Bài 24: Suất điện động cảm ứng

2.1.1. Định nghĩa

• Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.

2.1.2. Định luật Fa-ra-đây

Suất  điện động cảm ứng trong 1 mạch kín

• Suất điện động cảm ứng: \({e_C} =  - \frac{{\Delta \Phi }}{{\Delta t}}\)

• Nếu chỉ xét về độ lớn của  \({e_C}\) thì:

\(\left| {{e_C}} \right| = \left| {\frac{{\Delta \Phi }}{{\Delta t}}} \right|\)

• Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó

• Sự xuất hiện dấu (-) trong biểu thức  của \({e_C}\) là phù hợp với định luật  Len-xơ.

• Trước hết mạch kín (C) phải được định hướng. Dựa vào chiều đã chọn trên (C), ta chọn chiều pháp tuyến dương để tính từ thông qua mạch kín.

• Nếu \(\Phi \) tăng thì \({e_C}\) < 0: chiều của suất điện động cảm ứng (chiều của dòng điện cảm ứng) ngược chiều với chiều của mạch.

• Nếu \(\Phi \) giảm thì \({e_C}\) > 0: chiều của suất điện động cảm ứng (chiều của dòng điện cảm ứng) cùng chiều với chiều của mạch.

• Xét mạch kín (C) đặt trong từ trường không đổi, để tạo ra sự biến thiên của từ thông qua mạch (C), phải có một ngoại lực tác dụng vào (C) để thực hiện một dịch chuyển nào đó của (C) và ngoại lực này đã sinh một công cơ học. Công cơ học này làm xuất hiện suất điện động cảm ứng trong mạch, nghĩa là tạo ra điện năng. 

• Vậy bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ đã nêu ở trên là quá trình chuyển hóa cơ năng thành điện năng

Bài 1:

Một mạch kín hình vuông, cạnh 10cm , đặt vuông góc với một từ trường đều có độ lớn thay đổi theo thời gian. Tính tốc độ biến thiên của từ trường, biết cường độ dòng điện cảm ứng \(i = 2A\) và điện trở của mạch \(r = 5 \Omega\).

Hướng dẫn giải:

• Ta có: 

Suất điện động cảm ứng: 

\(e_c = ri = 5.2 = 10V\)

Mặt khác    \(e_c =|\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}|=\frac{\Delta B }{\Delta t}.S\)

Suy ra:  \(\frac{\Delta B }{\Delta t}=\frac{e_{c}}{S}=\frac{10}{0,1^{2}}=10^3T/s\)

Bài 2:

Một khung dây dẫn hình vuông, cạnh a = 10cm, đặt cố định trong một từ trường đều có vec tơ cảm ứng từ  vuông góc với mặt khung. Trong  khoảng thời gian = 0,05s cho  độ lớn của  tăng đều từ 0 đến 0,5 T. Xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung.

Hướng dẫn giải:

• Độ biến thiên của từ thông : \(\Delta \Phi {\rm{ }} = \Delta B.S{\rm{ }} = \Delta B.{a^2}\)

• Suất điện động cảm ứng : \(|e_c| =|\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}|=\frac{0,5}{0,05}.(10^{-1})^2 = 0,1V\) 

Qua bài giảng Suất điện động cảm ứng này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Viết được công thức tính suất điện động cảm ứng.

• Vận dụng thành thạo định luật Len-xơ để xác định chiều dòng điện cảm ứng, công thức tính suất điện động cảm ứng để làm các bài tập đơn giản.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 24 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Một khung dây dẫn phẳng, diện tích 50cm² gồm 20 vòng đặt trong 1 từ trường đều. Vectơ cảm ứng từ hợp vs mặt phẳng khung dây góc 30^o và có độ lớn \({4.10^{ - 4}}T\) . Khi khung dây chuyển động tịnh tiến trong từ trường trong khoảng thời gian  0,1s. Tính suất điện động cảm ứng xuât hiện trong khung trong thời gian từ trường biến đổi.

  • A. \({e_C}\) = 0
  • B. \({e_C}\) = 0,5V
  • C. \({e_C}\) = 0,1V
  • D. \({e_C}\) = 1V

• Câu 2:

  Một khung dây dẫn hình vuông, cạnh a = 10cm, đặt cố định trong một từ trường đều có vec tơ cảm ứng từ  vuông góc với mặt khung. Trong  khoảng thời gian = 0,05s cho  độ lớn của  tăng đều từ 0 đến 0,5 T. Xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung.

  • A. \(0,2V\) 
  • B. \(0,25V\) 
  • C. \(0,1V\) 
  • D. \(0,15V\) 

• Câu 3:

  Một mạch kín hình vuông, cạnh 10cm , đặt vuông góc với một từ trường đều có độ lớn thay đổi theo thời gian. Tính tốc độ biến thiên của từ trường, biết cường độ dòng điện cảm ứng \(i = 2A\) và điện trở của mạch \(r = 5 \Omega\).

  • A. \({5^4}T/s\)
  • B. \({5^3}T/s\)
  • C. \({10^4}T/s\)
  • D. \({10^3}T/s\)

• Câu 4:

  Khi một mạch kín phẳng, quay xung quanh một trục nằm trong mặt phẳng chứa mạch trong một từ trường, thì suất điện động cảm ứng đối chiều một lần trong.

  • A.  1 vòng quay
  • B. 2 vòng quay
  • C.  vòng quay
  • D.   vòng quay

Câu 5- Câu 11: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 11 Bài 24 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 3 trang 193 SGK Vật lý 11 nâng cao

Bài tập 4 trang 193 SGK Vật lý 11 nâng cao

Bài tập 24.1 trang 61 SBT Vật lý 11

Bài tập 24.2 trang 61 SBT Vật lý 11

Bài tập 24.3 trang 61 SBT Vật lý 11

Bài tập 24.4 trang 62 SBT Vật lý 11

Bài tập 24.5 trang 62 SBT Vật lý 11

Bài tập 24.6 trang 62 SBT Vật lý 11

Bài tập 24.7 trang 63 SBT Vật lý 11

Bài tập 24.8 trang 63 SBT Vật lý 11

Bài tập 24.9 trang 63 SBT Vật lý 11

Bài tập 24.10* trang 63 SBT Vật lý 11

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý Chúng tôi sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!