Dạng 3 suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây chuyển động

Trang 1 CHƯƠNG V CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ LỚP 11 B CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Dạng 3 Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây chuyển động 1 Phương pháp chung a Suất điện động cảm ứn[.]

CHƯƠNG V CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ CHUYÊN ĐỀ: VẬT LÝ LỚP 11 B CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Dạng 3: Suất điện động cảm ứng đoạn dây chuyển động Phương pháp chung 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 Quy tắc bàn tay phải Đặt bàn tay phải hứng đường sức từ, ngón tay chỗi 900 chuyều chuyển động đoạn dây, đoạn dây dẫn đóng vai trò nguồn điện, chiều từ cổ tay đến ngón tay chiều từ cực âm sang cực dương nguồn điện Chú ý: - Khi mạch nối kín mạch có dịng điện cảm ứng ic - Bên nguồn điện, dòng điện có chiều từ cực âm sang cực dương, bên ngồi ngược lại c Biểu thức suất điện động cảm ứng đoạn dây → - Xét trường hợp đơn giản từ trường B vng góc với mặt khung dây, suất điện động khung dây tính theo công thức:   B S  eC  t t  eC  Blv  S  l.s  lv.t   → →  - Trong trường hợp B v hợp với góc thì: eC  Bvl sin  Chú ý: e iC  C R - Khi mạch kín dịng cảm ứng chạy dây dẫn có điện trở R: - Khi mạch có hai dịng điện số Ampe kế tổng đại số hai dòng điện (hai dịng điện dịng I nguồn E tạo dòng iC tượng cảm ứng điện từ tạo ra) Ví dụ minh hoạ Ví dụ 1: Thanh kim loại AB dài 20 cm kéo trượt hai ray kim loại nằm ngang hình vẽ Các dây nối điện trở R   Vận tốc AB 12 m/s Hệ thống đặt từ trường  → có B  , T , B vng góc với mạch điện a) Tìm suất điện động cảm ứng khung A 0,48 V B 0,96 V C 0,83 V D 0,69 V b) Cường độ dòng điện cảm ứng cho biết chiều? A I C  ,32  A  chiều từ A đến B B I C  ,32  A  chiều từ B đến A C I C  , 23  A  chiều từ A đến B D I C  , 23  A  chiều từ B đến A Lời giải a) Suất điện động cảm ứng thanh: eC  B.v.l sin   0, 4.0, 2.12.sin 900  0,96  V  Đáp án B Trang eC  0,32  A  R b) Dòng điện mạch: Áp dụng quy tắc bàn tay phải suy chiều dòng điện cảm ứng qua AB theo chiều từ A đến B Đáp án A Ví dụ 2: Cho hệ thống hình vẽ, MN có chiều dài 50 m chuyển động với tốc độ 10 m/s từ trường B  , 25 T Tụ điện có điện dung C  10 F Tính độ lớn điện tích tụ điện cho biết tích điện dương A q  12 ,5 C , M tích điện dương B q  12 ,5 C , N tích điện dương C q  1, 25 C , M tích điện dương D q  1, 25 C , N tích điện dương Lời giải + Khi MN chuyển động MN xem nguồn điện có suất điện động có độ lớn là: e  Bvl  1, 25  V  IC  + Nguồn điện MN nạp điện cho tụ C nên điện tích tụ C là: q  C.e  12,5  C  + Áp dụng quy tắc bàn tay phải suy N cực âm M cực dương nguồn điện Do M mang điện tích dương, N mang điện tích âm Đáp án A E  1,5 V , r  0,1 , Ví dụ 3: Cho mạch điện hình vẽ, nguồn có suất điện động điện trở → MN có chiều dài m có điện trở R  2,9  Từ trường B có phương thẳng đứng, hướng xuống vng góc với mặt khung hình vẽ B  0,1 T Thanh MN dài có điện trở khơng đáng kể a Ampe kế MN đứng yên? Tính độ lớn lực từ tác dụng lên MN I  0,5 A; F  0, 025 N A B I  ,5 A ; F  , 05 N C I  0, 25 A ; F  0, 025 N D I  0, 25 A ; F  0, 05 N b Ampe kế MN di chuyển phía phải với vận tốc v  m / s cho hai đầu MN tiếp xúc với hai đỡ kim loại? Tính độ lớn lực từ tác dụng lên MN A I  0,1 A ; F  0, 01 N B I  0,5 A ; F  0, 05 N C I  0, A ; F  0, 06 N D I  0, A ; F  0, 04 N c Muốn Ampe kế số phải để MN di chuyển phía với vận tốc bao nhiêu? A MN chuyển động sang trái, v  10 m / s B MN chuyển động sang phải, v  10 m / s C MN chuyển động sang trái, v  15 m / s D MN chuyển động sang phải, v  15 m / s Lời giải a) Khi MN đứng n mạch khơng có dịng cảm ứng nên số ampe kế là: E I  0,5 A Rr + Độ lớn từ tác dụng lên MN: F  B.I.l  0, 05 N Đáp án B b) Khi chuyển động phía phải mạch có dịng cảm ứng có chiều từ M đến N có độ lớn e Blv iC  C   0,1 A Rr Rr xác định theo cơng thức: Trang + Trong mạch có hai dòng điện dòng nguồn tạo dòng cảm ứng tượng cảm ứng điện từ tạo ra, hai dòng điện chiều nên số ampe kế tổng hai dịng này, đó: I A  I  iC  0, A + Lực từ tác dụng lên MN là: F  B.I A l  0, 06 N Đáp án C I  0,5 A i i c) Muốn ampe kế số C phải có độ lớn dịng C phải ngược chiều với dịng i, tức dịng iC có chiều từ N đến M suy MN phải chuyển động sang trái i R  r Blv iC  v C  15 m/s Rr Bl Gọi v vận tốc MN, ta có: Đáp án D Ví dụ 4: Hai kim loại song song, thẳng đứng có điện trở khơng đáng kể, đầu nối vào điện trở R  0,5  Một đoạn dây dẫn AB, độ dài l  14 cm , khối lượng m  g , điện trở r  0,5  tì vào hai kim loại tự trượt không ma sát xuống ln ln vng góc với hai kim loại Toàn hệ thống đặt từ trường có hướng vng góc với mặt phẳng hai kim loại có cảm ứng từ B  , T Lấy g  ,8 m / s a) Xác định chiều dòng điện qua R A Chiều từ A đến B B Chiều từ B đến A C Chiều D Khơng đủ liệu để xác định b) Chứng minh lúc đầu AB chuyển động nhanh dần, sau thời gian chuyển động trở thành chuyển động Tính vận tốc chuyển động tính U AB A v  20 m/s; U  0, 28 V B v  25 m/s; U  0,35 V C v  50 m/s; U  0, V D v  40 m/s; U  0,56 V   600 Độ lớn chiều c) Bây  → đặt hai kim loại nghiêng với mặt phẳng nằm ngang góc B cũ Tính vận tốc v chuyển động AB UAB A v  20 m/s; U  0, 28 V B v  40 m/s; U  0,56 V C v  25 m/s; U  0,35 V D v  28,87 m/s; U  0,35 V Lời giải a) Do xuống nên từ  thông tăng Áp dụng định luật Lenxơ,  → qua mạch  → dòng điện cảm ứng sinh Bc ngược chiều B (Hình vẽ) Áp dụng qui tắc nắm bàn tay phải, I chạy qua R có chiều từ A  B Đáp án A b) Ngày sau bng AB chịu tác dụng trọng lực P  mg nên chuyển động nhanh dần  v tăng dần - Đồng thời, sau mạch xuất dịng điện I nên AB chịu thêm tác dụng lực từ F  BIl có hướng lên  e  Blv t - Mặt khác, suất điện động xuất AB là: nên 2 e Blv Bl v I  F  Rr Rr Rr - Cho nên v tăng F tăng dần  tồn thời điểm mà F  P Khi chuyển động - Khi chuyển động thì: R  r  mg  0,5  0,5  2.103.9,8  B 2l v F  mg   mg  v    25  m/s Rr B 2l 0, 22.0,142 Blv 0, 2.0,14.25 U AB  I R  R  0,5  0,35  V  Rr 0,5  0,5 - Hiệu điện hai đầu là: Đáp án B c) Khi để nghiêng hai kim loại ta có hình vẽ bên: Trang - Hiện tượng xảy tương tự trường hợp b) ta thay P Psina, thay B B1 với B1  B sin a B sin   l v  F  mg sin    mg sin  Rr - Lập luận tương tự ta có:  R  r  mg sin    0,5  0,5 2.103.9,8.sin 600  28,87 m/s v   2  B sin   l 0, 2.sin 60 0,14   - Hiệu điện hai đầu là: B sin .lv 0, 2.sin 600.0,14.28,87 U AB  I R  R  0,5  0,35  V  Rr 0,5  0,5 Đáp án D Trang ... 1, 25 C , N tích điện dương Lời giải + Khi MN chuyển động MN xem nguồn điện có suất điện động có độ lớn là: e  Bvl  1, 25  V  IC  + Nguồn điện MN nạp điện cho tụ C nên điện tích tụ C là:... dương nguồn điện Do M mang điện tích dương, N mang điện tích âm Đáp án A E  1,5 V , r  0,1 , Ví dụ 3: Cho mạch điện hình vẽ, nguồn có suất điện? ?? động điện trở → MN có chiều dài m có điện trở... phải để MN di chuyển phía với vận tốc bao nhiêu? A MN chuyển động sang trái, v  10 m / s B MN chuyển động sang phải, v  10 m / s C MN chuyển động sang trái, v  15 m / s D MN chuyển động sang phải,