- Khi một khối kim loại chuyển động trong một từ trường hoặc được đặt trong một từ trường biến thiên thì trong khối kim loại xuất hiện dòng điện cảm ứng gọi là dòng điện Fu-cô.. + Mọi [r]
(1)Ch-¬ng V: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
1 Tõ th«ng qua diƯn tÝch S: Φ = BS.cosα ;*Đơn vị từ thơng Vê be – Kí hiệu là: Wb Với: + B : độ lớn cảm ứng từ (T)
+S: phần diện tích xét có đường sức từ qua (m2 ) +
n;B ;+ n: véc tơ pháp tuyến diện tích S
* Từ thông riêng qua ống dây có dịng điện i : Li (Wb)
+ L: độ tự cảm ống dây 7
4 10 10 N
L n V S
l
(H)
(Độ tự cảm ống dây có đơn vị Hen ri- Kí hiệu H ) +V=Sl : thể tích ống dây (m3
)
*Ý nghĩa từ thơng: từ thơng gửi qua diện tích S số đường sức từ xun qua diện tích
*Ví dụ 1: Một khung dây phẳng có diện tích 12cm2 đặt từ trường cảm ứng từ B = 5.10-2T, Góc tạo vecto cảm ứng từ vecto pháp tuyến khung dây 600 Tính độ lớn từ thơng qua khung?
Tóm tắt:
S=12cm2=12.10-4m2 Độ lớn từ thông qua khung
B = 5.10-2T Φ = BS.cosα = 5.10-2 12.10-4.cos600=3.10-5(Wb) 600
Φ =?
*Ví dụ 2: Ống dây hình trụ có lõi chân khơng , chiều dài 20cm, gồm1000 vịng, diện tích vịng
S= 1000cm2
a Tính độ tự cảm ống dây ?
b Dòng điện qua ống dây 5A tính từ thơng riêng gửi qua ống dây ?
Tóm tắt:
l= 20cm=0,2.m a Độ tự cảm ống dây
N=1000 vòng
2
7 71000
4 10 10 0,1 0, 628
0,
N
L S
l
(H)
S= 1000cm2=0,1m2 b Từ thông riêng khung
a L= ? Φ =L.i=0,628.5 =3,14 (Wb) b Φ =?
2 Hiện tượng cảm ứng điện từ
- 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
3 Định luật Lenzt xác định chiều dòng điện cảm ứng:
- Dòng điện cảm ứng xuất mạch kín có chiều cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh
(2)- Khi từ thông qua (C) biến thiên kết chuyển động từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói
*Suất điện động cảm ứng: c
t
(V) +: độ biến thiên từ thông +t: thời gian biến thiên từ thông
*Ví dụ 3: Một vịng dây dẫn trịn có diện tích 0,4m2 đặt từ trường có cảm ứng từ B = 0,6T, véc tơ cảm ứng từ vng góc với mặt phẳng vịng dây Nếu cảm ứng từ tăng đến 1,4T thời gian 0,25s suất điện động cảm ứng xuất vòng dây bao nhiêu?
Tóm tắt:
S=0,4m2 Suất điện động cảm ứng vòng dây:
B = 0,6T ' 1, 0, 3, 2
0, 25
c
B B
V
t t
B’ = 1,4T
t
=0,25s ? c
4 Hiện tượng tự cảm: tượng cảm ứng điện từ xảy mạch có dòng điện mà biến thiên từ
thụng qua mạch gõy biến thiờn chớnh cường độ dũng điện mạch - Suất điện động tự cảm: tc L i
t
(V)
5 Năng l-ợng từ tr-ờng èng d©y: 2
Li W (J)
*Ví dụ 4: Ống dây hình trụ có lõi chân khơng có độ tự cảm 0,628H
a Dòng điện qua ống dây tăng từ đến 5A 0,1s ; tính suất điện động tự cảm xuất ống dây
b Khi dòng điện ống dây đạt giá trị 5A tính lượng từ tích lũy ống dây lúc này?
Giải:
a Suất điện động tự cảm ứng
0, 628.5 31, 0,1
c
i
L V
t t
b Năng lượng từ tích lũy ống dây i=5A 1.0, 628.52 78,5
2
W Li J
(3)6 Dịng điện Fu-cơ
-
Khi khối kim loại chuyển động từ trường đặt từ trường biến thiên trong khối kim loại xuất dòng 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 công tơ điện
+ 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
+ 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 (động điện, máy phát điện, máy biến áp)
Bài tập ôn tập chương cảm ứng điện từ
1: Hình vẽ sau xác định chiều dịng điện cảm ứng cho nam châm dịch chuyển lại gần xa vịng dây kín:
2: Hình vẽ sau xác định chiều dòng điện cảm ứng nam châm đặt thẳng đứng tâm vịng dây bàn bị đổ:
3: Hình vẽ sau xác định chiều dòng điện cảm ứng cho nam châm vòng dây dịch chuyển, với v1 = v2:
4: Xác định chiều dòng điện cảm ứng vòng dây nhìn vào mặt trường hợp cho nam châm rơi thẳng đứng xuyên qua tâm vòng dây giữ cố định hình vẽ:
A Lúc đầu dòng điện kim đồng hồ, nam châm xuyên qua đổi chiều ngược kim đồng hồ B Lúc đầu dòng điện ngược kim đồng hồ, nam châm xuyên qua đổi chiều kim đồng hồ C khơng có dòng điện cảm ứng vòng dây
D Dòng điện cảm ứng kim đồng hồ
5: Hình vẽ sau xác định chiều dòng điện cảm ứng:
6: Hình vẽ sau xác định chiều dòng điện cảm ứng:
S N
v
Ic
C
S N v
B
Ic
S N v
A
Ic
ư v
Icư=0
0
D S N
v Icư A N S v Icư B N S v Icư
C N
S
Icư =0
v D N
S
S N
v1
Ic
C
S N
v1 B
Ic
S N
v1
A
Ic
ư v1
Icư=
D S N
v2 v2 v2 v2
N S v Icư B giảm
vòng dây cố định D v Ic B I1 Ic C R tăng A v Ic A I1 Ic B R giảm A A Ic C R giảm Ic A R tăng A A
Icư=0
D
(4)7: Khi cho nam châm xuyên qua vòng dây treo hình vẽ chúng tương tác:
A đẩy
B Ban đầu hút nhau, xuyên qua đẩy C.Ban đầu đẩy nhau, xuyên qua hút D hút
8: Khi cho khung dây kín chuyển động xa dịng điện thẳng dài I1
hình vẽ chúng tương tác:
A đẩy B hút
C Ban đầu đẩy nhau, đến gần hút D khơng tương tác
9: Tương tác hai đoạn dây thẳng MN PQ hình vẽ bên là:
A đẩy B hút
C Ban đầu hút nhau, đến gần đẩy D khơng tương tác
10: Cho dịng điện thẳng cường độ I khơng đổi Khung dây dẫn hình chữ nhật MNPQ đặt sát
dòng điện thẳng, cạnh MQ trùng với dòng điện thẳng hình vẽ Hỏi khung dây có dịng điện cảm ứng:
A khung quay quanh cạnh MQ B khung quay quanh cạnh MN C khung quay quanh cạnh PQ D khung quay quanh cạnh NP
11.Một khung dây phẳng có diện tích 12cm2 đặt từ trường cảm ứng từ B = 5.10-2T, mặt
phẳng khung dây hợp với đường cảm ứng từ góc 300 Tính độ lớn từ thơng qua khung:
A 2.10-5Wb B 3.10-5Wb C 10-5Wb D 5.10-5Wb
12: Một hình chữ nhật kích thước 3cm 4cm đặt từ trường có cảm ứng từ B = 5.10-4T, véc tơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng góc 300 Tính từ thơng qua hình chữ nhật đó:
A 2.10-7Wb B 3.10-7Wb C 10-7Wb D 5.10-7Wb
13: Một hình vng cạnh 5cm đặt từ trường có cảm ứng từ B = 4.10-4T, từ thơng qua
hình vng 10-6Wb Tính góc hợp véctơ cảm ứng từ véc tơ pháp tuyến hình vng đó:
A 00 B 300 C 450 D 600
14: Từ thông qua khung dây biến thiên theo thời gian biểu diễn hình vẽ Suất điện động cảm ứng khung thời điểm tương ứng là:
A khoảng thời gian đến 0,1s:ξ = 3V B khoảng thời gian 0,1 đến 0,2s:ξ = 6V C khoảng thời gian 0,2 đến 0,3s:ξ = 9V
D.trong khoảng thời gian đến 0,3s:ξ = 4V
15: Một khung dây phẳng diện tích 20cm2 gồm 100 vòng đặt từ trường B = 2.10-4T, véc tơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung góc 300 Người ta giảm từ trường đến khơng khoảng thời gian 0,01s
Tính suất điện động cảm ứng xuất khung thời gian từ trường biến đổi: A 10-3V B 2.10-3V C 3.10-3V D 4.10-3V
16: Một khung dây cứng phẳng diện tích 25cm2 gồm 10 vòng dây, đặt từ trường đều, mặt phẳng khung vng góc với đường cảm ứng từ Cảm ứng từ biến thiên theo thời gian đồ thị hình vẽ Tính suất điện động cảm ứng xuất khung
S N v
v I1
A
R tăng M
P
Q N
I
M N
P Q
0 0,1 0,2 0,3
0, 1,
t(s) Φ(Wb)
0 0,4
2,4.10-3
(5)kể từ t = đến t = 0,4s:
A 10-4V B 1,2.10-4V C 1,3.10-4V D 1,5.10-4V
17: Một vịng dây phẳng có diện tích 80cm2 đặt từ trường B = 0,3.10-3T véc tơ cảm ứng từ vng góc với mặt phẳng vòng dây Đột ngột véc tơ cảm ứng từ đổi hướng 10-3
s Trong Thời gian suất điện động cảm ứng xuất khung là:
A 4,8.10-2V B 0,48V C 4,8.10-3V D 0,24V
18: Một hình vng cạnh 5cm đặt từ trường B = 0,01T Đường sức từ vng góc với mặt phẳng khung Quay khung 10-3s để mặt phẳng khung dây song song với đường sức từ Suất điện động trung bình xuất khung là:
A 25mV B 250mV C 2,5mV D 0,25mV
19: Một vịng dây dẫn trịn có diện tích 0,4m2 đặt từ trường có cảm ứng từ B = 0,6T, véc tơ cảm ứng từ vng góc với mặt phẳng vịng dây Nếu cảm ứng từ tăng đến 1,4T thời gian 0,25s suất điện động cảm ứng xuất vòng dây là:
A 1,28V B 12,8V C 3,2V D 32V
Tự luận :
20.Tính độ tự cảm ống dây, biết sau khoảng thời gian t = 0,01 s dòng điện mạch tăng từ 1A đến
2,5A suất điện động tự cảm 30V
21.Một ống dây có độ tự cảm L = 0,5 H, điện trở R = 4 Muốn tích luỹ lượng từ trường 200 J
ống dây phải cho dịng điện có cường độ qua ống dây đó? Khi công suất nhiệt ống dây bao nhiêu?
22.Cường độ dòng điện ống dây giảm từ 12(A) xuống 8(A) lượng từ trường ống dây
giảm 2(J) Tính lượng từ trường ống dây hai trường hợp
23.Một ống dây dài có =31,4cm , N = 1000 vịng , diện tích vịng S = 10cm2 , có dịng điện I = 2A qua a Tính từ thơng qua vịng
b Tính suất điện động tự cảm ống dây ngắt dòng điện thời gian 0,1s c Tính độ tự cảm cuộn dây
24.Ống dây hình trụ có lõi chân khơng , chiều dài 20cm, có 1000 vịng, diện tích vịng S= 1000cm2 a Tính độ tự cảm ống dây
b Dòng điện qua ống dây tăng từ đến 5A 0,1s ; tính suất điện động tự cảm xuất ống dây
c Khi dòng điện ống dây đạt giá trị 5A tính lượng từ tích lũy ống dây lúc này?
25.Một cuộn dây có L= 3H nối với nguồn E=6V; r= Hỏi sau tính từ lúc nối vào nguồn