Bài giảng Vật lí 11 - Tiết 44 - Bài 23: Từ thông, hiện tượng cảm ứng điện từ

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 11 - Tiết 44 - Bài 23: Từ thông, hiện tượng cảm ứng điện từ

1. CHÀO MỪNG QUÍ THẦY CÔ TỚI DỰ GIỜ VỚI LỚP 11A1
2. I.TỪ THÔNG T1 II.HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ TỪ THÔNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ III.ĐL LEN-XƠ VỀ CHIỀU CỦA DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG T2 IV.DÒNG ĐIỆN FU-CÔ
3. I- TỪ THÔNG 1.Định nghĩa Xét một mặt phẳng giới hạn bởi diện tích S đặt trong từ trường đều B . Vẽ véc tơ pháp tuyến n vuông góc với mặt phẳng vòng dây α là góc hợp bởi n và B B n Từ thông qua diện tích S là Φ  = BScos S
4. Xét các trường hợp khác nhau của góc : B n n n B B S S S 0 900 900 1800 = 900  > 0  < 0  = 0
5. Xét các trường hợp khác nhau của góc : B S B n n S = 0 = 180o  = -BS  max = BS Nhận xét: Từ thông là đại lượng đại số, có dấu phụ thuộc vào việc chọn chiều của vectơ n
6. 2. Đơn vị từ thông 0 * Khi = 0 , cos =1 thì max = BS nếu S = 1m2 , B = 1T thì  = 1 Wb 1Wb = 1T.1m2 = 1T.m2 * Đơn vị của từ thông trong hệ SI là Vêbe (Wb)
7. 3. Ý NGHĨA TỪ THÔNG =BS cos Chọn 20 Sm==1 , 0 thì: n =B Ý nghĩa: Người ta dùng khái niệm từ thông để diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó. Chú ý: Từ thông qua một khung dây có N vòng dây được tính bằng biểu thức:
8. * CÁC CÁCH LÀM BIẾN ĐỔI TỪ THÔNG Có thể thay đổi từ thông bằng cách nào? + Chỉ thay đổi B + Chỉ thay đổi S =BS cos + Chỉ thay đổi + Thay đổi B,S, 1 cách hợp lí
9. II. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 1. Thí nghiệm :
10. Dụng cụ thí nghiệm Nam châm Ống dây N S mA kế 0 mA 0:6 mA = 1 ┴
11. a) Thí nghiệm 1 N S Nam châm chuyển động lại gần ống dây I I 0 mA 0:6 mA = 1 ┴ Số đường sức từ qua ống dây 14
12. b) Thí nghiệm 2 N S Nam châm dịch ra xa ống dây I I 0 mA 0:6 mA = 1 ┴ Số đường sức từ qua ống 15 dây
13. Em có nhận xét gì về số đường sức từ xuyên qua ống dây khi đưa nam châm lại gần hoặc ra xa ống dây? Khi đưa nam châm lại gần ống dây thì số đường sức từ tăng, khi đưa nam châm ra xa ống dây thì số đường sức từ giảm
14. Kết luận: Đưa nam châm lại gần hoặc ra xa ống dây: số đường sức từ qua ống dây tăng hoặc giảm →  qua ống dây tăng hoặc giảm → I ≠ 0
15. c) Thí nghiệm 3
16. c)Thí nghiệm 3 0 0 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + B + + + + + + Quay vòng dây xung quanh một trục song bóp méo vòng dây song với mặt phẳng chứa vòng dây
17. Kết luận: Khi cho nam châm đứng yên và mạch (C) dịch chuyển lại gần hoặc ra xa nam châm hay khi quay vòng dây quanh trục song song với mặt phẳng chứa vòng dây hoặc bóp méo vòng dây thì số đường sức từ qua vòng dây thay đổi →  qua vòng dây thay đổi trong mạch xuất hiện dòng điện
18. d)Thí nghiệm 4 Nam châm điện Ống dây mA kế 6 6 V V 0 0:12 V 6 6 4 8 4 8 Biến trở mA 0 10 POWER 0 10 0:6 mA DC AC - + - + = 1 ┴ Trêng ®¹i häc s ph¹m th¸I nguyªn Khoa vËt lÝ
19. 6 6 V V 0 0:12 V 6 6 4 8 4 8 mA 0 10 POWER 0 10 0:6 mA DC AC - + - + = 1 ┴ Thí nghiệm đóng, ngắt mạch điện
20. 6 6 V V 0 0:12 V 6 6 4 8 4 8 mA 0 10 POWER 0 10 0:6 mA - DC + - AC + = 1 ┴ Trêng ®¹i häc s ph¹m th¸I nguyªn Khoa vËt lÝ
21. Vậy dòng điện trong ống dây xuất hiện khi nào ? Do cường độ dòng điện qua nam châm điện thay đổi
22. Em có nhận xét gì về số đường sức từ xuyên qua ống dây khi đóng hoặc mở khoá K ở nam châm điện hay khi di chuyển con chạy? Khi đóng , ngắt khoá K hay khi di chuyển con chạy thì số đường sức từ qua ống dây thay đổi trong mạch có dòng điện
23. 2. Kết luận • + Mỗi khi từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch kín xuất hiện dòng điện gọi là dòng điện cảm ứng. • + Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. • + Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua mạch kín biến thiên.
24. Củng cố 1. Định nghĩa từ thông, biểu thức, đơn vị, ý nghĩa. B = BScos n (Wb) (T)(m2) S
25. BÀI TẬP CỦNG CỐ Câu 1: Trong những phát biểu sau , phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai? 1.Hiện tượng cảm ứng điện từ xuất hiện trong mạch S kín khi nam châm chuyển động trước mạch kín 2. Từ thông qua một mặt chỉ phụ thuộc vào độ lớn của diện tích mà không phụ thuộc vào độ nghiêng của mặt 3.Hiện tượng cảm ứng điện từ xuất hiện trong mạch kín khi từ thông qua mạch kín biến thiên theo thời gian Đ 4.Từ thông là đại lượng có hướng 5.Đơn vị từ thông là T.m 2 = Wb
26. Câu 2: Cho véc tơ pháp tuyến n của diện tích S vuông góc với đường cảm ứng từ B. Khi độ lớn cảm ứng từ tăng 2 lần thì từ thông qua S:n B A. Tăng 2 lần B. Giảm 2 lần S C. Tăng 4 lần D. Bằng 0 = 2  = 0
27. Câu 3: Một khung dây hình chữ nhật kích thước 3cm x 4cm, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10-4 T. Véctơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung một góc 30o. Tính từ thông qua khung dây dẫn đó. B A. 3.10-7 (Wb) n B. 5,2.10-7 (Wb) C. 4,2. 10-7 (Wb) D. 6.10-7 (Wb) S
28. Câu 4: Một khung dây phẳng diện tích S = 5cm 2 gồm N = 40 vòng dây, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B. Khi quay khung dây theo mọi hướng thì từ thông qua khung dây có giá trị cực đại bằng 6.10 − 3 Wb. Cảm ứng từ B có giá trị là: A. 0,2T B. 0.3T C. 0,4T D. 0,5T
29. B. CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Dạng 1. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng Dạng 2. Tính suất điện động và cường độ dòng điện cảm ứng Phương pháp về suất điện động cảm ứng. Kết hợp với các công thức về dòng điện không đổi, định luật Ôm để tính cường độ của dòng điện cảm ứng. Ví dụ 1: Hãy xác định suất điện động cảm ứng của khung dây, biết rằng trong khoảng thời gian 0,5 s, từ thông giảm từ 1,5 Wb đến 0.A. 6 V. B. 3 V. C. 1,5 V. D. 4,5 V. Ví dụ 2: Một khung dây hình tròn có diện tích 2 cm2 đặt trong từ trường, các đường sức từ xuyên vuông góc với khung dây. Hãy xác định từ thông xuyên qua khung dây, biết B = 10-5 Wb. A. 10-5 Wb. B. 2.10-5 Wb. C. 3.10-5 Wb. D. 4.10-5 Wb. Ví dụ 3: Một khung dây hình vuông, cạnh dài 4 cm, đặt trong từ trường đều, các đường sức xuyên qua bề mặt và tạo với pháp tuyến của mặt phẳng khung dây một góc 300, từ trường có cảm ứng từ 2.10-5 T. Hãy xác định từ thông xuyên qua khung dây nói trên? A. 16.5Wb B.16,2WB C. 16,3 Wb D. 16. 3 10−9 Ví dụ 4: Một khung dây có các tiết diện là hình tròn, bán kính khung dây là 20 cm, khung dây được đặt vuông góc với các đường sức từ của một từ trường đều có B = 2.10-5 Wb. Tính từ thông xuyên qua khung dây. A. 0 Wb. B. 2,51.10-6 Wb. C. 5,0210-6 Wb. D. 1,2610-6 Wb. Ví dụ 5: Một khung dây hình chữ nhật có chiều dài là 25 cm, được đặt vuông góc với các đường sức từ của một từ trường đều Từ thông xuyên qua khung dây là 10-5 Wb, hãy xác định chiều rộng của khung dây nói trên A. 0,01 m. B. 0,02 m. C. 0,03 m. D. 0,04 m.
30. Ví dụ 6: Một khung dây hình vuông có cạnh dài 5 cm, đặt trong từ trường đều, khung dây tạo với các đường sức một góc 300, Hãy tính từ thông xuyên qua khung dây? A. 0 Wb.B. 6,25.10-5 Wb. C. 1,73.10-5 Wb. D. 1,25.10-4 Wb. Ví dụ 7: Một khung dây hình tam giác có cạnh dài 10 cm, đường cao của nó là 8 cm. Cả khung dây được đưa vào một từ trường đều, sao cho các đường sức vuông góc với khung dây, từ thông xuyên qua khung dây là 4.10-5 Wb. Tìm độ lớn cảm ứng từ. A. 0,01 T. B. 0,1 T. C. 10-4 T. D. 10-3 T. Ví dụ 8: Một khung dây hình tròn có đường kính 10 cm. Cho dòng điện có cường độ 20 A chạy trong dây dẫn. Tính : a) Cảm ứng từ B do dòng điện gây ra tại tâm của khung dây. A. 0 Wb.B. 2,51.10-6 Wb. C. 5,02.10-6 Wb. D. 1,26.10-6 Wb. b) Từ thông xuyên qua khung dây. A. 1,97.10-6 Wb. B. 0 Wb. C.3,94.10-6 Wb. D. 2,5.10-6 Wb. Ví dụ 9: Một ống dây có chiều dài 40 cm. Gồm 4000 vòng, cho dòng điện cường độ 10 A chạy trong ống dây. a,Tính cảm ứng từ B trong ống dây. A. 12,56.10-2 T. B. 0,04 T. C. 0,0628 T. D. 0,2512 T. b,Đặt đối diện với ống dây một khung dây hình vuông, có cạnh 5 cm. Hãy tính từ thông xuyên qua khung dây? A. 3,14.10-3 Wb. B. 3,14. 10-4 Wb. C. 10-4 Wb. D. 10-3 Wb.
31. Ví dụ 10: Một hình vuông có cạnh là 5 cm, đặt trong từ trường đều có từ thông xuyên qua khung dây là 10-6 Wb. Hãy xác định góc tạo bởi khung dây và vector cảm ứng từ xuyên qua khung dây? A. 300. B. 00. C. 600. D. 900. Ví dụ 11: Một khung dây phẳng, diện tích 20 cm2, gồm 10 vòng dây đặt trong từ trường đều, góc giữa B và vectơ pháp tuyến là 300, làm cho từ trường giảm đều về 0 trong thời giam 0,01 s. Hãy xác định suất điện động cảm ứng sinh ra trong khung dây? dây? A. 3,46.10-4 V. B. 6,92.10-4 V. C. 1,73.10-4 V. D. 5,19.10-4 V. Ví dụ 12: Một ống dây dẫn hình vuông cạnh 5 cm, đặt trong một từ trường đều 0,08 T; mặt phẳng khung vuông góc với các đường sức từ. Trong khoảng thời giam 0,2 s. cảm ứng từ giảm xuống đến 0. Độ lớn suất điện động cảm ứng trong khung? A. 10-3 V. B. 2.10-3 V. C. 10-4 V. D. 2.10-4 V. Ví dụ 13: Một vòng dây phẳng giới hạn diện tích đặt trong từ trường đều cảm ứng từ Mặt phẳng vòng dây làm thành với một góc Tính từ thông qua S. A. 5.10-5 Wb. B. 25.10-6 Wb. C. 25.10-3 Wb. D. 5.10-4 Wb. Ví dụ 14: Một khung dây đặt trong từ đều có cảm ứng từ sao cho mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ. Từ thông qua khung dây là 1,2.10-5 Wb. Tính bán kính vòng dây. A. 8 mm. B. 4 mm. C. 8 m. D. 4 m.
32. Ví dụ 15: Một khung dây phẳng giới hạn diện tích gồm 20 vòng dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ từ sao cho mặt phẳng khung dây hợp với véc tơ cảm ứng từ một góc 600. Tính từ thông qua diện tích giới hạn bởi khung dây. A. 8,7.10-4 Wb. B. 4,35.10-5 Wb. C. 8,7.10-5 Wb. D. 4,35.10-4 Wb. Ví dụ 16: Một khung dây phẳng diện tích 20 cm2, gồm 10 vòng được đặt trong từ trường đều. Véc tơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẳng khung dây góc 300 và có độ lớn bằng 2.10-4 T. Người ta làm cho từ trường giảm đều đến 0 trong thời gian 0,01 s. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong thời gian từ trường biến đổi. A. 2.10-4 V. B. 10-4 V. C. 3.10-4 V. D. 4.10-4 V. Ví dụ 17: Một khung dây tròn bán kính 10 cm gồm 50 vòng dây được đặt trong từ trường đều. Cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung dây một góc 600. Lúc đầu cảm ứng từ có giá trị bằng 0,05 T. Tìm suất điện động cảm ứng trong khung nếu trong khoảng 0,05 s: a) Cảm ứng từ tăng gấp đôi. A. V. B. 1,36 V. C. 0,68 V. D. – 0,68 V. b) Cảm ứng từ giảm đến 0. A. V. B. 1,36 V. C. 0,68 V. D. - 0,68 V. Ví dụ 18: Một khung dây dẫn hình chữ nhật có diện tích 200 cm2, ban đầu ở vị trí song song với các đường sức từ của một từ trường đều có độ lớn Khung quay đều trong thời gian đến vị trí vuông góc với các đường sức từ. Xác định suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung. A. -5.10-3 V. B. 6.10-3 V. C. 4.10-3 V. D. 5.10-3 V.
33. Ví dụ 19: Một khung dây hình chữ nhật kín gồm 10 vòng dây, diện tích mỗi vòng 20cm vuông đặt trong một từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ hợp với pháp tuyến của mặt phẳng khung dây góc 60độ, độ lớn cảm ứng từ 0,04T, điện trở khung dây 0,2. Tính độ lớn suất điện động cảm ứng và cường độ dòng điện xuất hiện trong khung dây nếu trong thời gian 0,01 giây, cảm ứng từ: a) Giảm đều từ B đến 0. A. 0,04v và 0,2A B. 0,02v và 0,2A C. 0,04v và 0,4A D. 0,01v và 0,2A b) Tăng đều từ 0 đến 0,5B. A. 0,02v và 0,1A B. 0,04v và 0,2A C. 0,04v và 0,2A D. 0,04v và 0,2A Ví dụ 20: Một khung dây dẫn đặt vuông góc với một từ trường đều, cảm ứng từ B có độ lớn biến đổi theo thời gian. Tính suất điện động cảm ứng với tốc độ biến thiên của cảm ứng từ, biết rằng cường độ dòng điện cảm ứng là 0,5A điện trở của khung là 2.và diện tích của khung là 100cm vuông. A. 100 T/s. B. 200 T/s. C. 50 T/s. D. 150 T/s.
34. - Làm vào vở bài tập các câu hỏi và bài tập trang 147-148 sách giáo khoa. -Làm bài 23.1 đến 23.7 trang 58, 59 SBTVL 11 - Chuẩn bị phần III, IV để học tiết sau.