R



   

Cường độ dòng điện cảm ứng qua vòng dây:

2

0

0

d

S





 

 (T/s)

8 6

B 4 I 4.1,75.10 2

0,14

t S.d 5.10 0, 2







Ví dụ 5 [ĐVH]: Một khung dây cứng, phẳng diện tích 25 cm2,

gồm 10 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 đồ 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

Từ đồ thị ta có : 3 

t 0 B 2, 4.10 T

t 0, 4s B 0









+) Độ biến thiên cảm ứng từ: 3 

B B B 2, 4.10 T

+) Khung dây vuông góc với mặt phẳng khung dây nên :   n; B  0

+) Độ biến thiên từ thông qua khung dây:

N B S.cos 10 2, 4.10 25.10 1 6.10 Wb

+) Vậy từ thông giảm một lượng  6.105Wb

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

c

t





 c) Vì từ thông giảm nên vecto cảm ứng từ cảm ứng Bc cùng chiều với cảm ứng từ Áp dụng quy tắc

B



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

BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Câu 1 [ĐVH]: Một hình vuông cạnh 5 cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 4.10-4T, từ thông qua hình vuông đó bằng 10-6 Wb Tính góc hợp bởi véctơ cảm ứng từ và véc tơ pháp tuyến của hình vuông đó:

Câu 2 [ĐVH]: Một khung dây phẳng diện tích 20 cm2 gồm 100 vòng đặt trong từ trường đều

B = 2.10-4T, véc tơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung một góc 300 Người ta giảm đều từ trường đến không trong khoảng thời gian 0,01s Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung trong thời gian

từ trường biến đổi:

A 10-3V B 2.10-3V C 3.10-3V D 4.10-3V

Câu 3 [ĐVH]: 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 độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ

t = 0 đến t = 0,4s:

A ΔΦ = 4.10-5Wb B ΔΦ = 5.10-5Wb

C ΔΦ = 6.10-5Wb D ΔΦ = 7.10-5Wb

Câu 4 [ĐVH]: Một khung dây cứng phẳng diện tích 25 cm2 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

kể từ t = 0 đến t = 0,4 (s):

A 10-4V B 1,2.10-4V

C 1,3.10-4V D 1,5.10-4V

Câu 5 [ĐVH]: Một vòng dây đặt trong từ trường đều B = 0,3 T Mặt phẳng vòng dây vuông góc với đường sức từ Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây nếu đường kính vòng dây giảm từ

100 cm xuống 60 cm trong 0,5 (s):

Câu 6 [ĐVH]: Một hình vuông cạnh 5cm được đặt trong từ trường đều B = 0,01 T Đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung Quay khung trong 10-3 s để mặt phẳng khung dây song song với đường sức từ Suất điện động trung bình xuất hiện trong khung là:

Câu 7 [ĐVH]: Một khung dây phẳng có diện tích 12 cm2 đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 5.10-2

T, mặt phẳng khung dây hợp với đường cảm ứng từ một góc 300 Tính độ lớn từ thông qua khung:

A 2.10-5Wb B 3.10-5Wb C 4 10-5Wb D 5.10-5Wb

Câu 8 [ĐVH]: Một khung dây có diện tích 5cm2 gồm 50 vòng dây Đặt khung dây trong từ trường đều

có cảm ứng từ B và quay khung theo mọi hướng Từ thông qua khung có giá trị cực đại là 5.10-3 Wb Cảm ứng từ B có giá trị nào ?

Câu 9 [ĐVH]: Một vòng dây phẳng có diện tích 80cm2 đặt trong từ trường đều B = 0,3.10-3T véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng vòng dây Đột ngột véc tơ cảm ứng từ đổi hướng trong 10-3 s Trong Thời gian đó suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung là:

0 0,4

2,4.10 -3

t(s) B(T)

0 0,4

2,4.10 -3

t(s) B(T)

Câu 10 [ĐVH]: Một khung dây hình tròn bán kính 20 cm nằm toàn bộ trong một từ trường đều mà các đường sức từ vuông với mặt phẳng vòng dây Trong thời gian t cảm ứng từ tăng từ 0,1 T đến 1,1 T thì trong khung dây có một suất điện động không đổi với độ lớn là 0,2 V Thời gian t đó là

Câu 11 [ĐVH]: Một khung dây dẫn điện trở 2 Ω hình vuông cạch 20 cm nằm trong từ trường đều các

cạnh vuông góc với đường sức Khi cảm ứng từ giảm đều từ 1 T về 0 trong thời gian 0,1 (s) thì cường

độ dòng điện trong dây dẫn là

Câu 12 [ĐVH]: Một cuộn dây có 400 vòng, điện trở 4Ω, diện tích mỗi vòng là 30cm2 đặt cố định trong

từ trường đều, véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng tiết diện cuộn dây, hai đầu cuộn dây nối với nhau thành mạch kín Tốc độ biến thiên cảm ứng từ qua mạch là bao nhiêu để cường độ dòng điện trong mạch là 0,3A:

Câu 13 [ĐVH]: Một hình chữ nhật kích thước 3cm x 4cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10-4T, véc tơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng một góc 300 Tính từ thông qua hình chữ nhật đó:

A 2.10-7Wb B 3.10-7Wb C 4 10-7Wb D 5.10-7Wb

Câu 14 [ĐVH]: Một vòng dây diện tích S đặt trong từ trường có cảm ứng từ B, mặt phẳng khung dây

hợp với đường sức từ góc α Góc α bằng bao nhiêu thì từ thông qua vòng dây có giá trị BS:

2

 

Câu 15 [ĐVH]: Từ thông qua một khung dây biến đổi, trong khoảng thời gian 0,2 (s) từ thông giảm từ 1,2 (Wb) xuống còn 0,4 (Wb) Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung có độ lớn bằng:

A 6 (V) B 4 (V) C 2 (V) D 1 (V).

Câu 16 [ĐVH]: 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 0,25 (s) thì suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây là:

Câu 17 [ĐVH]: Một khung dây hình vuông cạnh 20 cm nằm toàn độ trong một từ trường đều và vuông góc với các đường cảm ứng Trong thời gian 1/5 s, cảm ứng từ của từ trường giảm từ 1,2 T về 0 Suất điện động cảm ứng của khung dây trong thời gian đó có độ lớn là

Câu 18 [ĐVH]: Một khung dây phẳng, diện tích 20 (cm2), gồm 10 vòng dây đặt trong từ trường đều Vectơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẳng khung dây một góc 300 và có độ lớn B = 2.10-4 (T) Người

ta làm cho từ trường giảm đều đến không trong khoảng thời gian 0,01 (s) Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong khoảng thời gian từ trường biến đổi là:

A 3,46.10-4 (V) B 0,2 (mV) C 4.10-4 (V) D 4 (mV).

Câu 19 [ĐVH]: 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 0,1 (s): E = 3V

B trong khoảng thời gian 0,1 đến 0,2 (s): E = 6V

C trong khoảng thời gian 0,2 đến 0,3 (s): E = 9V

D trong khoảng thời gian 0 đến 0,3 (s): E = 4V

Câu 20 [ĐVH]: Vòng dây kim loại diện tích S,hợp với vectơ cảm ứng

từ một góc 300, cho biết cường độ của cảm ứng từ biến thiên theo thời

gian như đồ thị, suất điện động cảm ứng sinh ra có giá trị là

2

2

S

Câu 21 [ĐVH]: Một khung dây được đặt cố định trong từ trường đều mà cảm ứng từ có độ lớn ban đầu xác định Trong thời gian 0,2 (s) từ trường giảm đều về 0 thì trong thời gian đó khung dây xuất hiện suất điện động với độ lớn 100 mV Nếu từ trường giảm đều về 0 trong thời gian 0,5 (s) thì suất điện động trong thời gian đó là

Câu 22 [ĐVH]: Chọn phát biểu đúng: Một khung dây phẳng đặt trong từ trường đều nhưng biến đổi theo thời gian các đường sức từ nằm trong mặt phẳng của khung Trong 0,1 (s) đầu cảm ứng từ tăng từ

10 μT đến 20 μT; 0,1 (s) tiếp theo cảm ứng từ tăng từ 20 μT đến 30 μT So sánh suất điện động cảm ứng trong khung dây ta có

A ec1 = 2ec2 B ec1 = ec2 C ec1 = 3ec2 D ec1 = 4ec2

Câu 23 [ĐVH]: Khung dây có tiết diện 30cm2 đặt trong từ trường đều B = 0,1T Mặt phẳng khung dây vuông góc với đường cảm ứng từ Trong các trường hợp nào suất điện động cảm ứng trong mạch bằng nhau:

(I) quay khung dây trong 0,2 (s) để mặt phẳng khung song song với đường cảm ứng từ

(II) giảm từ thông xuống còn một nửa trong 0,2 (s)

(III) tăng từ thông lên gấp đôi trong 0,2 (s)

(IV) tăng từ thông lên gấp ba trong 0,3 (s)

A (I) và (II) B (II) và (III) C (I) và (III) D (III) và (IV)

Câu 24 [ĐVH]: Dây dẫn thứ nhất có chiều dài L được quấn thành một vòng sau đó thả một nam châm rơi vào vòng dây Dây dẫn thứ hai cùng bản chất có chiều dài 2L được quấn thành 2 vòng sau đó cũng thả nam châm rơi như trên So sánh cường độ dòng điện cảm ứng trong hai trường hợp thấy:

A I1 = 2I2 B I2 = 2I1 C I1 = I2 = 0 D I1 = I2 ≠ 0

Câu 25 [ĐVH]: Một khung dây hình chữ nhật có chiều dài 2 dm ,chiều rộng 1,14dm , đặt trong từ

trường đều B, vectơ vuông góc với mặt phẳng khung Cho B = 0,1T Xác định chiều IB c và độ lớn của suất điện động cảm ứng Ec xuất hiện trong khung dây khi người ta uốn khung dây nói trên thành một vòng dây hình tròn ngay trong từ trường đều nói trên trong thời gian một phút

A Chu vi mạch điện không đổi nên từ thông qua mạch không biến thiên, Ec = 0

B Ic cùng chiều kim đồng hồ ; Ec = 14μV

C Ic cùng chiều kim đồng hồ ; Ec = 1,4 V

D Ic ngược chiều kim đồng hồ ; Ec = 0,86V