Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra... trong mạch kín. qua mạch kín đó. Cuộn dây được đặt trong từ trường đều và mặt phẳng cuộn dây vuông góc với các đường cảm ứng từ. Tìm[r]
(1)CHƯƠNG V: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ BÀI 23: TỪ THÔNG – CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ I/ TỪ THÔNG
1/ Định nghĩa
Xét mặt phẳng S đặt B
Vẽ vecto n S
Gọi góc hợp Từ thơng (cảm ứng từ qua diện tích S) định nghĩa là:
Chú ý:
- 0o < < 90o cos - 90o < < 180o cos
- = 0o cos - = 90o cos 2/ Đơn vị từ thông
II/ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 1/ Thí nghiệm
a) Thí nghiệm 1: Cho Nam châm SN dịch chuyển lại gần vòng dây (C) kim điện kế , chứng tỏ (C) xuất
b) Thí nghiệm 2: Cho Nam châm SN dịch chuyển xa vòng dây (C) kim điện kế , chứng tỏ (C) xuất
c) Thí nghiệm 3: Cho Nam châm SN đứng yên, dịch chuyển vòng dây lại gần xa nam châm
d) Thí nghiệm 4: Thay nam châm SN nam châm điện
Kim điện kế
2/ Kết luận
- Mỗi qua mạch (C) mạch kín (C) xuất gọi - Hiện tượng xuất (C) gọi tượng
(2)
III/ ĐỊNH LUẬT LEN-XƠ VỀ CHIỀU DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG 1/ Phát biểu định luật:
Dịng điện xuất mạch kín có cho có tác dụng biến thiên ban đầu qua mạch kín
2/ Cách xác định chiều dòng điện cảm ứng
- Xác định chiều - Suy chiều từ trường cảm ứng
+ Từ thông tăng : chiều + Từ thông giảm : .và chiều
- Sử dụng quy tắc xác định chiều dòng điện cảm ứng iC 3/ Áp dụng : Xác định chiều dòng điện cảm ứng
a) Đưa nam châm lại gần vòng dây
b) Cho dòng điện I giảm
IV/ DỊNG ĐIỆN FU-CƠ
SGK trang 145
CỦNG CỐ
1/ Một hình vng cạnh cm, đặt từ trường có cảm ứng từ B = 4.10-4 T Từ thông
qua hình vng 10-6 Wb Tính góc hợp vectơ cảm ứng từ vectơ pháp tuyến với
hình vng
2/ Một hình chữ nhật kích thước cm cm đặt từ trường có cảm ứng từ B = 5.10-4
T Vectơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng góc 300 Tính từ thơng qua hình chữ nhật
(3)BÀI TẬP
1 Áp dụng định luật Lenxơ xác định chiều dòng điện cảm ứng khung dây ABCD các trường hợp sau đây:
a.Kéo dãn khung dây ABCD (biết lúc đầu khung hình vng)
b.Thanh nam châm rơi theo phương thẳng đứng
c Đưa khung dây xa dây dẫn thẳng mang dòng điện I 2/ Đóng khóa K Tìm chiều dịng điện cảm ứng khung ABCD K
A B
D C
3/ Di chuyển chạy biến trở R sang phải Xác định chiều dòng điện khung ABCD R A B
D C
4/ Khung dây có N = 10vịng giới hạn diện tích S = 5cm2 đặt từ trường có cảm ứng từ B = 0,1T Mặt phẳng khung dây làm với vecto B góc 30o Tính từ thơng qua diện tích S
ĐS: 2,5.10-4 Wb
5/ Khung dây hình trịn diện tích S = 10 cm2 có 20 vịng Khung đặt từ trường có B vng góc với khung B = 0,03T Quay khung 180o xung quanh đường kính khung Tính độ
biến thiên từ thông qua khung
6/ Một ống dây gồm 80 vịng, đường kính ống d = 8cm đặt từ trường B = 0,05T Trục ống dây trùng với cảm ứng từ B
a) Tính từ thơng qua ống dây
b) Cho ống quay quanh trục quay vng góc với trục ống dây góc 180o từ thơng thay đổi lượng bao nhiêu?
A B
C D
A B
C D
S N
(a) (b)
A B
C D
I
(4)Heinrich Friedrich Emil Lenz
(12 tháng năm 1804 – 10 tháng năm 1865) nhà vật lý học người Đức - Nga - Estonia, ông tiếng viết Định luật Lenz điện động lực học vào năm 1833
Tiểu sử
Nhà vật lý học Heinrich Friedrich Emil Lenz chào đời Dorpat (nay Tartu), xứ Livonia thuộc Đế quốc Nga Sau hoàn tất việc học Trung học vào năm 1820, ơng học hóa học vật lý Trường Đại học Dorpat Ông đồng hành với nhà hàng hải Otto von
Kotzebue chuyến du hành vòng quanh giới lần thứ ba
ông này, từ năm 1823 năm 1826 Trong chuyến đi, Heinrich Lenz học điều kiện khí hậu tính chất vật lý nước biển Kết chuyến ghi nhận tác phẩm "Những ký ức Viện Hàn lâm Khoa học Sankt-Peterburg"
Sau chuyến này, Heinrich Lenz bắt đầu làm việc Trường Đại học Sankt-Petrburg, nước Nga, ơng làm Chủ nhiệm khoa Tốn học Vật lý từ năm 1840 đến năm 1863, trở thành Hiệu trưởng từ năm 1863 tới qua đời năm 1865 Heinrich Lenz bắt đầu nghiên cứu Điện từ học vào năm 1831 Ngoài định luật đặt theo tên ông, ông nghiên cứu độc lập mà phát Định luật Joule–Lenz vào năm 1842 Để ghi nhớ nỗ lực ông định luật, người ta gọi "Định luật Joule-Lenz", đặt theo tên nhà vật lý học người Anh James Prescott Joule
(5)Bài 24: SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG I/ SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG MẠCH KÍN
1/Định nghĩa
Suất điện động cảm ứng suất điện động sinh mạch kín
2/ Định luật Faraday
Độ lớn xuất mạch kín với tốc độ qua mạch kín
Dấu “-” phù hợp với định luật Lenz Nếu tính độ lớn thì: |eC |
t
Trong đó: eC: suất điện động cảm ứng (V)
= 2 - 1 : độ biến thiên từ thơng qua mạch kín (Wb)
t : khoảng thời gian biến thiên (s)
II/ BÀI TỐN
1/ Một cuộn dây phẳng có 100 vịng, bán kính cuộn dây 0,1m Cuộn dây đặt từ trường mặt phẳng cuộn dây vng góc với đường cảm ứng từ Lúc đầu cảm ứng từ từ trường có giá trị 0,2 T Tìm suất điện động cảm ứng cuộn dây khoảng thời gian 0,1s
a) Cảm ứng từ từ trường tăng lên gấp đôi b) Cảm ứng từ từ trường giảm đặn đến
Đáp số : a = 6,3 V ; b = 6,3 V
2/ Một cuộn dây có N = 100 vịng, diện tích vịng S = 30cm2 có trục song song với vectơ cảm
ứng từ từ trường B = 0,2(T) Tìm suất điện động cảm ứng cuộn dây a Cảm ứng từ từ trường tăng lên gấp đôi 0,2s
b Quay cuộn dây để sau thời gian 0,5s trục vng góc vectơ cảm ứng từ Tính suất điện động cảm ứng trung bình cuộn dây
ĐS: a b 1,2V
3/ (4/152sgk) Một mạch kín hình vng, cạnh 10cm, đặt vng góc với từ trường có độ lớn thay đổi theo thời gian Tính tốc độ biến thiên từ trường, biết cường độ dòng điện cảm ứng i = 2A điện trở mạch r = 5
ĐS: 103 T/s
4/ Một khung dây dẫn hình chữ nhật có diện tích 200 cm2, ban đầu vị trí song song với đường
sức từu trường có độ lớn 0,01T Khung quay thời gian t = 40s đến vị trí vng góc với đường sức từ Xác định chiều độ lớn suất điện động cảm ứng khung
(6)5/ Một ống dây hình trụ dài gồm 1000 vịng, diện tích vịng 100cm2 Ống dây có điện trở R =
16 Hai đầu nối đoản mạch đặt từ trường có vecto cảm ứng từ song song với trục hình trụ độ lớn tăng 4.10-2 T/s Tính cơng suất tỏa nhiệt ống dây
ĐS: 10-2 W
6/ Một cuộn dây trịn có đường kính 6cm gồm 200 vịng đặt từ trường có vecto cảm ứng từ song song với trục cuộn dây Điện trở cuộn dây 100 Tính cơng suất tỏa nhiệt cuộn dây Biết tốc độ biến thiên từ trường 0,8T/s
ĐS:
7/ Một vịng dây dẫn có diện tích S = 100cm2 nối vào tụ điện có điện dung C = 200F
đặt từ trường có vecto cảm ứng từ vng góc với mặt phẳng chứa vịng dây, có độ lớn tăng 5.10-2 T/s Tính điện tích tụ điện
ĐS: 10-7 C
8/ Một cuộn dây dẫn dẹt hình trịn gồm N vịng, vịng có bán kính R = 10cm, mét dài dây có điện trở r = 0,5 Cuộn dây đặt từ trường có vecto cảm ứng từ vng góc với mặt phẳng chứa vịng dây có độ lớn B = 10-3 T giảm đến thời gian t = 10-2s
Tính cường độ dòng điện xuất cuộn dây
ĐS: 0,01A
9/ Một ống dây dẫn hình trụ dài gồm 1000 vịng, vịng có đường kính d = 10cm Dây dẫn có tiết diện S = 0,4mm2, điện trở suất = 1,75.10-8m Ống dây đặt từ trường có
vecto cảm ứng từ song song với trục hình trụ, có độ lớn tăng với thời gian theo quy luật
B/t = 5.10-2 T/s
a) Nối hai đầu ống dây với tụ điện có C = 10-4F Tính lượng tụ điện
b) Nối đoản mạch hai đầu ống dây, tính cơng suất tỏa nhiệt ống dây ĐS: a) 30,8.10-8 J b) 44,8.10-4W
10/ Cuộn dây có 1000vịng, đường kính 10cm có trục // B Dây dẫn có tiết diện 0,2mm2 , điện trở
suất = 2.10-8m Tốc độ biến thiên từ trường 0,2 T/s
a) Nối hai đầu dây với tụ điện C = F Tính điện tích tụ
b) Nối hai đầu dây với Tính dịng điện cảm ứng mạch công suất nhiệt cuộn dây
(7)Bài 25: TỰ CẢM I/ CÔNG THỨC
1/ Từ thơng riêng mạch kín
= Li
Với L : gọi độ tự cảm (phụ thuộc vào mạch kín (C)), đơn vị:
Độ tự cảm:
2 10 N
L S
l
Chú ý: Nếu ống dây có lõi sắt thì:
2
4 10 N
L S
l
với gọi độ từ thẩm
2/ Hiện tượng tự cảm a/ Định nghĩa
Hiện tượng tự cảm tượng xảy mạch có mà biến thiên qua mạch gây biến thiên dòng điện mạch
b/ Một số ví dụ tượng tự cảm
SGK trang 154
3/ Suất điện động tự cảm etc L i t
Nếu tính độ lớn: etc L i t
(V)
4/ Năng lượng từ trường ống dây tự cảm
W 2Li
(J)
II/ BÀI TẬP
1/ a Tính độ tự cảm ống dây dài 30cm, đường kính 2cm, có 1500 vịng dây
b 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
Đáp số : a L= 3.10-3H ; b 0,45V
2/ Một ống dây dẫn có chiều dài l = 1m có lớp vịng dây, vịng dây quấn sát nhau, bán kính vịng r = 5cm, dây dẫn có đường kính d = 1mm có = 10-6m Tính:
a Điện trở ống dây b Độ tự cảm ống dây
c Khi dòng điện qua ống dây giảm từ I1 = (A) đến I2 = (A) khoảng thời gian
0,1 s suất điện động tự cảm mạch bao nhiêu?
ĐS: a 400; b 0,01 (H); c 0,2 V 3/ Một ống dây dài l = 30cm, có N = 500 vịng, vịng có diện tích s = 10 cm2 có dịng điện
1A
a) Tính độ tự cảm L ống dây
b) Tính lượng từ trường ống dây
(12 tháng 1804 10 tháng 1865) ột nhà vật lý học ời Đức Nga Estonia, ông nổ Định luật Lenz ong điện động lực học 1833 tại Dorpat Livonia thuộc Đế quốc Nga Sau h ng học hóa học và vật lý tại Trường Đại học Dorpat Ôn hải Otto von Kotzebue m 1823 m 1826 của nước biển việc Trường Đại học Sankt-Petrburg, nư 1840 m 1863, Điện từ học phát Định luật Joule–Lenz ời Anh James Prescott Joule n Ý ông qua đời tại Roma