Lý thuyết và bài tập Cảm ứng điện từ môn Vật Lý 11 năm 2021

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

1) Từ thông qua một diện tích S đặt trong từ trường đều:

+ F = B.S.cosa với a là góc tạo bởi vectơ pháp tuyến của S và vectơ cảm ứng từ.

+ Đơn vị của từ thông trong hệ SI là vêbe, kí hiệu Wb.

Ta có : 1 Wb = 1T.1m².

2) Hiện tượng cảm ứng điện từ:

+ Dòng điện xuất hiện khi có sự biến thiên từ thông qua mạch điện kín gọi là dòng điện cảm ứng.

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

Như vậy: Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

3) Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động cắt các đường sức từ:

a) Xét  v và  B cùng vuông góc với đoạn dây, đồng thời v hợp với B một góc q (Hình) thì độ lớn của suất điện động trong đoạn dây là: 

|e_C| = B.v.l.sinq

4) Hiện tượng tự cảm:

- Hệ số tự cảm:

* Xét một mạch điện kín có dòng điện i chạy qua.

Từ thông (riêng) qua diện tích của mạch :         Φ=Li

L: hệ số tự cảm (hay độ tự cảm) của mạch điện.

* Đơn vị của hệ số tự cảm trong hệ SI là henry, kí hiệu H.

* Hệ số tự cảm của ống dây thẳng dài:   L = 4p.10^-7n².V

n: số vòng dây trên một đơn vị chiều dài của ống ; V: thể tích của ống.

- Suất điện động tự cảm:   e_tc = -L.Δi/Δt

5) Năng lượng của từ trườngtrong lòng ống dây:   W =Li²/2

Ví dụ 1: Một khung dây hình chữ nhật ABCD gồm 20 vòng cạnh 5 cm và 4 cm. Khung đặt trong từ trường đều B = 3.10^-3 T, đường sức vuông góc với mặt phẳng khung. Quay khung 60° quanh cạnh AB, độ biến thiên từ thông qua khung bằng bao nhiêu?

Giải

Từ thông qua khung Φ = NBScos α

→ Độ biến thiên từ thông qua khung:

ΔΦ = NBS.Δcos α = 20.3.10^-3.(0,05.0,04).(cos60° - cos0°) = -60.10^-6 Wb

Ví dụ 2: Tìm độ tự cảm của một ống dây hình trụ gồm 400 vòng, dài 20 cm, tiết diện ngang 9 cm² trong hai trường hợp:

a) Ống dây không có lỏi sắt.

b) Ống dây có lỏi sắt với độ từ thẩm μ = 400.

Giải

a) L = 4π.10^-7(N²/l)S = 9.10^-4 H.           

 b) L = 4π.10^-7μ(N²/l)S = 0,36 H.

1) Một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, gồm N = 100 vòng, mỗi vòng có bán kính R = 10cm, mỗi mét dài của dây dẫn có điện trở R₀ = 0,5W. Cuộn dây đặt trong một từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng các vòng dây và có độ lớn B = 10^-2T giảm đều đến 0 trong thời gian Dt = 10^-2s. Tính cường độ dòng điện xuất hiện trong cuộn dây.

ĐS: I =  BR/2R₀Δt= 0,1A.

2) Một ống dây dài 50cm, có 1000 vòng dây. Diện tích tiết diện của ống là 20cm². Tính độ tự cảm của ống dây đó. Giả thiết rằng từ trường trong ống dây là từ trường đều.

ĐS: L = 5.10^-3H.

3) Tính độ tự cảm của một ống dây dài 30cm, đường kính 2cm, có 1000 vòng dây. Cho biết trong khoảng thời gian 0,01s cường độ dòng điện chạy qua ống dây giảm đều đặn từ 1,5A đến 0. Tính suất điện động cảm ứng trong ống dây.

ĐS: L = 2,96.10^-3H = 3.10^-3H ; e = 0,45V.

4) Tính độ tự cảm của cuộn dây biết sau thời gian Dt = 0,01s, dòng điện trong mạch tăng đều từ 2A đến 2,5A và suất điện động tự cảm là 10V.

ĐS: L = 0,2H.

5) Một ống dây dài l = 31,4cm có 100 vòng, diện tích mỗi vòng S = 20cm², có dòng điện I = 2A chạy qua.

 a) Tính từ thông qua mỗi vòng dây.

 b) Tính suất điện động tự cảm trong cuộn dây khi ngắt dòng điện trong thời gian Dt = 0,1s. Suy ra độ tự cảm của ống dây.

ĐS: a) F = 1,6.10^-5 Wb ; b) e = 0,16V ; L = 0,008H.

-(Hết)-

Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Lý thuyết và bài tập Cảm ứng điện từ môn Vật Lý 11 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.