LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP TỔNG HỢP CHƯƠNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. Từ thông
- Xét một diện tích S nằm trong từ trường đều \(\vec B\) có véc tơ pháp tuyến \(\vec n\) tạo với từ trường một góc α thì đại lượng: Φ = BScosα
gọi là từ thông qua diện tích S đã cho.
Với α là góc tạo bởi pháp tuyến \(\vec n\) và \(\vec B\)
- Đặc biệt, từ thông là đại lượng đại số (có thể dương, âm hoặc bằng 0)
+ Nếu α nhọn thì cosα > 0 ⇒ Φ > 0
+ Nếu α tù thì cosα < 0 ⇒ Φ < 0
+ Nếu α = 0 thì cosα = 1 ⇒ Φ = BS
+ Nếu α = 90o thì cosα = 0 ⇒ Φ = 0
Trong hệ SI, đơn vị từ thông là vêbe (Wb)
1Wb = 1T.1m2
Chú ý: Từ thông qua N vòng dây:
2. Hiện tượng cảm ứng điện từ
- Khi từ thông biến thiên qua một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng.
- Chiều dòng điện cảm ứng tuân theo định luật Len – xơ:
Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông ban đầu qua mạch.
- Dòng Fu-cô là dòng điện xuất hiện trong các vật dẫn khi nó chuyển động trong từ trường hoặc nằm trong từ trường biến thiên.
3. Suất điện động cảm ứng
- Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.
- Độ lớn suất điện động cảm ứng suất trong mạch kính tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó.
Biểu thức:
\({e_c} = - \frac{{\Delta \Phi }}{{\Phi t}}\)
- Nếu Φ tăng thì ec < 0: Chiều của suất điện động cảm ứng (chiều của dòng điện cảm ứng) ngược chiều với chiều của mạch.
- Nếu Φ giảm thì ec > 0: Chiều của suất điện động cảm ứng (chiều của dòng điện cảm ứng) là chiều của mạch.
4. Tự cảm
- Từ thông riêng của một mạch kín là từ thông gây ra bởi từ trường do chính dòng điện trong mạch sinh ra: Φ = Li
Với L là độ tự cảm của mạch kín (C), phụ thuộc vào cấu tạo và kích thước của (C) có đơn vị là Henry (H)
⇒ Độ tự cảm của ống dây dài (cuộn cảm):
\(L = 4\pi {.10^{ - 7}}.\frac{{{N^2}}}{l}.S\)
- Nếu ống dây có lõi sắt:
\(L = \mu 4\pi {.10^{ - 7}}.\frac{{{N^2}}}{l}.S\)
Với μ là độ từ thẩm, đặc trưng cho từ tính của lõi sắt (có giá trị cỡ 104).
- Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch
- Suất điện động cảm ứng trong mạch xuất hiện do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm.
- Biểu thức suất điện động tự cảm:
\({e_{tc}} = - L\frac{{\Delta \Phi }}{{\Phi t}}\)
- Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm:
\({\rm{W}} = \frac{1}{2}L{i^2}\)
II. TRẮC NGHIỆM VẬN DỤNG
Câu 1) Cuộn dây có N = 1000 vòng, mỗi vòng có diện tích S = 20cm2 đặt trong một từ trường đều. Trục của cuộn dây song song với vectơ cảm ứng từ của từ trường. Cho độ lớn B biến thiên, người ta thấy có suất điện động cảm ứng eC = 10V được tạo ra. Độ biến thiên cảm ứng từ ∆B là bao nhiêu trong thời gian ∆t = 10-2s?
A. ∆B = 0,05T.
B. ∆B = 0,25T.
C. ∆B = 0,5T.
D. ∆B = 2.10-3T
Câu 2) Một thanh dây dẫn dài 20cm chuyển động tịnh tiến trong từ trường đều có B = 5.10-4T. Vectơ vận tốc của thanh vuông góc với thanh và vuông góc với vectơ cảm ứng từ và có độ lớn v = 5m/s. Suất điện động cảm ứng trong thanh là:
A. 0,5V. B. 50mV.
C. 5mV. D. 0,5mV.
Câu 3) Một thanh dẫn điện dài 40cm chuyển động tịnh tiến trong từ trường đều, cảm ứng từ bằng 0,4T. Vectơ vận tốc của thanh vuông góc với thanh và hợp với đường sức từ một góc 300, độ lớn v = 5m/s. Suất điện động cảm ứng trong thanh là:
A. 0,4V. B. 0,8V.
C. 40V. D. 80V.
Câu 4) Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A. Dòng điện cảm ứng được sinh ra trong khối vật dẫn khi vật dẫn chuyển động trong từ trường hay được đặt trong từ trường biến đổi theo thời gian gọi là dòng điện Fu-cô.
B. Dòng điện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch điện kín gọi là dòng điện cảm ứng.
C. Dòng điện Fu-cô được sinh ra khi khối kim loại chuyển động trong từ trường, có tác dụng chống lại chuyển động của khối kim loại đó.
D. Một tấm kim loại nối với hai cực của một nguồn điện thì trong tấm kim loại xuất hiện dòng điện Fu-cô.
Câu 5) Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây có hệ số tự cảm L = 0,2H khi cường độ dòng điện biến thiên với tốc độ 400A/s là:
A. 10V. B. 400V.
C. 800V. D. 80V.
Câu 6) Một ống dây có hệ số tự cảm 100mH, khi có dòng điện chạy qua, ống dây có năng lượng 0,2J. Cường độ dòng điện qua ống dây bằng:
A. 4A. B. 2A.
C. 1A. D. 0,63A
Câu 7) Một ống dây mang dòng điện biến thiên theo thời gian, sau 0,01s cường độ dòng điện tăng đều từ 1A đến 2A. Khi đó, suất điện động cảm ứng trong khung bằng 20V. Hệ số tự cảm của ống dây là:
A. 0,1H. B. 0,2H.
C. 0,4H. D. 0,02H.
Câu 8) Trong các yếu tố sau đây:
I. Độ tự cảm của mạch.
II. Điện trở của mạch.
III. Tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện.
Suất điện động tự cảm xuất hiện trong một mạch kín phụ thuộc các yếu tố nào?
A. I, II, III.
B. I, III.
C. I, II.
D. II, III.
----------
Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Lý thuyết và bài tập Tổng hợp chương Cảm ứng điện từ môn Vật Lý 11 năm học 2020-2-21, để theo dõi nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác vui lòng đăng nhập vào hệ thống Chúng tôi chọn chức năng xem online hoặc tải về máy!
Chúc các em học tập thật tốt!
