Giải Vật Lý 11 Bài 24. Suất điện động cảm ứng

§24. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG
A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG
Suất điện động cảm ứng trong mạch kín
Là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.
Định luật Fa-rti'day
Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó.
a)
b)
c)
Iecl
AO
At
A
d)
e)
Hỉnh 24.1
B. CÂU HỎI VẬN DỤNG
Cl. a) Nhắc lại định nghĩa suất điện động của nguồn điện.
Trong càc sơ đồ mạch điện, nguồn điện lí tưởng một chiều được kí hiệu như hình 24. la. Ngoài ra nguồn điện còn được kí hiệu như hình 24 Ib, trong đó, điểm ngọn của mũi tên chỉ vào cực dương của nguồn; chi*
tên được gọi là chiều của suất điện động. Tính UAB theo sơ đồ hìn
Tính UCD theo sơ đồ hình 24.Id.
Tính UAB theo sơ đồ hình 24.le với một nguồn có r 0.
Nhắc lại biểu thức của điện năng do một nguồn điện sản ra trong một khoảng thời gian At.
Hướng dẫn
Suất điện động E của một nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện, và được đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi dịch chuyển một điện tích dương q ngược chiều điện trường và độ lớn của điện tích q đó.
Hiệu điện thế Uab = E
Hiệu điện thế Uab = -E
Hiệu điện thế Uab = E = ir.
Công của nguồn điện khi tạo thành dòng điện có cường độ i chạy trong toàn mạch sau một khoảng thời gian At là: Ang = Aq.E = EiAt
C2. Hãy nghiệm lại rằng trong công thức |e I =
hai vế có cùng
Aầ>
At
đơn vị.
Hướng dẫn
'Vé thứ nhất là suất điện động có đơn vị vôn (V).
Wb	T.m2	N m2s J	J
Vê thứ hai: —— =	-. —- = -j- = y
s s	Am As	c
Vậy đơn vị ở hai vế là giông nhau và đều là vôn (V)
Hình 24.2
C3. Xác định chiều của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín (C) trên hình 24.2 khi nam châm:
đi xuống;
đi lên	1
Hướng dẫn
Nếu nhìn từ trên xuống
Dòng điện cảm ứng cùng chiều kim đồng hồ.
Dòng điện cảm ứng ngược chiều kim đồng hồ.
c. CÂU HỎI - BÀI TẬP
Phát biểu các định nghĩa:
Suất điện động cảm ứng.
Tốc độ biến thiên từ thông.
Hưởng dẫn
- Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.
AO
At
- Gọi AO là độ biến thiên từ thông qua một mạch điện kín trong thời gian At. Tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó là:
Nêu ít nhất ba ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ.
Hướng dẫn
Hiện tượng cảm ứng điện từ được ứng dụng trong:
- Máy phát điện (một chiều và xoay chiều).
Các dụng cụ đo điện từ.
Các lò cảm ứng dùng để nung nóng kim loại (tác dụng của dòng điện Fu-cô).
Phát biểu nào dưới đây là đúng?
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 đổi chiều một lần trong:
A. 1 vòng quay.
c. 4 vòng quay.
2
B. 2 vòng quay.
D. 4 vòng quay.
4
Hướng dẫn
Phát biểu c đúng.
4. Một mạch kín hình vuông có cạnh dài 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
bằng 5Q.
Hướng dẫn
Suất điện động cảm ứng:
ec = Ri = 5.2 = 10 V
Chú ý rằng:
AO	AB _	AB	ec	ec
At	At	At	s	a2
Thay số:
44 = “4 = 1000 T/s
At 0,l2
Một khung dây dẫn hình vuông cạnh a = 10cm, đặt cô định trong một từ trường đều có vectơ cảm ứng từ B vuông góc với mặt phẳng khung. Trong khoảng thời gian At = 005 s, cho độ lớn của B tăng đều từ 0 đến 0,5 T. Xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung.
Hướng dẫn
o aíâ_	„	Ão AB.S	_ 0,5.0,l2
Suất điện động cám ứng:	ec =	——	= ———	= '	'	= O,1V.
At At 0,05
6*. Một mạch kín tròn (C) bán kính R, đặt trong từ trường đều, trong đó vectơ cảm ứng từ B lúc đầu có hướng song song với mặt phẳng chứa (C) (hình 24.3). Cho (C) quay đều quanh trục A cố định đi qua tâm của c và nằm trong mặt phẳng chứa (C); tốc độ quay làm Cừ không đổi. Xác định suất điện động cảm ứng cực đại xuất hiện trong (C).
Hướng dẫn
Khi mạch kín quay đêii với tốc độ quay là (0 thì từ thông xuyên qua mạch biến thiên theo quy luật = Bsincot.
Suất điện động ec = —- = BScoscot.
At
Suất điện động cực đại ứng với trường hợp coscot = 1 => emax = bSco Hay ^max — B(tiR2)co.