Dạng 3 Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động 1 Lí thuyết a, Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường Khi đoạn dây dẫn chuyển động cắt các đường sức[.]
Dạng 3: Suất điện động cảm ứng đoạn dây dẫn chuyển động Lí thuyết a, Suất điện động cảm ứng đoạn dây dẫn chuyển động từ trường Khi đoạn dây dẫn chuyển động cắt đường sức từ đoạn dây xuất suất điện động (đóng vai trị nguồn điện) Suất điện động trường hợp gọi suất điện động cảm ứng b, Biểu thức suất điện động cảm ứng đoạn dây chuyển động - Xét trường hợp đơn giản từ trường B vng góc với mặt khung dây, suất điện động khung dây tính theo cơng thức: B S = e c = t t ec = B v S = s = v.t - Xét trường hợp tổng qt: Ta có cơng thức: ec = B vsin Trong đó: e c : Suất điện động đoạn dây, đơn vị (V) B : Cảm ứng từ, đơn vị (T) : Chiều dài đoạn dây, đơn vị (m) v : vận tốc đoạn dây (m/s) ( ) = v,B - Dây dẫn chuyển động từ trường coi nguồn điện Khi đó, lực lorenxo tác dụng lên electron đóng vai trị lực lạ tạo thành dịng điện c, Quy tắc bàn tay phải Đặt bàn tay phải cho đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, ngón chỗi 90o hướng theo chiều chuyển động đoạn dây, đoạn dây dẫn đóng vai trị nguồn điện, chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chiều từ cực âm sang cực dương nguồn điện Chú ý: + Khi mạch nối kín dịng điện cảm ứng chạy dây dẫn có điện trở R là: ic = ec R + Bên nguồn điện, dịng điện có chiều từ cực âm sang cực dương, bên ngồi ngược lại d, Máy phát điện Là ứng dụng quan trọng quen thuộc tượng cảm ứng điện từ đoạn dây chuyển động Máy phát điện xoay chiều: + Nguyên tắc hoạt động: Dựa vào tượng cảm ứng điện từ đoạn dây dẫn chuyển động từ trường + Cấu tạo: Máy phát điện xoay chiều gồm khung dây quay từ trường nam châm Bộ góp gồm hai vành khuyên đồng tiếp xúc với hai chổi quét + Hoạt động: Khi khung dây quay khung xuất suất điện động cảm ứng Dòng điện khung đưa mạch ngồi nhờ góp có chiều thay đổi theo thời gian Máy phát điện chiều: + Hai vành khuyên thay hai bán khuyên + Dòng điện mạch ngồi có chiều khơng đổi Phương pháp giải - Vận dụng quy tắc bàn tay phải - Áp dụng cơng thức tính suất điện động cảm ứng đoạn dây chuyển động từ trường: ec = B vsin Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Vận dụng quy tắc bàn tay phải xác định cực đoạn dây xác định chiều dòng điện cảm ứng mạch điện đây? A M cực âm, N cực dương Dòng điện cảm ứng có chiều từ M đến N B M cực âm, N cực dương Dòng điện cảm ứng có chiều từ N đến M C M cực dương, N cực âm Dòng điện cảm ứng có chiều từ M đến N D M cực dương, N cực âm Dịng điện cảm ứng có chiều từ N đến M Lời giải chi tiết Áp dụng quy tắc bàn tay phải cho đường sức từ hướng vào lịng bàn tay, ngón cãi chỗi chiều chuyển động đoạn dây (hướng từ trái sang phải) Khi chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chiều dịng điện cảm ứng Vậy dịng điện cảm ứng có chiều từ M đến N M cực âm N cực dương Chọn đáp án A Ví dụ 2: Một dẫn diện dài 1,2m, chuyển động từ trường có cảm ứng từ B = 0,5T (Vecto B vng góc với thanh) với vận tốc 4m/s, vng góc với làm với B góc 30o Tính suất điện động cảm ứng thanh? A 0,8V B 1V C 1,2V D 1,4V Lời giải chi tiết Suất điện động cảm ứng là: ec = B.v .sin = 0,5.4.1,2.sin 30o = 1,2(V) Chọn đáp án C Bài tập vận dụng Bài 1: Xác định cực đoạn dây chiều dòng điện cảm ứng mạch đây? A M cực âm, N cực dương Dịng điện cảm ứng có chiều từ M đến N B M cực âm, N cực dương Dịng điện cảm ứng có chiều từ N đến M C M cực dương, N cực âm Dịng điện cảm ứng có chiều từ M đến N D M cực dương, N cực âm Dịng điện cảm ứng có chiều từ N đến M Chọn đáp án D Bài 2: Một dẫn điện dài 100cm, chuyển động vng góc từ trường với vận tốc 4m/s Biết cảm ứng từ có độ lớn B = 0,2T Tính suất điện động cảm ứng thanh? Nếu dùng dây có điện trở không đáng kể nối hai đầu với điện trở R = 0,6 thành mạch kín cường độ dòng điện qua điện trở bao nhiêu? A ec = 0,6V,Ic = 1A B ec = 0,8V;Ic = A C ec = 0,9V;Ic = 1,5A D ec = 1,2V,Ic = 2A Chọn đáp án B Bài 3: Cho hệ thống hình vẽ, MN có chiều dài 60cm chuyển động với vận tốc 8m/s từ trường B = 0,5T Tụ điện có điện dung C = 12F Tính độ lớn điện tích tụ điện cho biết tích điện dương? A q = 26,8C , M dương, N âm B q = 26,8C , M âm, N dương C q = 28,8C , M dương, N âm D q = 28,8C , M âm, N dương Chọn đáp án C Bài 4: Hai kim loại song song thẳng đứng dầu nối với tụ điện C = 4F Một đoạn dây dẫn AB có độ dài = 15cm , khối lượng m = 25g tì vào hai kim loại, tự trượt không ma sát xuống vng góc với hai kim loại Hệ thống đặt từ trường vng góc có B = 2T (bỏ qua điện trở dây dẫn) Xác định gia tốc AB? A a 10m / s B a 8m / s C a 12m / s D a 9m / s Chọn đáp án A Bài 5: Một dẫn điện dài 90cm, chuyển động vng góc từ trường với vận tốc 3m/s Biết cảm ứng từ có độ lớn B = 0,1T Tính suất điện động cảm ứng thanh? Nếu dùng dây có điện trở không đáng kể nối hai đầu với điện trở R = 0,5 thành mạch kín cường độ dòng điện qua điện trở bao nhiêu? A ec = 0,16V,Ic = 0,32A B ec = 0, 2V, I c = 0, 4A C ec = 0,3V,IC = 0,6A D ec = 0,27V;Ic = 0,54A Chọn đáp án D Bài 6: Một dẫn điện dài 30cm tịnh tiến từ trường đều, cảm ứng từ B = 6.10−4 T Vectơ vận tốc vuông gốc với vectơ cảm ứng từ có độ lớn 4m/s Tính suất điện động cảm ứng thanh? A ec = 7,2.10−3 V B ec = 7,2.10−4 V C ec = 5,2.10−3 V D ec = 5,2.10−4 V Chọn đáp án B Bài 7: Chọn đáp án SAI đáp án đây? A Máy phát điện hoạt động dựa tượng cảm ứng điện từ B Bộ góp máy phát điện chiều gồm hai vành khuyên đồng tiếp xúc với hai chổi quét C Máy phát điện chiều có chiều dịng điện mạch ngồi khơng đổi D Máy phát điện xoay chiều gồm khung dây quay từ trường nam châm Chọn đáp án B Bài 8: Một dẫn diện dài 1,5m, chuyển động từ trường có cảm ứng từ B = 0,2T (Vectơ B vng góc với thanh) với vận tốc 3,5m/s, vng góc với làm với B góc 45o Tính suất điện động cảm ứng thanh? (chọn đáp án gần nhất) A 0,75V B 0,85V C 1,2V D 1,4V Chọn đáp án A Bài 9: Một dẫn điện tịnh tiến từ trường đều, cảm ứng từ 0,5T Vecto vận tốc hợp với đường sức từ góc 45o Thanh dài 45cm Một vôn kế nối với hai đầu 0,4V Tính tốc độ thanh? ( Chọn đáp án gần nhất) A 1,5 m/s B m/s C 2,5 m/s D m/s Chọn đáp án C Bài 10: Một dẫn điện tịnh tiến từ trường đều, cảm ứng từ 0,3T Vecto vận tốc hợp với đường sức từ góc 30o có độ lớn m/s.Một vôn kế nối với hai đầu 0,5V Tính chiều dài thanh? ( Chọn đáp án gần nhất) A 0,5m B 0,9m C 1,1m D 1,3m Chọn đáp án C ... tiết Suất điện động cảm ứng là: ec = B.v .sin = 0,5.4.1,2.sin 30o = 1,2(V) Chọn đáp án C Bài tập vận dụng Bài 1: Xác định cực đoạn dây chiều dòng điện cảm ứng mạch đây? A M cực âm, N cực dương... có chiều từ M đến N D M cực dương, N cực âm Dịng điện cảm ứng có chiều từ N đến M Chọn đáp án D Bài 2: Một dẫn điện dài 100cm, chuyển động vng góc từ trường với vận tốc 4m/s Biết cảm ứng từ có... A ec = 0,6V,Ic = 1A B ec = 0,8V;Ic = A C ec = 0,9V;Ic = 1,5A D ec = 1,2V,Ic = 2A Chọn đáp án B Bài 3: Cho hệ thống hình vẽ, MN có chiều dài 60cm chuyển động với vận tốc 8m/s từ trường B = 0,5T