Vật lí 11 - Bài tập chương cảm ứng điện từ

Nội dung text: Vật lí 11 - Bài tập chương cảm ứng điện từ

1. BÀI TẬP CHƯƠNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Giáo viên: Ngơ Thị Thùy Nhung
2. DẠNG 1. XÁC ĐỊNH CHIỀU DỊNG ĐIỆN CẢM ỨNG BÀI DẠNG 2: TÍNH TỪ THƠNG, SUẤT ĐIỆN ĐỘNG VÀ CƯỜNG ĐỘ DỊNG ĐIỆN CẢM ỨNG HỌC TRÚC DẠNG 3. BÀI TỐN VỀ HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM CẤU
3. Kiểm tra bài cũ Câu 1: Trình bày định nghĩa hiện tượng cảm ứng điện từ ? Định luật Len-xơ? Định luật Fa ra đây? Áp dụng xác định chiều dịng điện cảm ứng khi thanh nam châm lại gần khung dây như hình vẻ S N NC dịch chuyển
4. BÀI TẬP VỀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Các bước cơ bản để giải một bài tốn về cảm ứng điện từ: •Xác định hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra ở đâu? Do nguyên nhân cụ thể nào? •Vận dụng định luật Len-xơ (để xác định chiều dịng điện cảm ứng trong mạch kín), quy tắc bàn tay phải( để xác định các cực của nguồn điện cảm ứng khi thanh kim loại chuyển động) • Vận định luật Fa ra đây để xác định độ lớn suất điện động cảm ứng, biểu thức tính suất điện động trong thanh kim loại chuyển động trong từ trường •Tìm các đại lượng mà bài tốn yêu cầu
5. Phương pháp xác định dịng điện cảm ứng : o B tăng → ϕ tăng : BBC o B giảm → ϕ giảm : BBC Đối với vịng dây trịn, vận dụng quy tắc nắm tay phải để xác định chiều của dịng điện cảm ứng. S N B BC IC
6. Dạng 1. Áp dụng quy tắc nắm tay phải xác định chiều dịng điện cảm ứng Câu hỏi 1: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dịng điện cảm ứng khi cho nam châm dịch chuyển lại gần hoặc ra xa vịng dây kín:
7. BÀI TẬP CHƯƠNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Câu hỏi 2: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dịng điện cảm ứng khi cho vịng dây dịch chuyển lại gần hoặc ra xa nam châm:
8. BÀI TẬP CHƯƠNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Câu hỏi 3: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dịng điện cảm ứng ngay khi nam châm đang đặt thẳng đứng tại tâm vịng dây ở trên bàn thì bị đổ:
9. DẠNG 2: TÍNH TỪ THƠNG, SUẤT ĐIỆN ĐỘNG VÀ CƯỜNG ĐỘ DỊNG ĐIỆN CẢM ỨNG -Biểu thức: =NBS. . .cos -Đơn vị:  : Từ thơng (Wb) B : Từ trường (T) S : Diện tích (m2) -Trường hợp đặc biệt: + B // n  = B.S + B ⊥ n  = 0
10. Biểu thức suất điện động cảm ứng −  = = 21 tt Nếu B thay đổi thì B=B2-B1 Nếu S thay đổi thì S=S2-S1 Nếu thay đổi thì cos = cos 2- cos 1
11. BÀI TẬP CHƯƠNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ DẠNG 2: TÍNH TỪ THƠNG, SUẤT ĐIỆN ĐỘNG VÀ CƯỜNG ĐỘ DỊNG ĐIỆN CẢM ỨNG Bài 1: Một hình vuơng cạnh 5cm đặt trong từ trường đều cĩ cảm ứng từ B=8.10-4T. Từ thơng qua hình vuơng đĩ bằng 10-6Wb.Tính gĩc hợp bởi véc tơ cảm ứng từ và mặt phẳng.  = NBScos 10-6 = 0,052. 8.10-4 .cos cos = 0,5 = 600 gĩc hợp bởi véc tơ cảm ứng từ với mặt phẳng của hình vuơng đĩ là: 300
12. BÀI TẬP CHƯƠNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Bài 2: Một mạch kín hình vuơng, cạnh 10cm, đặt vuơng gĩc với từ trường đều cĩ độ lớn thay đổi theo thời gian. Tính tốc độ biến thiên của từ trường, biết cường độ dịng điện cảm ứng i=2A và điện trở của mạch r = 5  B.S.cos e = c t B B i. r 2.5 i. r= . S .cos003 = = = 10 ( T / s ) t t S 0,12
13. BÀI TẬP CHƯƠNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Bài 3: Một khung dây dẫn hình vuơng, cạnh a = 10cm, đặt cố định trong từ trường đều cĩ véc tơ cảm ứng từ vuơng gĩc với mặt phẳng khung. Trong khoảng thời gian 0,05 s, cho độ lớn của cảm ứng từ tăng đều từ 0 đến 0,5T. Xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung B.S.cos eV= − = 0,1 c t
14. BÀI TẬP CHƯƠNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Bài 4: Một khung dây dẫn cĩ 2000 vịng được đặt trong từ trường đều sao cho các đường sức từ vuơng gĩc với mặt phẳng khung. Diện tích mặt phẳng mỗi vịng là 2dm2. Cảm ứng từ của từ trường giảm đều từ giá trị 0,5T đến 0,2T trong thời gian 0,1s. Tính suất điện động cảm ứng trong mỗi vịng dây và trong tồn khung dây? B.S.cos eV= − = 0,06 1 t Ekhung= e1.N= 120V
15. Bài 5. Một khung dây trịn, phẳng, gồm 1200 vịng, đường kính mỗi vịng là d=10cm, quay trong từ trường đều quanh trục đi qua tâm và nằm trong mặt phẳng khung dây. Ở vị trí ban đầu, mặt phẳng khung dây vuơng gĩc với đường sức từ. Ở vị trí cuối, mặt phẳng khung dây song song với đường sức từ. Thời gian quay là 0,1s. Cảm ứng từ trường là B = 0,005T. Tính suất điện động xuất hiện trong cuộn dây. 0 =11NBS.cos =22NBS.cos Với 1 = 0 và 2=90  = 2 −  1 =NBS.(cos 2 − cos 1 )  eV= − = 0,471 c t
16. Bài 6. Một khung dây cứng, phẳng diện tích 25cm2, gồm 10 vịng dây. Khung dây được đặt trong từ trường đều. Khung dây nằm trong mặt phẳng như hình vẽ. Cảm ứng từ biến thiên theo thời gian theo đồ thị a. Tính độ biến thiên của từ thơng qua khung dây kể từ lúc t=0 đến t=0,4s b. Xác định suất điện động cảm ứng trong khung t=0 thì B=2,4.10-3 −5 T a.  = N B . S .cos = − 6.10 Wb t=0,4 thì B= 0 A B  −4 + (B⊥ mfk ) = 0 b. ec = − = 1,5.10 V t + D C
17. Bài 3 trang 206 SGK: L = 0,4 m; d = 4.10-2 m; I = 1A; t = 0,01s −7 N a. Cảm ứng từ: B = 4 .10 . .I  1 Năng lượng trong ống dây : W = 107.B2.V 8 b. Từ thông qua ống dây:  = N.BS.cos  c. Suất điện động cảm ứng: e = − c t
18. DẠNG 3. BÀI TỐN VỀ HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM * Các cơng thức: + Hệ số tự cảm của ống dây: + Từ thơng tự cảm qua ống dây cĩ dịng điện i chạy qua: Φ = Li + Suất điện động tự cảm: * Phương pháp giải: Để tìm các đại lượng cĩ liên quan đến độ tự cảm của ống dây, suất điện động tự cảmn năng lượng từ trường của ống dây ta viết biểu thức liên quan đến các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm rồi suy ra và tính đại lượng cần tìm.
19. Bài 1. Một ống dây cĩ chiều dài l = 50 cm, bán kính 1 cm, cĩ 800 vịng dây. Trong lịng ống dây là khơng khí. Dịng điện chạy trong ống dây là i = 2 A. Hãy tính : a. Hệ số tự cảm của ống dây. b. Từ thơng gởi qua tiết diện ngang ống dây. c. Năng lượng từ trường trong ống dây. a. Hệ số tự cảm của ống dây : • Tiết diện ngang của ống dây : Sr= . 2 • Hệ số tự cảm của ống dây : 22 NN −4 L==4 .10−−7 . S 4 .10 7 . r 2 LH5,053.10 ll
20. b. Từ thơng gởi qua tiết diện ngang ống dây Li.  =  =1,2633 Wb N c. Năng lượng từ trường trong ống dây 1 W= L. i2 WJ=1,024. 24 .10− 2
21. Bài 2. Một ống dây cĩ chiều dài l = 50 cm, tiết diện ngang S = 20 cm2. Trong lịng ống dây là khơng khí. Biết rằng cứ trong khoảng thời gian 10-2 s thì cường độ dịng điện trong mạch biến thiên đều 1,5 A và suất điện động tự cảm xuất hiện trong mạch là 3 V. Tính hệ số tự cảm của ống dây. i t eL= . =Le. =LH0,2 TC t TC i • Hệ số tự cảm của ống dây : N 2 Ll. LS= 4 .10−7 . N = =1995 l 4 .10−7 .S
22. Bài 3. Một vịng dây kín cĩ diện tích S = 10 cm2 đặt trong từ trường đều cĩ véctơ cảm ứng từBhợp với pháp tuyếnn gĩc α = 600 . B thay đổi với tốc độ 0,1T/s. Điện trở vịng dây là 0,1 Ω. Xác định suất điện động cảm ứng và cường độ dịng điện cảm ứng trong vịng dây.  = BS. .cos  B E = ESV =.cos = 5.104 C t C t E IA==C 5.10−3 C R
23. Bài 4. Một cuộn dây dẫn phẳng cĩ 200 vịng dây, bán kính cuộn dây là R = 10 cm. Cuộn dây được đặt trong từ trường đều và vuơng gĩc với các đường cảm ứng từ. Ban đầu, cảm ứng từ của từ trường cĩ giá trị B1, sau thời gian 0,1 s thì cảm ứng từ là B2 = 1,5.B1 . Biết suất điện động cảm ứng trong cuộn dây là 12,56 V. Tính B1  = NBS. . .cos =0 → = NBS . .  B BBB2− 1 1 EC = →ENSNSNS = = = t C t t t Et. →BT =C = 0,2 1 NS.
24. Bài 5. Một vịng dây dẫn phẳng giới hạn bởi diện tích S = 5 cm2 đặt trong từ trường đều cĩ cảm ứng từ B = 0,1 T. Mặt phẳng vịng dây làm thành với véctơ B một gĩc α = 300. Tính từ thơng qua diện tích S. = BS. .cos •  =600 → =B . S .cos60 0 = 2,5.10− 5 Wb •  =1200 → =B . S .cos120 0 = − 2,5.10− 5 Wb
25. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1:Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch tỉ lệ với: A. Độ lớn của từ thông qua mạch B. Tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch C. Thời gian từ thông biến đổi qua mạch D. Cả A, B, C đều đúng
26. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 2: Để tăng độ tự cảm của ống dây, người ta thường tăng: A. Cường độ dòng điện qua ống B. Chiều dài của ống C. Tiết diện của dây dẫn trong ống D. Chất lượng lõi sắt
27. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 3: Khi sử dụng điện, dòng Fu-cô sẽ xuất hiện trong : A. Bàn là điện B. Bếp điện C. Quạt điện D. Bĩng đèn sợi đốt