Bài giảng vật lý đại cương 1 chương 10 hiện tượng cảm ứng điện từ

CHƯƠNG X HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ I Cảm ứng điện từ 1 Hiện tượng cảm ứng ĐT Khi từ thông gửi qua một mạch kín thay đổi thì trong mạch xuất hiện một dòng điện Dòng điện đó gọi là dòng điện cảm ứng Và[.]

CHƯƠNG X HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ I.Cảm ứng điện từ: Hiện tượng cảm ứng ĐT: Khi từ thơng gửi qua mạch kín thay đổi mạch xuất dịng điện Dịng điện gọi dòng điện cảm ứng Và tượng gọi tượng cảm ứng điện từ Định luật Faraday: Suất điện động cảm ứng luôn trị số, trái dấu với tốc độ biến thiên từ thơng gửi qua diện tích mạch điện d   dt Định luật Lenz: Dòng điện cảm ứng phải có chiều cho từ trường sinh chống lại nguyên nhân sinh Suất điện cảm ứng xuất dẫn chuyển động từ trường d   dt d từ thơng gửi qua diện tích qt thời gian dt Suất điện động cảm ứng dẫn chuyển động từ trường B Lực tác dụng lên điện tích q    dẫn với vận tốc v từ trường B: FL v _ + FL  q v  B Nhờ có lực hạt mang điện tự dẫn (với dẫn kim loại có electron dịch chuyển), hai đầu xuất điện tích trái dấu, hai đầu có hiệu điện ● Nếu mạch kín có chuyển động điện tích mạch tạo nên dịng điện, nghĩa mạch xuất s.đ.đ Sự xuất hiệu điện hai đầu dẫn (mạch hở) xuất s.đ.đ mạch kín chứng tỏ bên dẫn có tồn trường lực lạ ; trường hợp chất lực tác dụng trường lạ lực từ, cịn vecơ cường độ điện trường lạ là: FL E*  v B q Suất điện động cảm ứng xuất dẫn:    E *.ds   (v  B ) ds (s) (s) Ví dụ: Xét mạch điện hình chữ B nhật abcd, có cạnh lưu động n d c ad chuyển động với vận tốc v v s hình vẽ Ta quy ước chọn E*  v B b a chiều quay ngược chiều kim đồng hồ làm chiều dương mạch điện Từ trường vng góc với mặt phẳng mạch điện chiều với pháp tuyến dương n mạch điện Theo cơng thức ta có đoạn ab, bc, cd v  B  v  Trên đoạn ad, vectơ nằm dọc theo đoạn mạch ngược chiều tính lưu số, ta có: dx BdS d   vBs   Bs    dt dt dt dx độ dịch chuyển đoạn ad thời gian dt dФ từ thơng gửi qua diện tích dS = sdx mà đoạn ad quét khoảng thời gian dt II Hiện tượng tự cảm: Hiện tượng tự cảm: Khi biến thiên từ thông qua diện tích giới hạn mạch biến đổi dịng điện chạy mạch biến đổi với thời gian gây ra; mạch kín ta xét xuất dòng điện cảm ứng gọi dòng điện tự cảm tượng gọi tượng tự cảm Hệ số tự cảm: d Theo định luật Faraday:  tc   dt Фm từ thơng dịng điện mạch gửi qua diện tích mạch Vì từ thơng gửi qua mạch kín tỉ lệ với B, mà B tỉ lệ với I nên m tỉ lệ với I đó: m  LI L hệ số tỉ lệ gọi hệ số tự cảm mạch Do đó: d ( LI ) tc   dt Nếu mạch kín khơng biến dạng độ từ thẩm mơi trường khơng thay đổi L = const nên: dI tc   L dt III Năng lượng từ trường: Năng lượng từ trường ống dây có dịng điện i o o K E Tại thời điểm t = , đóng khố K, mạch xuất dòng điện i tăng từ đến giá trị ổn định E , R điện trở toàn mạch, I R ống dây xuất suất điện động tự cảm Áp dụng định luật Ohm cho mạch điện q trình dịng điện thành lập, ta có: E   tc  Ri di di  E  L  Ri  E  Ri  L dt dt  Eidt  Ri  Lidi Eidt lượng nguồn điện sinh khoảng thời gian dt Năng lượng phần tỏa thành nhiệt mạch Ri2dt, phần tiềm tàng dạng lượng từ trường: dWm  Lidi Vậy trình thành lập dòng điện, phần lượng nguồn điện tiềm tàng dạng lượng từ trường là: Wm I 0 Wm   dWm   Lidi LI 2.Năng lượng TT Năng lượng TT tập trung khoảng không gian từ trường TTcủa ống dây điện thẳng dài TTđều coi tồn thể tích ống dây Nếu gọi V = lS thể tích ống dây mật độ lượng TT Wm / LI m   V V V = l.S, , l chiều dài ống dây, S tiết diện thẳng góc ống dây Nếu gọi n số vòng dây ống dây, từ thơng gửi qua ống dây : n SI m  nBS  o l m n2 S L  o  I l 1 n S  o  I 2 l  n  m   o  I lS l B m   BH o  Công thức áp dụng cho từ trường Vậy lượng TT là: B Wm   dWm   m dV   dV   BHdV V o  2V V V 1)Trong mặt phẳng chứa dòng điện thẳng dài vô hạn cường độ I, kim loại có chiều dài L di chuyển với vận tốc khơng đổi Tìm sđđ cảm ứng xuất  hai đầu khi: a)Vận tốc v song song với dịng điện, đầu gần dịng điện cách đoạn r  b)Vận tốc v vng góc với dòng điện, xa dòng điện, lúc cách dòng điện khoảng r a) rL   0 I d   B.d S '   B.dS   vdtdx 2 x r 0 Ivdt  2 rL  r dx 0 Ivdt r  L  ln x 2 r d 0 Iv r  L    ln dt 2 r Đầu gần dòng điện I tích điện dương, đầu cịn lại I tích điện âm x dx v r L vdt b) L r vdt   0 I d  B.d S  BdS  Lvdt 2 r d 0 ILv    dt 2 r Đầu tích điện dương, đầu tích điện âm 2)Trong mặt phẳng chứa dịng điện thẳng dài vơ hạn cường độ I, người ta đặt khung dây dẫn hình chữ nhật ABCD , AB = CD = b, AD = BC = a, điện trở khung R Cho khung chuyển động tịnh tiến với vận tốc không đổi v theo phương vng góc với dịng điện xa dòng điện Xác định chiều cường độ dòng điện cảm ứng cạnh AB cách dòng điện thẳng đoạn r Khi khung chuyển động đầu AB CD tích điện dương o Ibv o Ibv 1  ; 2  2 r 2 (r  a ) C B b I r A a D Trên đoạn BC AD sđđ Do sđđ cảm ứng xuất khung là:  1   Vậy dòng điện cảm ứng khung chạy theo C B chiều kim đồng hồ o Iabv 1   i  R 2 Rr (r  a) A D ...I .Cảm ứng điện từ: Hiện tượng cảm ứng ĐT: Khi từ thơng gửi qua mạch kín thay đổi mạch xuất dịng điện Dịng điện gọi dịng điện cảm ứng Và tượng gọi tượng cảm ứng điện từ Định luật Faraday: Suất điện. .. xét xuất dòng điện cảm ứng gọi dòng điện tự cảm tượng gọi tượng tự cảm Hệ số tự cảm: d Theo định luật Faraday:  tc   dt Фm từ thơng dịng điện mạch gửi qua diện tích mạch Vì từ thơng gửi qua... sinh Suất điện cảm ứng xuất dẫn chuyển động từ trường d   dt d từ thông gửi qua diện tích quét thời gian dt Suất điện động cảm ứng dẫn chuyển động từ trường B Lực tác dụng lên điện tích q