LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
I. LÝ THUYẾT
1. Từ thông:
- Từ thông: Đại lượng diễn tả số lượng đường sức từ xuyên qua một vòng dây kín (C) ( diện tích S).
Xét một khung dây gồm N vòng có diện tích S, nằm trong một từ trường đều, sao cho đường sức từ \(\overrightarrow B \) hợp với vector pháp tuyến dương một góc α. Từ thông Φ là đại lượng được định nghĩa bằng công thức:
Φ = NBS.cos α
Trong đó: Φ: từ thông qua mạch kín
S: diện tích của mạch (m2)
B: cảm ứng từ gửi qua mạch (T)
α = \(\left( {\overrightarrow B ,\overrightarrow n } \right)\) , \(\overrightarrow n \) là pháp tuyến của mạch kín
N: số vòng dây của mạch kín.
- Tùy thuộc vào góc α mà từ thông có thể có giá trị âm hoặc dương:
Khi 0° < α < 90° ⇒ cos α > 0 thì Φ dương
Khi 90° < α < 180° ⇒ cos α < 0 thì Φ âm
Khi α = 90° ⇒ cos α = 0 thì Φ = 0
Khi α = 0° ⇒ cos α = 1 thì Φmax = BS
Khi α = 180° ⇒ cos α = -1 thì Φmin = -BS
⇒ -BS ≤ Φ ≤ BS
- Ý nghĩa của từ thông: Từ thông diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó
- Đơn vị: Vê-be (Wb).
2. Hiện tượng cảm ứng điện từ:
Khi có sự biến đổi từ thông qua một mặt giới hạn bởi một mạch kín ( vd: khung dây kín có diện tích S ) thì trong mạch kín xuất hiện một dòng điện cảm ứng.
Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một mạch kín khi có sự biến thiên từ thông qua mạch kín này được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ
3. Xác định chiều dòng điện cảm ứng bằng định luật Len-xơ:
Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong một mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông ba đầu qua mạch kín đó.
4. Suất điện động cảm ứng:
Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng.
Kí hiệu : ec
\({e_c} = - \frac{{\Delta \Phi }}{{\Phi t}}\)
với ΔΦ : độ biến thiên từ thông qua mạch kín (Wb), ΔΦ = Φ2 – Φ1
Δt : thời gian từ thông biến thiên qua mạch (s)
“ – “ : dấu trừ biểu thị định luật Len-xơ
(Độ lớn) suất điện động cảm ứng là đại lượng đặc trưng cho tốc độ biến thiên của từ thông được xác định bởi biểu thức:
\(\left| {{e_c}} \right| = \left| {\frac{{\Delta \Phi }}{{\Delta t}}} \right| = \left| {\frac{{{\Phi _1} - {\Phi _2}}}{{{t_1} - {t_2}}}} \right|\)
( chiều áp dụng định lý Lenxo )
Chú ý: Nếu từ trường từ B1 đến B2 thì:
\(\left| {{e_c}} \right| = \left| {\frac{{\Delta \Phi }}{{\Delta t}}} \right| = \left| {\frac{{N.\Delta B.S.\cos \alpha }}{{\Delta t}}} \right|\)
Nếu diện tích vòng dây thay đổi từ S1 đến S2 thì :
\(\left| {{e_c}} \right| = \left| {\frac{{\Delta \Phi }}{{\Delta t}}} \right| = \left| {\frac{{N.B.\Delta S.\cos \alpha }}{{\Delta t}}} \right|\)
Nếu góc xoay thay đổi từ α1 đến α2 thì:
\(\left| {{e_c}} \right| = \left| {\frac{{\Delta \Phi }}{{\Delta t}}} \right| = \left| {\frac{{N.B.S.(\cos {\alpha _2} - \cos {\alpha _1})}}{{\Delta t}}} \right|\)
Cường độ dòng điện cảm ứng qua mạch kín:
\({i_c} = \frac{{{e_c}}}{R}\) với R: điện trở khung dây
II. TRẮC NGHIỆM VẬN DỤNG
Câu 1) Một khung dây dẫn kín, hình chữ nhật ABCD và dây dẫn MN thẳng dài có dòng điện chạy qua cùng nằm trong một mặt phẳng P, sao cho MN song song với CD. Trong khung dây dẫn ABCD có dòng điện cảm ứng khi
A. khung ABCD dịch chuyển trong mặt phẳng P ra xa hoặc lại gần MN.
B. khung ABCD chuyển động trong mặt phẳng P theo đường thẳng song song với MN.
C. khung ABCD quay đều quanh trục quay trùng với MN.
D. khung ABCD quay nhanh dần đều quanh trục quay trùng với MN.
Câu 2) Khung dây dẫn hình chữ nhật có diện tích 20cm2 gồm 200 vòng dây quay đều quanh trục đối xứng trong một từ trường đều B = 0,2T, có các đường sức từ vuông góc với trục quay. Trong quá trình khung dây quay, từ thông qua khung có giá trị cực đại bằng
A. 800Wb. B. 4Wb.
C. 8.10-2Wb. D. 4.10-2Wb.
Câu 3) Khung dây dẫn tròn, kín, có đường kính d = 20cm, điện trở R = 0,1W, được đặt trong từ trường có véctơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung dây, độ lớn cảm ứng từ tăng dần đều từ 0,1T đến 0,4T trong khoảng thời gian 0,314s. Trong thời gian từ trường biến đổi, cường độ dòng điện trong khung dây có độ lớn bằng
A. 30A. B. 1,2A.
C. 0,5A. D. 0,3A.
Câu 4) Trong trường hợp nào sau đây xuất hiện dòng điện cảm ứng trong khung dây dẫn kín?
A. Khung dây quay đều trong một từ trường đều có các đường sức từ song song với trục quay của khung dây.
B. Khung dây chuyển động thẳng đều trong từ trường đều sao cho mặt phẳng khung dây luôn song song với đường cảm ứng từ.
C. Khung dây quay đều trong một từ trường đều có các đường sức từ vuông góc với trục quay của khung dây.
D. Khung dây chuyển động thẳng đều trong từ trường đều sao cho mặt phẳng khung dây luôn vuông góc với đường sức từ.
...
------( Để xem đầy đủ nội dung của tài liệu, các em vui lòng đăng nhập để xem online hoặc tải về máy)------
Trên đây là một phần trích dẫn nội dung tài liệu Tổng hợp lý thuyết và bài tập về Hiện tượng cảm ứng điện từ môn Vật Lý 11 năm học 2020-2021. Để xem toàn bộ nội dung các em 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.
Chúc các em học tập tốt !
