Microsoft word CHUYÃ−N ä’ổ 3 cẢm ỨNG ä’iển tỪ tá»° cẢm hỜ cẢm

Microsoft Word CHUYÃ−N Ēổ 3 CẢM ỨNG Ä’IểN TỪ Tá»° CẢM HỌ CẢM doc Chuyên đề 3 CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ TỰ CẢM HỖ CẢM A TÓM TẮT KIẾN THỨC I CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 1 Hiện tượng cảm ứng điện từ Hiện tượn[.]

Chuyên đề 3: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ TỰ CẢM HỖ CẢM A TÓM TẮT KIẾN THỨC I CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Hiện tượng cảm ứng điện từ - Hiện tượng cảm ứng điện từ tượng xuất suất điện động cảm ứng mạch điện kín có biến đổi từ thơng qua mạch - Suất điện động cảm ứng + Trong mạch kín: Trong mạch điện kín, độ lớn suất điện động cảm ứng xác định định luật Fa-ra-đay; chiều dòng điện cảm ứng xác định định luật Len-xơ: * Điện luật Fa-ra-đay: ec   N Δ  Δ t (3.1) (Δ  độ biến thiên từ thông thời gian Δ t ; N số vòng dây mạch) * Định luật Len-xơ: Dòng điện cảm ứng có chiều cho từ thơng mà sinh qua mạch kín chống lại biến thiên từ thơng sinh  + Trong đoạn dây có chiều dài l chuyển động với vận tốc v từ trường B , chiều dòng điện cảm ứng đoạn dây xác định quy tắc “Bàn tay phải”:   * Độ lớn suất điện động cảm ứng: ec  Blv sin     B, v    (3.2) * Quy tắc “Bàn tay phải”: Đặt bàn tay phải hứng đường sức từ, ngón tay chỗi hướng theo chiều chuyển động đoạn dây dẫn, chiều từ cổ tay đến ngón cịn lại chiều dịng điện cảm ứng đoạn dây Chú ý: Có thể coi đoạn dây dẫn nguồn điện chiều từ cổ tay đến ngón cịn lại chiều từ cực âm sang cực dương nguồn điện Dịng điện Fu-cơ Dịng điện Fu-cơ dòng điện cảm ứng sinh khối vật dẫn chuyển động từ trường hay đặt từ trường biến đổi theo thời gian II TỰ CẢM Hiện tượng tự cảm - Hiện tượng tự cảm tượng cảm ứng điện từ mạch điện biến đổi dịng điện mạch gây - Hệ số tự cảm: L   I (3.3) - Suất điện động tự cảm: etc   L i t Δ Δ (3.4) (Δ i độ biến thiên dòng điện mạch thời gian Δ t ; L hệ số tự cảm mạch điện) Năng lượng từ trường - Năng lượng từ trường: W  Li (3.5) - Mật độ lượng từ trường: w  W V (3.6) (V thể tích vùng khơng gian từ trường) III HỖ CẢM Hiện tượng hỗ cảm - Hiện tượng hỗ cảm tượng cảm ứng điện từ hai mạch điện biến đổi dịng điện hai mạch gây - Hệ số hỗ cảm: M 21  M 12  M  12  21  i1 i2 - Suất điện động hỗ cảm: ehc   M Δ Δ i1 Δ i ; ehc1   M t Δ t Năng lượng hỗ cảm: W12  Mi1i2 (3.9) B NHỮNG CHÚ Ý KHI GIẢI BÀI TẬP * VỀ KIẾN THỨC VÀ KỸ NĂNG Với ống dây dài: - Trường hợp khơng có lõi thép: (3.8) (3.7) + Hệ số tự cảm ống dây: L  0 n 2V + Năng lượng từ trường ống dây: W  B2 V 20 B2 + Mật độ lượng từ trường ống dây: w  0 - Trường hợp có lõi thép: + Hệ số tự cảm ống dây: L  0 n 2V + Năng lượng từ trường ống dây: W  B2 0 V + Mật độ lượng từ trường ống dây: w  B2 0 (  độ từ thẩm môi trường ống dây; V  Sl : Thể tích ống dây) Trong tượng hỗ cảm: - Ngoài tượng hỗ cảm, thân mạch cịn có tượng tự cảm dịng điện mạch biến thiên, mạch có suất điện động tự cảm hỗ cảm: ec1  etc1  ehc1   L1 Δ Δ ec  etc  ehc   L2 i1 Δ i M t Δ t Δ Δ i2 Δ i M t Δ t - Năng lượng từ trường hệ: W  W1  W2  W12  W  2 L1i1  L2 i2  Mi1i2 2 Khi áp dụng định luật Len-xơ để xác định chiều dòng điện cần ý trường hợp cụ thể:  - Nếu  tăng, dòng điện cảm ứng mạch I c tạo từ trường Bc ngược chiều với từ trường ban đầu   B để chống lại tăng  ;  giảm, dòng điện cảm ứng mạch I c tạo từ trường Bc  chiều với từ trường ban đầu B để chống lại giảm  - Từ đó, cách xác định chiều I c sau:  + Xác định chiều B : Đề cho, đặc điểm từ trường nam châm, quy tắc ”Cái đinh ốc” xác định  chiều B + Xác định xem  tăng hay giảm: Dựa vào biểu thức   BS cos   + Xác định chiều Bc : Dựa vào tăng, giảm  + Xác định chiều I c : Theo quy tắc “Cái đinh ốc” (hoặc quy tắc “Nắm tay phải”) * VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Với dạng tập tượng cảm ứng điện từ Phương pháp giải là: - Xác định xem mạch mạch kín hay đọan dây chuyển động - Nếu mạch kín thì:  N số vòng dây mạch Δ t    + Chiều dòng điện cảm ứng: Áp dụng định luật Len-xơ: Bc chiều với B Δ   ; Bc ngược chiều  với B Δ   + Độ lớn suất điện động cảm ứng: ec   N Δ - Nếu đoạn dây chuyển động thì:   + Độ lớn suất điện động cảm ứng: ec  Blv sin  ,    B, v    + Chiều dòng điện cảm ứng: Áp dụng quy tắc “Bàn tay phải”: B đâm vào lòng bàn tay, v hướng theo ngón chỗi ra, I chiều với ngón cịn lại - Một số ý:  + Từ thơng mạch biến thiên do: B biến thiên (do chuyển động tương đối nam châm vòng dây, I mạch biến thiên…); S biến thiên (kéo dãn, bóp méo vịng dây…);  biến thiên (quay vòng dây…) + Trường hợp đoạn dây dẫn chuyển động từ trường coi đoạn dây dẫn nguồn điện, áp dụng quy tắc “Bàn tay phải” ngón lại chiều từ cực âm sang cực dương nguồn + Cần kết hợp với công thức định luật Ôm để xác định đại lượng điện l, r…: định luật Niu-tơn để xác định đại lượng học v, a, s… Với dạng tập tượng tự cảm Phương pháp giải là: - Sử dụng công thức: + Hệ số tự cảm: L   i + Suất điện động tự cảm: etc   L + Năng lượng từ trường: W  Δ Δ i t Li + Mật độ lượng từ trường: w  W V (V thể tích vùng không gian từ trường) - Một số ý: + Với ống dây hình trụ * Hệ số tự cảm ống dây: L  0 n 2V * Năng lượng từ trường ống dây: W  B2 0 V * Mật độ lượng từ trường ống dây: w  B2 0 (  độ từ thẩm môi trường ống dây, không khí:   1; V  Sl : Thể tích ống dây) + Kết hợp số công thức:   BS cos  ; B  0 nI  0 N I I Với dạng tập tượng hỗ cảm Phương pháp giải là: - Sử dụng công thức: + Hệ số hỗ cảm: M  12 i1 + Suất điện động hỗ cảm: ehc   M Δ Δ i1 Δ i ; ehc1   M t Δ t + Năng lượng hỗ cảm: W12  Mi1i2 - Một số ý: Xem mục Về kiến thức kĩ C CÁC BÀI TẬP VẬN DỤNG HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 3.1 Một nam châm đưa lại gần vịng dây dẫn hình vẽ Hỏi dịng điện cảm ứng vịng có chiều nào? Vịng dây di chuyển phía nào? Bài giải   - Khi đưa nam châm lại gần từ thông tăng nên B0 ngược chiều với B Theo quy tắc “Nắm tay phải” I c có chiều hình vẽ - Vì mặt bên trái vòng dây mặt Bắc (N) nên vòng dây bị đẩy, di chuyển bên phải 3.2 Dùng định luật Len-xơ để xác định chiều dòng điện cảm ứng khung dây dẫn trường hợp sau: a) Thanh nam châm rơi đến gần khung dây, sau qua khung dây rơi xa khung dây b) Con chạy biến trở R di chuyển sang phải c) Ngắt khóa K (ban đầu đóng) d) Khung dây từ trường ban đầu hình vng, sau kéo thành hình chữ nhật ngày dẹt e) Đưa khung dây xa dòng điện f) Giảm cường độ dịng điện xơ-lê-nơ-it Bài giải a) Thanh nam châm rơi xuống   - Khi nam châm rơi đến gần khung dây từ thơng tăng, Bc ngược chiều với B , dịng điện cảm ứng có chiều: A  D  C  B  A   - Khi nam châm qua khung dây rơi xa khung dây từ thơng giảm, Bc chiều với B , dịng điện cảm ứng có chiều A  B  C  D  A b) Con chạy biến trở R di chuyển  Ta có: Từ trường B dịng điện I có chiều từ ngồi Khi chạy biến trở R di chuyển sang   phải => điện trở tăng, nên cường độ dịng điện I giảm, từ thơng qua khung giảm, B0 chiều với B , dịng điện cảm ứng có chiều: A  B  C  D  A c) Khi ngắt khóa K (ban đầu K đóng):  - Ban đầu K đóng, B có chiều hướng lên - Trong thời gian ngắt K, dòng điện cuộn dây giảm nên cảm ứng từ qua khung dây ABCD giảm => từ   trường cảm ứng BC chiều với B => dòng điện cảm ứng I c có chiều A  B  C  D  A d) Kéo khung dây thành hình chữ nhật ngày dẹt Khi hai khung dây có chu vi hình vng có diện tích lớn hình chữ nhật Do đó, q trình kéo diện tích khung giảm dần, dẫn đến từ thông qua khung giảm   => Từ trường cảm ứng Bc chiều với B => dòng điện cảm ứng I c có chiều A  B  C  D  A f) Giảm cường độ dòng điện xơ-lê-nơ-it   Khi giảm cường độ dịng điện xơ-lê-nơ-it từ thơng giảm, Bc chiều với B dịng điện cảm ứng có chiều A  D  C  B  A 3.3 Hai vòng dây dẫn trịn bán kính đặt đồng tâm, vng góc nhau, cách điện với Vịng có dịng điện I qua Khi giảm I, vòng hai có dịng điện cảm ứng khơng? Nếu có xác định chiều dịng điện cảm ứng hình vẽ Bài giải Từ trường dòng điện I vòng dây trịn có phương vng góc với mặt phẳng vịng dây 1, nghĩa song song với mặt phẳng vòng dây Do I biến thiên từ trường I gây biến thiên đường sức điện song song với mặt phẳng vòng dây nên từ thơng qua vịng dây khơng nên khơng có dịng điện cảm ứng xuất vịng dây  3.4 Cuộn dây có N = 100 vịng, diện tích vịng S = 300 cm có trục song song với B từ trường đều,  B = 0,2T Quay cuộn dây để sau ∆t = 0,5s, trục vng góc với B Tính suất điện động cảm ứng trung bình cuộn dây Bài giải Độ lớn suất điện động cảm ứng: e   NBS  cos   cos 1   Δ t Δ t Δ 100.0, 2.300.10i e  1, 2V 0, Vậy: Suất điện động cảm ứng trung bình cuộn dây e  1, 2V  3.5 Vòng dây đồng    1, 75.10  x .m  đường kính d = 20cm, tiết diện S0 = mm2 đặt vng góc với B từ trường Tính độ biến thiên Δ Δ B cảm ứng từ dòng điện cảm ứng vòng dây I = 2A t Bài giải - Suất điện động cảm ứng xuất vịng dây có độ lớn: e   Δ t Δ Δ  BS  Δ t S Δ Δ B d2 Δ B  t Δ t - Điện trở vòng dây: R   d  S S d2 - Cường độ dòng điện cảm ứng qua vòng dây: I   e  R B Δ t  dS Δ B d 4 Δ t  S Δ ΔB 1.4  2.4.1, 75.108    0,14 T / s  Δt dS 0, 2.5.106 Vậy: Độ biến thiên cảm ứng từ đơn vị thời gian ΔB  0,14 T / s  Δt  3.6 Cuộn dây N = 100 vòng, diện tích vịng S = 20 cm có trục song song với B từ trường Tính độ biến thiên ∆B cảm ứng từ thời gian Δt  102 s có suất điện động cảm ứng eC  10V cuộn dây Bài giải - Suất điện động cảm ứng xuất cuộn dây có độ lớn: ...  0, 288 A RAB 0, 436 - Hiệu điện đầu R1 : U1  E  R2 I  - Cường độ dòng điện qua R3 : I   25  0,1 0, 288  0, 035 V U 0, 035   0,1A R3 0,1 Vậy: Số ampe kế 0,1A  3. 10 Khung dây dẫn... E1  I1 3ar   I ar   Ka  I1 3ar   I ar U BC  E2  I 2ar   I ar   Ka  I 2ar   I ar 1  2 I1  I  I  3? ?? - Lấy (1) trừ (2): 3arI1  2arI  1,5 Ka (4) - Thế (3) (1): 3arI1  Ka...  0, 2 - Điện trở R2 , R3 điện trở nửa đường tròn: R2  R3  d 0,5   0, 0,5  0,1    - Điện trở toàn mạch: R  R2  R1 R3 0, 2.0,1.  0,1   0, 436  R1  R3 0,  0,1 - Suất điện động