Giải Lý 11 SGK nâng cao Chương 5 Bài 38 Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng

Chọn câu đúng

Trong khung dây dẫn ABCD được đặt trong từ trường đều như hình 38.7. Coi rằng bên ngoài vùng MNPQ không có từ trường. Khung chuyển động dọc theo hai đường song song x’x , y’y.

Trong khung sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng khi:

A. Khung đang chuyển động ở ngoài vùng MNPQ.

B. Khung đang chuyển động trong vùng MNPQ.

C. Khung đang chuyển động ngoài vào trong vùng MNPQ.

D. Khung đang chuyển động đến gần vùng MNPQ.

Hướng dẫn giải:

Trong khung sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng khi khung đang chuyển động từ ngoài vào trong vùng MNPQ. Do khi đó diện tích phần khung dây cắt đường sức từ sẽ thay đổi, dẫn đến từ thông qua khung dây thay đổi.

Chọn đáp án C.

---

Chọn phương án đúng

Từ thông Φ qua một khung dây biến đổi theo thời gian được cho trên hình 38.8. Suất điện động cảm ứng ℰ_c trong khung.

A. Trong khoảng thời gian 0 → 0,1s là ℰ_C1 = 3V

B. Trong khoảng thời gian 0,1 → 0,2s là ℰ_C2 = 6V

C. Trong khoảng thời gian 0,2 → 0,3s là ℰ_C3 = 9V

D. Trong khoảng thời gian 0 → 0,3s là ℰ_C4 = 4V

Hướng dẫn giải:

Áp dụng công thức \({e_c} =  - \frac{{{\rm{\Delta }}\phi }}{{{\rm{\Delta }}t}}\) ta nhận thấy:

- Từ 0 → 0,1s => \({e_{{c_1}}} =  - \frac{{0,9 - 1,2}}{{0,1}} = 3\) (V) -> đúng với trường hợp A.

- Từ 0,1 → 0,2s => \({e_{{c_2}}} =  - \frac{{0,6 - 0,9}}{{0,1}} = 3\) (V) -> sai với trường hợp B.

- Từ 0,2 → 0,3s => \({e_{{c_3}}} =  - \frac{{0 - 0,6}}{{0,1}} = 6\) (V) -> sai với trường hợp C

-  Từ 0 → 0,3s gồm hai giai đoạn => \({e_C} =  - \frac{{0,6 - 1,2}}{{0,2}} - \frac{{0 - 0,6}}{{0,1}} = 3 + 6 = 9V\)

(Từ 0 -> 0,1 (s) và từ 0,2 -> 0,3 (s)). -> Sai với trường hợp D.

Chọn đáp án A.

---

Chọn phương án đúng

Giả sử khung dây mà qua đó từ thông biến thiên như trên hình 38.8 có dạng hình chữ nhật MNPQ (hình 38.9).

Theo định luật Len – xơ thì dòng điện cảm ứng trong khung dây có chiều:

A. MNPQM

B. MQPNM

C. 0 → 0,2s: MNPQ; 0,2 → 0,3s: MQPNM

D. Chưa kết luận được vì chưa biết chiều của \(\vec B\)

Hướng dẫn giải:

Dòng điện cảm ứng trong khung dây có chiều chưa kết luận được vì chưa biết chiều của \(\vec B\)

Chọn đáp án D.

---

Một khung dây dẫn hình chữ nhật kích thước 3cm x 4cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10^-4 T. Vectơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung một góc 30°. Tính từ thông qua khung dây dẫn đó.

Hướng dẫn giải:

Vecto cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung một góc 30^o

⇒ Pháp tuyến mặt phẳng khung dây hợp với vecto cảm ứng từ một góc: ${\mathrm{}}^{}$

\(\alpha  = {90^0} - {30^0} = {60^0}\)

Ta có: S =3cm x 4cm

B = 5.10^-4 (T)

Từ thông qua khung dây dẫn đó là:
\(\begin{array}{l} \phi = BS\cos \alpha \\ = {5.10^{ - 4}}.0,03.0,04.\cos {60^0}\\ \Rightarrow \phi = {3.10^{ - 7}}\left( {Wb} \right) \end{array}\)

---

Một hình vuông cạnh 5cm, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B =4.10^-4 T. Từ thông qua hình vuông đó bằng 10 ^{- 6} Wb. Tinh góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ và vectơ pháp tuyến với hình vuông đó.

Hướng dẫn giải:

Góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ và vectơ pháp tuyến của hình vuông là:\(\begin{array}{*{20}{l}} \begin{array}{l} \Phi = B.S.cos\alpha \\ \Leftrightarrow {10^{ - 4}} = {4.10^{ - 4}}{.5.5.10^{ - 4}}.cos\alpha \end{array}\\ \begin{array}{l} \Rightarrow {\rm{cos}}\alpha = \frac{{{{10}^{ - 6}}}}{{{{4.10}^{ - 4}}.{{\left( {0,05} \right)}^2}}} = 1\\ \Rightarrow \alpha = {0^o} \end{array} \end{array}\)

Vậy góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ và vectơ pháp tuyến với hình vuông là 0^o.

---

Một khung dây phẳng, diện tích 20cm², gồm 10 vòng được dặt trong từ trường đều. Vectơ cảm ứng từ hợp thành với mặt phẳng khung dây một góc π/6 và có độ lớn bằng 2.10 ^-4T. Người ta làm cho từ trường giảm đều đến không trong khoảng thời gian 0,01s. Tính suất điện dộng cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong thời gian từ trường biến đổi.

Hướng dẫn giải:

Ta có: 

S = 20 cm², N = 10, \(\alpha  = \frac{\pi }{2} - \frac{\pi }{6} = \frac{\pi }{3}\) ,

B = 2.10^-4(T), \({\rm{\Delta }}t = 0,01\left( s \right)\)

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây:

\(\begin{array}{l} {e_C} = - N\frac{{{\rm{\Delta }}\phi }}{{{\rm{\Delta }}t}} = - N\left( {\frac{{0 - BS\cos \alpha }}{{{\rm{\Delta }}t}}} \right) = N\frac{{BSc{\rm{os}}\alpha }}{{{\rm{\Delta }}t}}\\ = \frac{1}{{0,01}}{.10.2.10^{ - 4}}{.20.10^{ - 4}}.c{\rm{os}}{60^0} = {2.10^{ - 4}}\left( V \right)\\ \Rightarrow {e_C} = 0,2\left( {mV} \right) \end{array}\)

---

Khung dây MNPQ cứng, phảng, diện tích 25cm², gồm 10 vòng dây. Khung dây được đặt trong từ trường đều. Vectơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung dây và có chiều như trên Hình 38.10a. Cảm ứng từ biến thiên theo thời gian như đường biểu diễn trên Hình 38.10b.

a) Tính độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ lúc t = 0 đến t = 0,4s.

b) Xác định suất điện động cảm ứng trong khung

c) Tìm chiều của dòng điện cảm ứng trong khung

Hướng dẫn giải:

Ta có: 

S = 25cm²

N = 10 vòng dây

\(\alpha  = \left( {\vec n,\vec B} \right) = 0\)

a) Độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ lúc t = 0 đến t = 0,4s.

\(\begin{array}{l} {\rm{\Delta }}t = 0,4{\rm{ }}\left( s \right)\\ {\rm{\Delta }}\phi ' = {\phi _1} - {\phi _2} = N{B_1}S\\ = 10.2,{4.10^{ - 3}}{.25.10^{ - 4}} - 0\\ \Rightarrow {\rm{\Delta }}\phi ' = {6.10^{ - 5}}\left( {Wb} \right) \end{array}\)

b) Suất điện động cảm ứng trong khung:

\(\begin{array}{l} {e_C} = - \frac{{{\rm{\Delta }}\phi }}{{{\rm{\Delta }}t}} = - \frac{{0 - {{6.10}^{ - 5}}}}{{0,4}} = 0,{15.10^{ - 3}}\left( V \right)\\ \Rightarrow {e_C} = 0,15\left( {mV} \right) \end{array}\)

c) Chiều của dòng điện cảm ứng trong khung tìm bằng định luật Len-xơ.

Ta có B giảm dần nên từ trường \(\overrightarrow {B'} \) của dòng điện cảm ứng cùng chiều với \(\overrightarrow {B} \). Theo quy tắc nắm tay phải, ta có chiều dòng điện cảm ứng như hình vẽ.

 

 

Trên đây là nội dung hướng dẫn giải chi tiết bài tập SGK nâng cao môn Vật lý 11 Chương 5 Bài 38 Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng được trình bày rõ ràng, cụ thể với phương pháp ngắn gọn và khoa học. Hy vọng rằng đây sẽ là tài liệu hữu ích giúp các em học sinh lớp 11 học tập thật tốt!