BÀI tập Cảm ứng từ và vật liệu từ

Bài tập về phần cảm ứng từ, vật liệu từ, dùng cho sinh viên năm 1 2 hệ đào tạo đại học, cao đẳng hoặc học sinh lớp 12..............................................................................................................................................................

BÀI TẬP CHƯƠNG 3 – CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

Dạng 1: Từ thông

Câu 1: Một hình vuông cạnh 10 cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10-4 T, 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?

………

Câu 2: Một khung dây phẳng có diện tích 10 cm2 đặt trong từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ B = 5.10-2

T, mặt phẳng khung dây hợp với đường cảm ứng từ một góc 300 Độ lớn từ thông qua khung là

………

Dạng 2: Hiện tượng cảm ứng điện từ

+ Biểu thức suất điện động cảm ứng: e c d '

dt



2.1 Lý thuyết và hiện tượng

Câu 1: Biểu thức của suất điện động cảm ứng là

dt



 

B.e c d

dt



dt

 

D e c

t









Câu 2: Đơn vị của suất điện động cảm ứng

2.2 Biểu thức suất điện động

' sin





Câu 1: Từ thông qua một vòng dây dẫn là 2.10 2  

cos 100

3





  Biểu thức của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây này là

………

Câu 2: Một khung dây dẫn hình chữ nhật có 100 vòng, diện tích mỗi vòng 600 cm2, quay đều quanh trục đối xứng của khung với vận tốc góc 180 vòng/phút trong một từ trường đều có cảm ứng từ bằng 0,4 T Trục quay vuông góc với các đường cảm ứng từ Chọn gốc thời gian lúc vectơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây ngược hướng với vectơ cảm ứng từ Biểu thức suất điện động cảm ứng trong khung là

………

2.3 Suất điện động cảm ứng khi từ thông biến thiên

t

Câu 1: Từ thông qua một khung dây biến đổi, giảm từ 1,6 Wb xuống còn 0,8 Wb trong khoảng thời gian

0,2 s Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung có độ lớn bằng:

………

2.4 Suất điện động cảm ứng trong trường hợp từ trường biến thiên

+ Xác định: 1 & 2 2 1 N B S cos + ADCT: e c

t

Câu 1: Một vòng dây dẫn tròn có diện tích 0,6 m2 đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,8 T, véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng vòng dây Nếu cảm ứng từ tăng đến 1,4 T trong thời gian 0,25 s thì suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây là

………

Câu 2: Một khung dây phẳng diện tích 20 cm2 có 100 vòng đặt trong từ trường đều B = 4.10-4 T, 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 0,05 s Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung trong thời gian từ trường biến đổi là

Câu 3: Một khung dây cứng phẳng diện tích 25 cm2 có 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 s đến t = 0,4 s?

………

2.5 Suất điện động cảm ứng trong trường hợp diện tích biến thiên

+ Xác định: S1 & S2 2 1 N B S cos + ADCT: e c

t

Câu 1: Một vòng dây đặt trong từ trường đều B = 0,3 T Mặt phẳng vòng dây vuông góc với đường sức từ

Nếu đường kính vòng dây giảm từ 100 cm xuống 50 cm trong 0,5 s thì suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây là

………

2.6 Suất điện động cảm ứng trong trường hợp thay đổi góc

+ Xác định: 1 & 2 2 1 N B S cos 2 cos 1 + ADCT: e c

t

Câu 1: Một hình vuông cạnh 10 cm được đặt trong từ trường đều B = 0,02 T Đường sức từ vuông góc với

mặt phẳng khung Quay khung trong 10-4 s để mặt phẳng khung dây song song với đường sức từ Suất điện động trung bình xuất hiện trong khung là

………

Dạng 3: Suất điện động trên thanh chuyển động trong từ trường đều

+ ADCT: e c Blv.sin với B v;

0 0,4

2,4.10 -3

t(s) B(T)

Câu 1: Một thanh dẫn điện dài 10 cm chuyển động tịnh tiến trong từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ B =

6.10-4 T, với vận tốc 3 m/s, véctơ vận tốc của thanh vuông góc với véc tơ cảm ứng từ Tính suất điện động cảm ứng trong thanh:

………

Câu 2: Một thanh dẫn điện dài 10 cm được nối hai đầu của nó với hai đầu của một đoạn mạch điện có điện

trở 0,2 Ω Cho thanh tịnh tiến trong từ trường đều B = 0,08 T với vận tốc 7 m/s có hướng vuông góc với các đường cảm ứng từ Biết điện trở của thanh không đáng kể, cường độ dòng điện trong mạch là

………

Dạng 4: Tính điện lượng chạy qua dây và nhiệt tỏa ra khi có hiện tượng cảm ứng

+ Xác định: 1 & 2 2 1 N B S cos

c

e

+ Mặt khác: i q 2

t

+ Giải (1) và (2) suy ra: q

Câu 1: Trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,4 T người ta đặt một ống dây có N = 300 vòng Điện

trở của ống dây R = 40 Ω, tiết diện ngang của mỗi vòng dây là S = 10 cm2 Ống dây được đặt sao cho trục của nó hợp với phương của từ trường một góc α = 600 Tìm điện lượng q chạy qua ống dây khi từ trường giảm về không?

………

Dạng 5: Dòng điện Phu cô

Câu 1: Chọn một đáp án sai khi nói về dòng điện Phucô:

A Hiện tượng xuất hiện dòng điện Phucô là hiện tượng cảm ứng điện từ

B Chiều của dòng điện Phucô cũng được xác định bằng định luật Jun – Lenxơ

C Dòng điện Phucô trong lõi sắt của máy biến thế là dòng điện có hại

D Dòng điện Phucô có tính chất xoáy

Câu 2: Chọn một đáp án sai khi nói về dòng điện Phucô:

A nó gây hiệu ứng tỏa nhiệt trong máy biến áp

B dùng để nấu chảy kim loại trong các lò điện cảm ứng

C trong công tơ điện có tác dụng làm cho đĩa ngừng quay nhanh khi khi ngắt thiết bị dùng điện

D là dòng điện luôn có hại

Dạng 6: Hệ số tự cảm

+ Trường hợp ống dây:

2 0

N

l



Trong đó: L – hệ số tự cảm ông dây (H)

μ – độ từ thẩm của môi trường

N – Số vòng quấn trên ống dây (vòng)

S – Tiết diện ống dây (m 2 )

l – chiều dài ống dây (m)

Câu 1: Một ống dây thẳng có N vòng, chiều dài l, tiết diện S, biểu thức hệ số tự cảm của ống dây là

A

2 0

N

l



l



l



2

N

l



Câu 2 Đơn vị của hệ số tự cảm là

Câu 3: Một ống dây không chứa lõi sắt (đặt trong không khí) dài 50 cm, tiết diện ngang của ống là 10 cm2

có 60 vòng Hệ số tự cảm của ống dây là

………

Câu 4: Một ống dây có 400 vòng được cuốn trên độ dài 10 cm Tiết diện ngang của ống bằng 9 cm2 Trong ống dây có lõi sắt với độ từ thẩm μ = 400 Hệ số tự cảm L của ống dây là

………

Câu 5: Cho dòng điện 10 A chạy qua một ống dây thẳng thì từ thông qua ống dây là 8.10- 2 Wb Độ tự cảm của ống dây là

………

Câu 6: Ống dây 1 có cùng tiết diện với ống dây 2 nhưng chiều dài và số vòng dây của ống dây 1 đều nhiều

hơn gấp đôi so với ống dây 2 Tỉ số hệ số tự cảm của ống dây1 với ống dây 2 là

………

Dạng 7: Hiện tượng tự cảm và suất điện đông tự cảm

7.1 Hiện tượng

Câu 1: Suất điện động tự cảm của mạch điện tỉ lệ với

A điện trở của mạch B từ thông cực đại qua mạch

C từ thông cực tiểu qua mạch D tốc độ biến thiên cường độ dòng điện qua mạch

Câu 2: Cho mạch điện như hình vẽ Chọn đáp án đúng khi đóng khóa K:

A đèn (1) sáng ngay lập tức, đèn (2) sáng từ từ

B đèn (1) và đèn (2) đều sáng lên ngay

C đèn (1) và đèn (2) đều sáng từ từ

D đèn (2) sáng ngay lập tức, đèn (1) sáng từ từ

7.2 Suất điện động tự cảm

1

2

R

L

K

E

+ Biểu thức suất điện động tự cảm: e tc L di Li'

dt

+ Tính độ lớn: e tc L i

t



 



+ Lưu ý công thức khác của hệ số tự cảm: 2

Câu 1: Biểu thức của suất điện động tự cảm trong ống dây là

dt

  B e tc  Li C e tc L di

dt

dt

 

Câu 2: Một mạch điện có dòng điện chạy qua biến đổi theo thời gian, đồ thị biểu diễn

dòng điện như hình vẽ Gọi độ lớn suất điện động tự cảm trong mạch trong khoảng thời

gian từ 0 đến 1s là e1, từ 1s đến 3s là e2 thì

A e1 = e2/2 B e1 = 2e2 C e1 = 3e2 D e1 = e2

Câu 3: Một cuộn dây có độ tự cảm L = 30 mH, dòng điện chạy qua cuộn dây biến thiên đều với tốc độ 120

A/s thì suất điện động tự cảm xuất hiện có giá trị là

………

Câu 4: Dòng điện trong cuộn cảm giảm từ 16 A đến 0 A trong 0,01 s, suất điện động tự cảm trong cuộn đó

có giá trị trung bình 12 V Độ tự cảm của cuộn dây đó có giá trị là

………

Câu 5: Một ống dây không lõi sắt được quấn với mật độ 1000 vòng/m Ống có thể

tích 500 cm3, và được mắc vào mạch điện, sau khi đóng công tắc, dòng điện biến

thiên theo thời gian như đồ thị bên hình vẽ, thời gian đóng công tắc là từ 0 đến

0,05s Tính suất điện động tự cảm trong ống trong khoảng thời gian trên?

………

Câu 6: Một ống dây có hệ số tự cảm L = 0,021 H có dòng điện biến thiên theo quy luật i = Iosinωt (A) trong đó Io = 10 A, tần số dòng điện f = 50 Hz Độ lớn cực đại của suất điện động tự cảm xuất hiện trong cuộn dây là

………

Dạng 8: Mật độ năng lượng từ trường và năng lượng từ trường

+ Biểu thức mật độ năng lượng từ trường của ống dây:

2

2 0 0

2

1

BH B

H

(J/m 3 )

+ Năng lượng từ trường:

2

W

2

LI

i(A)

t(s)

1

1

5 0,05

i(A)

t(s))

0

Câu 1: Biểu thức của mật độ năng lượng từ trường là

2BH

S

l



Câu 2: Biểu thức năng lượng từ trường trong ống dây thẳng dài

2Li

2Li

 C WLi2 D WLi

Câu 3: Biểu thức năng lượng của từ trường bất kì là

2

V BHdV

V BHdV

V d



2

V dV



Câu 4: Đơn vị của mật độ năng lượng từ trường là

Câu 5: Đơn vị của véctơ từ hóa

Câu 6: Đơn vị của năng lượng từ trường là

Câu 7: Một cuộn dây có hệ số tự cảm 10 mH có dòng điện 10 A chạy qua Năng lượng từ trường tích lũy

trong cuộn dây là:

………

Câu 8: Một ống dây thẳng có độ tự cảm 2 mH, năng lượng tích lũy trong ống dây là 0,6 J Cường độ dòng

điện chạy trong ống dây là

………

Câu 9: Năng lượng từ trường có trong một mét khối không gian (độ từ thẩm μ = 1) có từ trường đều B =

0,2 T là

………

Câu 10: Dòng điện qua một ống dây không có lõi sắt biến đổi đều theo thời gian, trong 0,01 s cường độ

dòng điện tăng đều từ 1 A đến 2 A thì suất điện động tự cảm trong ống dây là 10 V Năng lượng của từ trường trong ống dây đã biến thiên

………

Câu 11: Một ống dây không chứa lõi sắt đặt trong không khí, chiều dài ống dây là 20 cm, bán kính tiết diện

2 cm, ống dây được cuốn 1200 vòng Cho dòng điện có cường độ 8 A chạy qua ống dây Năng lượng từ trường trong ống dây là (lấy 2 = 10)

………

VẬT LIỆU TỪ

Dạng 1: Phân biệt vật liệu từ

Câu 1: Phát biểu nào sau đây sai khi nói về tính chất của sắt từ

A Chất sắt từ có tính từ dư

B Khi bị tư hóa thì hình dạng, kích thước của khối sắt từ thay đổi

C Độ từ thẩm μ rất lớn và phụ thuộc vào từ trường ngoài

D Độ từ hóa J của sắt từ tỷ lệ tuyến tính với cường độ từ trường H

Câu 2: Phát biểu nào sau đây sai khi nói về vật liệu sắt từ cứng

A Chu trình từ trễ rộng B Dùng để chế tạo nam châm vĩnh cửu

C Cảm ứng từ dư Bd rất mạnh nhưng dễ khử D Từ trường khử từ dư Hk lớn

Câu 3: Phát biểu nào sau đây sai khi nói về vật liệu sắt từ mềm

A Từ trường khử từ dư Hk lớn C Cảm ứng từ dư Bd rất mạnh nhưng dễ khử

B Chu trình từ trễ hẹp D Dùng để chế tạo nam châm điện dùng trong máy điện

Câu 4: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về sự từ hóa của chất thuận từ khi đặt trong một từ

trường ngoài

A Từ trường phụ sinh ra cùng chiều và có cường độ lớn hơn từ trường ngoài

B Từ trường phụ sinh ra ngược chiều và có cường độ lớn hơn từ trường ngoài

C Từ trường phụ sinh ra cùng chiều và có cường độ rất nhỏ so với từ trường ngoài

D Từ trường phụ sinh ra ngược chiều và có cường độ rất nhỏ so với từ trường ngoài

Câu 5: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về sự từ hóa của chất nghịch từ khi đặt trong một từ

trường ngoài

A Từ trường phụ sinh ra cùng chiều và có cường độ lớn hơn từ trường ngoài

B Từ trường phụ sinh ra ngược chiều và có cường độ lớn hơn từ trường ngoài

C Từ trường phụ sinh ra cùng chiều và có cường độ rất nhỏ so với từ trường ngoài

D Từ trường phụ sinh ra ngược chiều và có cường độ rất nhỏ so với từ trường ngoài

Dạng 2: Từ trường tổng hợp trong chất từ môi

Câu 6: Khi đặt một chất từ môi có độ từ thẩm µ vào trong từ trường ngoài 𝐵⃗⃗⃗⃗ , từ trường tổng hợp 0 trong chất từ môi là

A 𝐵⃗ = 𝜇𝐵⃗⃗⃗⃗ 0 B 𝐵⃗ = 𝜇0𝐻⃗⃗ C 𝐵⃗ = 𝜇0𝐵⃗⃗⃗⃗ 0 D 𝐵⃗ = 𝜇𝐻⃗⃗

Dạng 3: Bài tập về vật liệu từ

Câu 7: Một ống dây điện thẳng dài có lõi sắt, tiết diện ngang của ống S = 12 cm2 Từ thông gửi qua tiết diện ngang của ống dây bằng Φ0 = 1,4 10−3𝑊𝑏 Cường độ từ trường trong ống dây là H = 0,8.103 A/m Độ tự thẩm μ của lõi sắt là

………

Câu 8: Một ống dây điện thẳng dài có lõi sắt, tiết diện ngang của ống S = 12 cm2 Từ thông gửi qua tiết diện ngang của ống dây bằng ϕo = 1,4.10-3 Wb Cường độ từ trường trong ống dây là H = 0,8.103 A/m Mật độ năng lượng từ trường trong ống dây là

………

Câu 9: Một ống dây thẳng có lõi sắt được cuốn 300 vòng dây, tiết diện ngang của ống S = 20 cm2, hệ

số tự cảm của ống L = 0,28 H Cho dòng điện I = 5 A chạy qua ống thì cảm ứng từ B trong ống dây là

………

Câu 10: Một ống dây điện thẳng dài có lõi sắt, tiết diện ngang của ống S = 10 cm2, chiều dài 1,5 m, hệ

số tự cảm L = 0,44 H Cường độ từ trường trong ống dây là H = 0,8.103 A/m Từ thông gửi qua tiết diện ngang của ống bằng Φ0 = 1,4 10−3𝑊𝑏 Cường độ dòng điện chạy qua ống dây là

………

Câu 11: Người ta quấn 300 vòng dây quanh một ống dây có lõi sắt hình trụ thẳng dài = 50 cm Tiết

diện của ống là S 10 cm Cho dòng điện có cường độ I = 5 A chạy qua Cho biết từ thông gửi qua 2

tiết diện thẳng của ống dây bằng 0= 1,6.103 Wb Mật độ năng lượng từ trường trong ống dây là

………

Câu 12: Một ống dây thẳng có lõi sắt được cuốn 300 vòng, tiết diện ngang của ống S = 20 cm2, hệ số

tự cảm của ống L = 0,28 H Cho dòng điện I = 5 A chạy qua ống thì cường độ từ trường H = 0,8.103 A/m Độ từ thẩm μ của lõi sắt là

………

Câu 13: Một ống dây hình xuyến có lõi sắt gồm N = 300 vòng Bán kính trung bình của vòng xuyến

bằng r = 8 cm Cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn là I = 0,5 A Cảm ứng từ bên trong vòng xuyến

là B = 1,07 T Độ từ hóa J của lõi sắt là

………