Trong nhiều trường hợp sự xuất hiện dòng Fu-cô gây nên những tổn hao năng lượng vô ích. Để giảm tác dụng nhiệt của dòng Fu-cô người ta tăng điện trở của khối kim loại bằng cách khoét lỗ [r]
(1)V CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ A TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1 Từ thông Cảm ứng điện từ
+ Từ thơng qua diện tích S đặt từ trường đều: = BScos(
B n, ). Đơn vị từ thông vêbe (Wb): Wb = T.1 m2.
+ Mỗi từ thơng qua mạch kín (C) biến thiên mạch kín (C) xuất dịng điện gọi dòng điện cảm ứng Hiện tượng xuất dòng điện cảm ứng (C) gọi tượng cảm ứng điện từ
+ Dòng điện cảm ứng xuất mạch kín có chiều cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại biến thiên từ thơng ban đầu qua mạch kín
+ Khi từ thông qua (C) biến thiên kết chuyển động từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói
+ Khi khối kim loại chuyển động từ trường đặt từ trường biến thiên khối kim loại xuất dịng điện cảm ứng gọi dịng điện Fu-cơ
Mọi khối kim loại chuyển động từ trường chịu tác dụng lực hãm điện từ Tính chất ứng dụng phanh điện từ ô tô hạng nặng
Khối kim loại chuyển động từ trường đặt từ trường biến thiên nóng lên Tính chất ứng dụng lị cảm ứng để nung nóng kim loại
Trong nhiều trường hợp xuất dịng Fu-cơ gây nên tổn hao lượng vơ ích Để giảm tác dụng nhiệt dịng Fu-cơ người ta tăng điện trở khối kim loại cách khoét lỗ khối kim loại thay khối kim loại nguyên vẹn khối gồm nhiều kim loại xếp liền nhau, cách điện 2 Suất điện động cảm ứng
+ Khi từ thơng qua mạch kín (C) biến thiên mạch kín xuất suất điện động cảm ứng tạo dòng điện cảm ứng
+ Định luật Fa-ra-đay suất điện động cảm ứng: ec = - N t
3 Tự cảm
+ Trong mạch kín (C) có dịng điện có cường độ i chạy qua dịng điện i gây từ trường, từ trường gây từ thông qua (C) gọi từ thông riêng mạch: = Li
+ Hệ số tự cảm ống dây dài: L = 4.10-7 l
N2 S Đơn vị độ tự cảm henry (H)
+ Hiện tượng tự cảm tượng cảm ứng điện từ xảy mạch có dịng điện mà biến thiên từ thông qua mạch gây biến thiên cường độ dòng điện mạch
+ Suất điện động tự cảm: etc = - L t
i
+ Năng lượng từ trường ống dây có dòng điện: WL =
1 Li2.
B CÁC CƠNG THỨC
+ Từ thơng qua diện tích S đặt từ trường: = NBScos(
B n, ). + Suất điện động cảm ứng: ec = - N t
+ Hệ số tự cảm ống dây: L = 4.10-7 l
N2 S
+ Từ thông tự cảm qua ống dây có dịng điện i chạy qua: = Li
+ Suất điện động tự cảm: etc = - L t
i
(2)1 Một vòng dây phẵng giới hạn diện tích S = cm2 đặt từ trường cảm ứng từ B = 0,1 T Mặt phẵng
vịng dây làm thành với B góc = 300 Tính từ thơng qua S.
2 Một khung dây đặt từ trường có cảm ứng từ B = 0,06 T cho mặt phẵng khung dây vng góc với đường sức từ Từ thơng qua khung dây 1,2.10-5 Wb Tính bán kín vịng dây.
3 Một khung dây phẵng giới hạn diện tích S = cm2 gồm 20 vòng dây đặt từ trường có cảm ứng từ
từ B = 0,1 T cho mặt phẵng khung dây hợp với véc tơ cảm ứng từ góc 600 Tính từ thơng qua diện
tích giới hạn khung dây
4 Một khung dây phẵng diện tích 20 cm2, gồm 10 vòng đặt từ trường Véc tơ cảm ứng từ làm
thành với mặt phẵng khung dây góc 300 có độ lớn 2.10-4 T Người ta làm cho từ trường giảm đến
0 thời gian 0,01 s Tính suất điện động cảm ứng xuất khung dây thời gian từ trường biến đổi
5 Một khung dây trịn bán kính 10 cm gồm 50 vịng dây đặt từ trường Cảm ứng từ hợp với mặt phẵng khung dây góc 600 Lúc đầu cảm ứng từ có giá trị 0,05 T Tìm suất điện động cảm ứng
trong khung khoảng 0,05 s: a) Cảm ứng từ tăng gấp đôi b) Cảm ứng từ giảm đến
6 Một khung dây dẫn hình chữ nhật có diện tích 200 cm2, ban đầu vị trí song song với đường sức từ của
một từ trường có độ lớn B = 0,01 T Khung quay thời gian t = 0,04 s đến vị trí vng góc với đường sức từ Xác định suất điện động cảm ứng xuất khung
7 Một khung dây hình chữ nhật kín gồm N = 10 vịng dây, diện tích vịng S = 20 cm2 đặt từ
trường có véc tơ cảm ứng từ B hợp với pháp tuyến
ncủa mặt phẵng khung dây góc = 600, độ lớn cảm
ứng từ B = 0,04 T, điện trở khung dây R = 0,2 Tính suất điện động cảm ứng cường độ dòng điện xuất khung dây thời gian t = 0,01 giây, cảm ứng từ:
a) Giảm từ B đến b) Tăng từ đến 0,5B
8 Một khung dây dẫn đặt vng góc với từ trường đều, cảm ứng từ B có độ lớn biến đổi theo thời gian. Tính suất điện động cảm ứng tốc độ biến thiên cảm ứng từ, biết cường độ dòng điện cảm ứng IC
= 0,5 A, điện trở khung R = diện tích khung S = 100 cm2.
9 Một ống dây hình trụ dài gồm 103 vịng dây, diện tích vịng dây S = 100 cm2 Ống dây có điện trở R =
16 , hai đầu nối đoản mạch đặt từ trường có véc tơ cảm ứng từ song song với trục ống dây có độ lớn tăng 10-2 T/s Tính cơng suất tỏa nhiệt ống dây.
10 Một vòng dây diện tích S = 100 cm2 nối vào tụ điện có điện dung C = 200 F, đặt từ trường
đều có véc tơ cảm ứng từ vng góc với mặt phẵng chứa khung dây, có độ lớn tăng 5.10-2 T/s Tính
điện tích tụ điện
11 Một khung dây có 1000 vịng đặt từ trường cho đường sức từ vng góc với mặt phẵng khung Diện tích mặt phẵng giới hạn vịng dm2 Cảm ứng từ từ trường giảm từ
0,5T đến 0,2 T thời gian 0,1 s Tính suất điện động cảm ứng xuất vòng dây khung dây
12 Một ống dây dài l = 30 cm gồm N = 1000 vịng dây, đường kính vịng dây d = cm có dịng điện với cường độ i = A qua
a) Tính độ tự cảm ống dây b) Tính từ thơng qua vịng dây
c) Thời gian ngắt dòng điện t = 0,1 giây, tính suất điện động tự cảm xuất ống dây
13 Một cuộn tự cảm có L = H nối với nguồn điện có suất điện động V, điện trở không đáng kể, điện trở cuộn dây không đáng kể Hỏi sau thời gian kể từ lúc nối vào nguồn điện, cường độ dòng điện qua cuộn dây tăng đến giá trị A? giả sử cường độ dòng điện tăng theo thời gian
14 Một cuộn tự cảm có L = 50 mH mắc nối tiếp với điện trở R = 20 , nối vào nguồn điện có suất điện động 90 V, có điện trở khơng đáng kể Xác định tốc độ biến thiên cường độ dòng điện I tại:
a) Thời điểm ban đầu ứng với I = b) Thời điểm mà I = A
15 Trong mạch kín có độ tự cảm 0,5.10-3 H, suất điện động tự cảm 0,25 V tốc độ biến thiên
(3)16 Tìm độ tự cảm ống dây hình trụ gồm 400 vòng, dài 20cm, tiết diện ngang cm2 hai trường
hợp:
a) Ống dây khơng có lỏi sắt
b) Ống dây có lỏi sắt với độ từ thẩm = 400
17 Một ống dây dài 50 cm có 2500 vịng dây Đường kính ống cm Cho dịng điện biến đổi theo thời gian chạy qua ống dây Sau thời gian 0,01 s dòng điện tăng từ đến 1,5 A Tính suất điện động tự cảm ống dây
18 Tính độ tự cảm độ biến thiên lượng từ trường ống dây, biết sau thời gian t = 0,01 s, cường độ dòng điện ống dây tăng từ A đến 2,5 A suất điện động tự cảm 30 V
DẠNG 4:HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM II,BÀI TẬP
Bài 1 Một ống dây dài 50cm, có 1000 vịng dây Diện tích tiết diện ống 20cm2 Tính độ tự cảm ống
dây Giả thiết từ trường ống dây từ trường ĐS: L 5.10-3H.
Bài 2 Một ống dây dài 50cm có 2500 vịng dây.Đường kính ống dây 2cm.Cho dòng điện biến đổi theo thời gian chạy qua ống dây.Sau thời gian 0,01s dòng điện tăng từ đến 1,5A.Tính suất điện động tự cảm ống dây
ĐS:etc=0,74V
Bài 3 Một dòng điện ống dây phụ thuộc vào thời gian theo cơng thức i=0,4(5-t),i tính A,t tính s.Ống dây có hệ số tự cảm L=0,05H.Tính suất điện động tự cảm ống dây
ĐS:etc=0,02V
Bài 4 Tính độ tự cảm ống dây dài 30cm, đường kính 2cm, có 1000 vịng dây Cho biết khoảng thời gian 0,01s cường độ dòng điện chạy qua ống dây giảm đặn từ 1,5A đến Tính suất điện động cảm ứng ống dây
ĐS: L 2,96.10-3H 3.10-3H ; e = 0,45V.
Bài 5 Cho ống dây dài,có độ tự cảm L=0,5H,điện trở R=2.Khi cho dịng điện có cường độ I chạy
qua ống dây thù lượng từ trường ống dây W=100J a Tính cường độ dịng điện qua ống dây?
b Tính công suất tỏa nhiệt
ĐS:a I=20A; b.P =800W
Bài 6 Một ống dây dài = 31,4cm có 100 vịng, diện tích vịng S = 20cm2, có dịng điện I = 2A chạy qua.
a) Tính từ thơng qua vịng dây
b) Tính suất điện động tự cảm cuộn dây ngắt dòng điện thời gian t = 0,1s Suy độ tự cảm ống dây
ĐS: a) = 1,6.10-5 Wb ; b) e = 0,16V ; L = 0,008H.
Bài 7 Sau thời gian t = 0,01s, dòng điện mạch tăng từ 2A đến 2,5A suất điện động tự cảm 10V Tính độ tự cảm cuộn dây
ĐS: L = 0,2H. Bài
8
Một ống dây dài quấn với mật độ 2000 vòng/mét.Ống dây tuchs 500cm3.Ống dây mắc vào mạch
điện.Sau đóng cơng tắc dịng điện ống dây biến đổi theo thời gian theo đồ thị.Lúc đóng cơng tắc ứng với thời điểm t=0.Tính suất điện động tự cảm ống:
a Sau đóng cơng tắc tới thời điểm t=0,05s b.Từ thời điểm t=0,05s trở sau
ĐS:a etc=0,25V; b etc=0
Bài 9
Cho mạch điện hình vẽ,cuộn cảm có điện trở Dịng điện qua L 1,2A;độ tự cảm L=0,2H,chuyển khóa K từ vị trí a sang vị trí b,tính nhiệt lượng tỏa điện trở