Mạch điện được đặt trong từ trường đều có vectơ cảm ur ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung dây và hướng B ra sau hình vẽ, độ lớn B tăng theo thời gian theo quy luật B = kt, k = 16T/s.. [r]
(1)CHƯƠNG V CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ A TÓM TẮT LÝ THUYẾT Từ thông: Φ = NBScos α Φ (Wb) từ thông S(m2 diện tích vòng dây r· ur α = n, B ( ) r n α ur B N số vòng dây Chiều dòng điện cảm ứng (Định luật Lenx) a Định luật Lenx: Dòng điện cảm ứng xuất mạch kín có chiều soa chao từ trường dòng điện sinh có tác dụng chống lại biến thiên từ thông qua mạch b Các bước cụ thể để tìm chiều dòng điện cảm ứng: ur - Xác định chiều cảm ứng từ B - Xem Φ = NBScos α tăng hay giảm ur ur ▪ Nếu Φ tăng thì BC ngược chiều với B ur ur ▪ Nếu Φ giảm thì BC cùng chiều với B ur - Biết BC suy chiều dòng điện cảm ừng IC (dựa vào quy tắc mặc Bắc, Nam) Suất điện động cảm ứng: ∆Φ EC = − ∆t ∆Φ độ biến thiên từ thông khoảng thời gian ∆t EC suất điện động cảm ứng Suất điện động cảm ứng xuất đoạn dây dẫn chuyển động: a Biểu thức: E C = I.B.v.l.sin α B cảm ứng từ l(m) chiều dài đoạn dây v(m/s) vận tốc chuyển động đoạn dây r· ur α = v, B ( ) b Cách xác định cực dương và cực âm ξC Lop11.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (2) Quy tắc bàn tay phải: Đặt bàn tay phải hứng các đường cảm ứng từ, ngón tay cái choãi hướng theo chiều chuyển động dây dẫn, đó chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều qua nguồn từ cực âm sang cực dương Suất điện động tự cảm: ∆I E tc = − L ∆t E tc (V) suất điện động tự cảm L(H) độ tự cảm ∆I (A/s) tốc độ b iến thiên cường độ dòng điện ∆t Năng lượng từ trường ống dây tự cảm: W = LI 2 B BÀI TẬP VÍ DỤ Bài 1: Cuộn dây có N = 1000 vòng, diện tích vòng S = 25cm2 Hai đầu cuộn dây nối với điện kế Trong thời gian ∆t = 0,5s đặt cuộn dây đó vào từ trường B = 10-2T, có đường cảm ứng từ song song với trục cuộn dây a Tính độ biến thiên từ thông b Tính suất điện động cảm ứng xuất cuộn dây c Tính cường độ dòng điện qua điện kế, biết điện trở cuộn dây là R=50 Ω Hướng dẫn giải: a Độ biến thiên từ thông: ∆Φ = Φ − Φ1 = Φ = NBScos α = 1000.10−2.25.10−4.1 = 25.10−3 Wb b Suất điện động cảm ứng: EC = ∆Φ = 5.10−2 V ∆t c Dòng điện qua điện kế: EC = 0,001A R Bài 2: Một ống dây có chiều dài l = 31,4cm, N = 1000 vòng, diện tích vòng S = 10cm2, có dòng điện I = 2A qua a Tính từ thông qua vòng b Suất điện động tự cảm ống dây ngắt dòng điện thời gian ∆t = 0,1s I= Lop11.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (3) c Tính độ tự cảm ống dây Hướng dẫn giải: a Từ thông qua vòng dây: N Φ = B.S = 4π.10−7 I.S = 8.10−6 Wb l b Suất điện động tự cảm: ∆Φ Φ − Φ1 E tc = N =N = 8.10−2 V ∆t ∆t c Độ tự cảm ống dây: ∆I E tc = L ⇒ L = 0,004H ∆t Bài 3: Một khung dây dẫn có 1000 vòng dây đặt từ trường cho các đường cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung dây Diện tích mặt phẳng giới hạn vòng dây là 2dm2 Cảm ứng từ từ trường giảm từ giá trị 0,5T đến 0,2T thời gian 0,1s Tính suất điện động cảm ứng vòng dây và toàn khung dây Hướng dẫn giải: Suất điện động cảm ứng vòng dây: E C1 = ∆Φ Φ − Φ1 ( B2 − B1 ) S = = = 0,06V ∆t ∆t ∆t Suất điện động cảm ứng toàn khung dây: EC = NEC1 = 60V Bài 4: Một vòng dây dẫn phẳng giới hạn diện tích S = 5cmu2r đặt từ trường cảm ứng từ B = 0,1T Mặt phẳng vòng dây làm với vectơ B góc 300 Tính từ thông qua diện tích S Hướng dẫn giải: Ta có α = 900 − 300 = 600 : Φ = BS.cosα = 0, 25.10−4 Wb Khi α = 900 + 300 = 1200 : Φ = BS.cosα = −0,25.10−4 Wb Bài 5: Một cuộn dây dẫn phẳng có 100 vòng, bán kính cuộn dây là 0,1m Cuộn dây đặt từ trường và vuông góc với đường cảm ứng từ Lúc đầu cảm ứng từ từ trường có giá trị 0,2T Hãy tìm suất điện động cảm ứng cuộn dây thời gian 0,1s: a Cảm ứng từ từ trường tăng gấp đôi b Cảm ứng từ từ trường giảm dần đến Hướng dẫn giải: Lop11.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (4) a Khi B2 = 2B1: Suất điện động cảm ứng cuộn dây: E1 = n ( B − B1 ) S = 6,28V ∆Φ Φ − Φ1 =n =n ∆t ∆t ∆t b Khi B2 = 0: E2 = n ( B − B1 ) S = 6,28V ∆Φ Φ − Φ1 =n =n ∆t ∆t ∆t D, D C, C ur B A B A, B, Bài 6: Một khung dây dẫn phẳng hình vuông ABCD cóc 500 vòng cạnh khung dài 10cm Hai dầu dây khung nối lại với Khung chuyển động thẳng tiến lại khoảng không gian đó có từ trường Trong chuyển động các cạnh AB và CD luôn nằm trên hai đường thẳng song song Tính cường độ dòng điện khung khoảng thời gian từ cạnh CD khungbắt dầu gặp từ trường đến khung vừa vặn nằm từ trường Chỉ rõ chiều dòng điện khung Cho biết điện trở khung là Ω , vận tốc khung là 1,5m/s và cảm ứng từ từ trường là 0,005T Hướng dẫn giải: Suất điện động cảm ứng khung ABCD: ∆Φ Φ − Φ1 Φ Ba EC = n =n =n =n = 0,375V ∆t ∆t ∆t ∆t Cường độ dòng điện qua khung thời gian ∆t E I = C = 0,125A R ur ur Vì Φ > Φ1 nên từ thông qua khung tăng BC ngược chiều B đó chiều dòng điện cảm ứng chạy theo chiều ABCD Bài 7: Một dẫn điện dài r 25cm chuyển động từ trường đều,cảm ứng từ -3 B=8.10 T Vec ur tơ vận tốc v vuông góc với và vuông góc với vectơ cảm ứng từ B Hãy tính suất điện động cảm ứng Cho v = 3m/s Hướng dẫn giải: Suất điện động cảm ứng xuất thanh: E C = Blvsin α = 6.10−3 V Lop11.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (5) B r v ur B A Bài 8: Một dẫn điện dài 50cm chuyển động từ trường đều, r cảm ứng từ B = 0,4T Vectơ vận ur tốc v vuông góc với Véc tơ B cùng vuông r góc với và làm thành với vec tơ v góc α = 300 Hãy tính suất điện động cảm ứng và hiệu điện hai đầu Đồng thời rõ chiều tăng hiệu điện Cho biết v= 2m/s Hướng dẫn giải: Suất điện động cảm ứng suất E C = Blvsin α = 0, 2V Hiệu điện hai đầu thanh: UAB = EC = 0,2V Nếu AB tạo thành mạch kín thì dòng điện phải có chiều từ A đên B C r v D ur B Bài 9: Biết cảm ứng từ B = 0,3T, CD dài 20cm và chuyển động với vận tốc v = 1m/s, điện kế có điện trở R = Ω Tính cường độ dòng điện qua điện kế và rõ chiều dòng điện Hướng dẫn giải: Suất điện động cảm ứng thanhCD là: E C = Blvsin α = 0,06V Cường độ dòng điện qua điện kế: E I = C = 0,03A R Chiều dòng điện cảm ứng mạch là chiều từ D đến C hình vẽ Bài 10: Trong mạch điện có độ tự cảm L = 0,6H có dòng điện giảm từ I1 = 0,2A đến I2 = khoảng thời gian 0,2 phút Tính suất điện động tự cảm mạch Hướng dẫn giải: Suất điện động tự cảm mạch: ∆I I −I E tc = L = L = 0,01V ∆t ∆t Lop11.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (6) Bài 11: Một ống dây có độ tự cảm L = 0,5H, điện trở R = Ω Muốn tích luỹ lượng điện trường 100J ống dây thì phải cho dòng điện có cường độ bao nhiêu qua ống dây đó? Khi đó công suất nhiệt ống dây đó là bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Năng lượng từ trường ống dây: 2W = 20A W = LI Þ I = L Công suất nhiệt ống dây: P = R.I2 = 800W Bài 12: Hai kim loại song song nằm ngang ur có điện trở không đáng kể, đầu nối vào B Q N điện trở R1 Đoạn dây thẳng chiều dài l, hai đầu r M, N tì vào hai kim loại nói trên và luôn v R1 vuông góc với hai Đoạn MN tịnh tiến dọc theo hai kim loại với vận tốc không đổi P M v theo hướng xa điện trở R1 Tất đặt từ trường có hướng thẳng đứng lên trên và cớ cảm ứng từ B Cho biết điện trở đoạn MN R2 a Xác định hiệu điện hai đầu M, N b Cũng câu hỏi trên điện trở R1 thay nguồn điện không đổi có suất điện động E và có điện trở R1 Hướng dẫn giải: a UMN Suất điện động cảm ứng xuất mạch: E C = Blvsin α = Blv (vì α = 900 ) Cường độ dòng điện mạch: EC Blv I= = R1 + R R1 + R Hiệu điện hai đầu M, N: Blv.R U MN = E C - R I = R1 + R b Xét trường hợp cực dương nguồn E nối vào N: E + EC E R - E.R I= Þ U MN = E C - I.R = C R1 + R R1 + R Bài 13: Một vòng dây ur tròn có bán kính r = 10cm, điện trở R = 0,2 Ω đặt nghiêng góc 30 so với B , độ lớn cảm ứng từ B = 0,02T Xác định suất điện động cảm ứng, độ lớn cường độ dòng điện I vòng dây, khoảng thời gian Δt = 0.01s thì cảm ứng từ giảm đến Hướng dẫn giải: Lop11.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (7) ur ur r Vì khung dây nghiêng góc 30 với B nên B hợp với n góc 600 Do đó: ΔΦ ΔB.S.cosα ΔΦ = ΔB.S.cosα Þ E C = = = 0,0314V Δt Δt Cường độ dòng điện vòng dây: E I = C = 0,17A R Bài 14: Một khung dây hình chữ nhật có các cạnh a = 10cm, b = 20cm gồm 50 vòng dây quay từ trường có cảm ứng từ B = 0,5T Trục quay khung vuông góc với đường sức Lúc đầu mặt phẳng khung vuông góc với vectơ cảm ứng từ Khung quay với vận tốc góc ω = 100πrad / s Tính suất điện động khung dây thời gian nó quay 150 kể từ vị trí ban đầu Hướng dẫn giải: Ta có: ΔΦ = B.S.Δcosα ω ω = 2πN Þ N = = 50 vòng/s 2π Khung quay 150 tương đương với vòng khoảng thời gian: 24 Δt = s 1200 Vậy ΔΦ B.S.Δcosα E= N =N = 22V Δt Δt Bài 15: Trên hai AB và CD khung dây A E1 B dẫn hình vuông cạnh a = 0,5m, điện trở R = Ω , người ta mắc hai nguồn điện E1 = 10V, E2 = 8V; r1 = r2 = Mạch điện đặt từ trường có vectơ cảm ur ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung dây và hướng B sau hình vẽ, độ lớn B tăng theo thời gian theo quy luật B = kt, k = 16T/s Tính cường độ dòng điện chạy D E2 D qua mạch Hướng dẫn giải: Vì cảm ứng từ B tăng lên từ thôngqua mạch Φ = BS = k.t.S tăng và mạch xuất suất điện động cảm ứng EC, dòng điện cảm ứng sinh raur phải có chiều cho từ trường mà nó sinh ngược chiều với tư trường ngoại B , đó nguồn điện tương đương EC có các cực E2 Độ lớn suất điện động cảm ứng: ΔΦ Δ ( kt.S) EC = = = kS = ka =4V Δt Δt Lop11.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (8) Vì EC + E2 > E1 nên dòng điện mạch có chiều ngược chiều kim đồng hồ và có: E + E - E1 I= C = 0,5A R Bài 16: Hai kim loại song song thẳng đứng, có R điện trở không đáng kể, đầu nối vào điện trở R=0,5 Ω Một đoạn dây AB có độ dài l = 14cm, khối ur lượng m = 2g, điện trở r = 0,5 Ω tì vào hai kim B loại, tự trượt không ma sát xuống và luôn luôn vuông góc với hai kim loại đó Toàn hệ l thống đặt từ trường có hướng vuông A B góc với mặt phẳng hai kim loại có cảm ứng từ v B = 0,2T a Xác định chiều dòng điện qua R b Chứng tỏ ban đầu dây dẫn AB chuyển động nhanh dần, sau thời gian trở thành chuyển động Tính vận tốc v0 chuyển động và tính UAB Hướng dẫn giải: a Áp dụng quy tắc bàn tay phải dòng điện cảm ứng trên đoạn dây AB có chiều từ từ B đến A Do đó chiều dòng điện qua ur R chiều từ A đến B b Ban đầu, tác dụng trọng lực P dây dẫn AB trượt xuống Khi đó từ thông qua mạch ẢBA tăng, xuất xuất điện động cảm ứng EC = Blv, và đó có dòng điện cảm ứng chạy trên dây AB (từ B đến A) EC Blv I= = R+ r R+ r Vì trên dây ur dẫn AB có dòng điện nên dây dẫn AB rchịu tác dụng lực F từ trường B Áp dụng quy tắc bàn tay trái ta thấy lực F hướng thẳng đứng lên trên và có độ lớn B2 l2 v F = BIl = R+ r Khi trượt xuống dây dẫn AB có gia tốc: P- F B2 l v a= = gm m( R + r) Dây dẫn AB chuyển động nhanh dần, vận tốc v nó tăng dần và sau thời gian đạt đến giá trị v0 cho: B2 l v mg ( R + r ) a = Þ gÞ v0 = =25m/s m( R + r) B2 l Blv0 mg mgR I0 = = Þ U AB = I0 R = = 0,175V R + r Bl Bl Lop11.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (9) Bài 17: Hai cuộn dây siêu dẫn mắc song song Có độ tự cảm L1 và L2 nối qua điện trở R với nguồn điện có suất điện động E, điện trở r Đóng khoá k tìm cường độ dòng điện ổn định các cuộn dây và dòng điện mạch chính Bỏ qua hỗ cảm các cuộn dây Hướng dẫn giải: A R Tại thời điểm hiệu điện hai đầu AB hai cuộn dây Ngay sau đóng k các cuộn dây suất các suất điện L1 L2 động tự cảm: ΔI ΔI E tc1 = - L1 ;E tc = - L1 B k E Δt Δt Vì các cuộn dây là siêu dẫn (có điện trở 0), nên theo định luật Ôm (vì hiệu điện hai đầu A, B chúng nhau) ta có: ΔI ΔI L1 = L1 Þ L1ΔI1 = L 2ΔI (1) Δt Δt Ở thời điểm ban đầu chưa đóng khoá k, các dòng điện không Do đó dòng điện ổn định hai cuộn dây và I1 và I2 (1) Þ L1I1 = L I (2) Áp dụng định luật Ôm ta có: E I= (3) R+ r Ngoài ra: I = I1 + I2 (4) Từ (2), (3) và (4) ta tìm được: L2 E L1 E I1 = ;I = L1 + L R + r L1 + L R + r Lop11.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (10) C BÀI TẬP ĐỀ NGHỊ Bài 1: Một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, gồm N = 100 vòng, vòng có bán kính R= 10cm, mét dài dây dẫn rcó điện trở R0 = 0,5Ω Cuộn dây đặt từ trường có vectơ cảm ứng từ B vuông góc với mặt phẳng các vòng dây và có độ lớn B = 10-2T giảm đến thời gian ∆t = 10-2s Tính cường độ dòng điện xuất cuộn dây ĐS: I = BR = 0,1A 2R ∆t Bài 2: Một ống dây dài 50cm, có 1000 vòng dây Diện tích tiết diện ống là 20cm2 Tính độ tự cảm ống dây đó Giả thiết từ trường ống dây là từ trường ĐS: L ≈ 5.10-3H Bài 3: Tính độ tự cảm ống dây dài 30cm, đường kính 2cm, có 1000 vòng 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 4: Tính độ tự cảm cuộn dây biết sau thời gian ∆t = 0,01s, dòng điện mạch tăng từ 2A đến 2,5A và suất điện động tự cảm là 10V ĐS: L = 0,2H Bài 5: Một ống dây dài l = 31,4cm có 100 vòng, diện tích vòng S = 20cm2, có dòng điện I = 2A chạy qua a Tính từ thông qua vòng 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 Φ = 1,6.10-5 Wb ; b e = 0,16V ; L = 0,008H N Bài 6: Khung dây ABCD đặt thẳng đứng, phần nằm từ M ur ur trường B hình B=1T khoảng NMPQ, B=0 ngoài B khoảng đó Cho AB=l=5cm, khung có điện trở r=2 Ω , khung di A B chuyển xuống với vận tốc v=2m/s Tính dòng điện cảm Q P C D ứng qua khung và nhiệt lượng toả khung nó di chuyển đoạn x=10cm (cạnh AB chưa khỏi từ trường) ĐS: IC=0,05A, Q = rI2C t = rIC2 x -5 = 25.10 J v Bài 7: Một khung dây hình vuông MNPQ, cạnh a =20cm, điện trở M tổng cộng R = 0,8 Ω , trên đó có các nguồn urE1=12V, E2=8V, r1=r2=0,1 Ω , mạch đặt từ trường B hình ur a Cho B tăng theo thời gian quy luật B=kt Q (k=40T/s) Tìm số Ampe kế?(RA=0) ur b Để số Ampe kế số 0, B phải thay đổi nào? ĐS: 5,6A, E1>E2 ⇒ EC = E1- E2 ⇒ B=kt (k=-100T/s) ur B N P 10 Lop11.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (11) Bài 8: Một vòng dây có diện tích S =100cm2, hai đầu nối với tụ có điện dung C=5 µF Mặt phẳng vòng dây đặt vuông góc với các đường cảm ứng từ từ trường B=kt, (k=0,5T/s) a Tính điện tích trên tụ? b Nếu không có tụ điện thì công suất toả nhiệt trên vòng dây là bao nhiêu? Cho biết điện trở vòng dây R=0,1 Ω E C2 (kS) ĐS: Q= C.EC=2,5.10 C, P = = = 2,5.10−4 W R R -8 Bài 9: a Từ thông Ф qua khung dây biến đổi, khoảng thời gian 0,2s từ thông giảm từ 1,2Wb xuống còn 0,4Wb Tính suất điện động cảm ứng xuất khung b Từ thông Ф qua khung dây biến đổi, khoảng thời gian 0,1 (s) từ thông tăng từ 0,6Wb đến 1,6Wb Tính suất điện động cảm ứng xuất khung ĐS: a 4V, b 10V Bài 9: Một hình chữ nhật kích thước 3cm x 4cm đặt từ trường có cảm ứng từ B = 5.10-4T Vectơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng góc 300 Tính từ thông qua hình chữ nhật đó ĐS: 3.10-7Wb Bài 10: Một hình vuông cạnh 5cm, đặt từ trường cảm ứng từ B=4.10-4 T Từ thông qua hình vuông đó 10-6Wb Xác định góc hợp vectơ cảm ứng từ và vectơ pháp tuyến với hình vuông ĐS: α = 00 Bài 11: a Một khung dây phẳng, diện tích 20cm2, gồm 10 vòng dây đặt từ trường Vectơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẳng khung dây góc 300 và có độ lớn B = 2.10-4T Người ta làm cho từ trường giảm đến không khoảng thời gian 0,01s Xác định suất điện động cảm ứng xuất khung dây khoảng thời gian từ trường biến đổi b Một khung dây phẳng, diện tích 25cm2 gồm 10 vòng dây, khung dây đặt từ trường có cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung và có độ lớn tăng dần từ đến 2,4.10-3T khoảng thời gian 0,4s Xác định suất điện động cảm ứng xuất khung khoảng thời gian có từ trường biến thiên ĐS: a 0,2mV, b 0,15mV Bài 12: Một dây dẫn dài 20cm chuyển động tịnh tiến từ trường có B = 5.10-4T Vectơ vận tốc vuông góc với thanh, vuông góc với vectơ cảm ứng từ và có độ lớn 5m/s Tính suất điện động cảm ứng ĐS: 0,5mV 11 Lop11.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (12) Bài 13: Một dẫn điện dài 20cm nối hai đầu nó với hai đầu mạch điện có điện trở 0,5Ω Cho chuyển động tịnh tiến từ trường cảm ứng từ B = 0,08T với vận tốc 7m/s, vectơ vận tốc vuông góc với các đường sức từ và vuông góc với thanh, bỏ qua điện trở và các dây nối Tính cường độ dòng điện mạch ĐS: 0,224A Bài 14: Một dẫn điện dài 40cm, chuyển động tịnh tiến từ trường đều, cảm ứng từ 0,4T Vectơ vận tốc vuông góc với và hợp với các đường sức từ góc 300, độ lớn v = 5m/s Tính suất điện động hai đầu ĐS: 0,4V Bài 15: Một dẫn điện dài 40cm, chuyển động tịnh tiến từ trường đều, cảm ứng từ 0,4T Vectơ vận tốc vuông góc với và hợp với các đường sức từ góc 300 Suất điện động hai đầu 0,2V Xác định vận tốc ĐS: v = 2,5m/s Bài 16: Một ống dây có hệ số tự cảm L = 0,1H, cường độ dòng điện qua ống dây giảm đặn từ 2A khoảng thời gian là 4s Suất điện động tự cảm xuất ống khoảng thời gian đó là: ĐS: 0,05V Bài 17: Một ống dây có hệ số tự cảm L = 0,1H, cường độ dòng điện qua ống dây tăng đặn từ đến 10A khoảng thời gian là 0,1s Xác định suất điện động tự cảm xuất ống khoảng thời gian đó ĐS: 0,1V Bài 18: Một ống dây dài 50cm, diện tích tiết diện ngang ống là 10cm2 gồm 1000 vòng dây Tính hệ số tự cảm ống dây ĐS: 2,51mH Bài 19: a Dòng điện qua ống dây giảm theo thời gian từ I1 = 1,2A đến I2=0,4A thời gian 0,2s Ống dây có hệ số tự cảm L = 0,4H Tính suất điện động tự cảm ống dây b Dòng điện qua ống dây tăng dần theo thời gian từ I1 = 0,2A đến I2 = 1,8A khoảng thời gian 0,01s Ống dây có hệ số tự cảm L = 0,5H Suất điện động tự cảm ống dây là: ĐS: a 1,6V, b 80V Bài 20: Một khung dây dẫn hình chữ nhật có kích thước 3cm x 4cm đặt từ trường cảm ứng từ B = 5.10-4T Vectơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung góc 300 Xác định từ thông qua khung dây dẫn đó 12 Lop11.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (13) ĐS: 3.10-7Wb Bài 21: Một ống dây quấn với mật độ 2000 vòng/mét Ống dây có thể tích 500cm3 Ống dây mắc vào mạch điện Sau đóng công tắc, dòng điện ống biến đổi theo thời gian đồ trên hình vẽ Tính suất điện động tự cảm ống từ thời điểm 0,05s sau ĐS: V I(A) O 0,05 t(s) Bài 22: a Một ống dây có hệ số tự cảm L = 0,01H, có dòng điện I = 5A chạy ống dây Tính lượng từ trường ống dây b Một ống dây có hệ số tự cảm L = 0,01H Khi có dòng điện chạy qua ống, ống dây có lượng 0,08J Tính cường độ dòng điện ống dây ĐS: a 0,125J, b 4A Bài 23: a Một ống dây dài 40cm có tất 800 vòng dây Diện tích tiết diện ngang ống dây 10cm2 Ống dây nối với nguồn điện, cường độ dòng điện qua ống dây tăng từ đến 4A Nguồn điện đã cung cấp cho ống dây lượng bao nhiêu? b Một khung dây phẳng có diện tích 20cm2 gồm 100 vòng dây đặt từ trường có vectơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung dây và có độ lớn 2.10-4T Người ta cho từ trường giảm đặn đến khoảng thời gian 0,01s Tính suất điện động cảm ứng xuất khung ĐS: a 0,016J, b 4.10-3V Bài 24: Một khung dây phẳng có diện tích 25cm2 gồm 100 vòng dây đặt từ trường có vectơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung dây và có độ lớn 2,4.10-3T Người ta cho từ trường giảm đặn đến khoảng thời gian 0,4s Tính suất điện động cảm ứng xuất khung ĐS: 1,5mV Bài 25: Cho ray dẫn điện đặt thẳng đứng, đầu nối với điện trở R=0,5 Ω Hai đặt từ trường đều, R đường sức từ vuông góc với mặt phẳng chứa chiều N hình vẽ Thanh MN có m=10 g trượt theo ray Biết M MN=25 cm Điện trở MN và ray nhỏ.Biết B=1T Ma + → sát MN và ray nhỏ Sau buông tay thì MN B trượt trên ray ít lâu thì MN chuyển động với vận tốc v Tính v (g=10 m/s2) 13 Lop11.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (14) ĐS: v=0,8 m/s Bài 26: Một kim loại dài l =1m quay từ trường với vận tốc góc 20 rad/s Trục quay qua đầu và song song song với đường sức từ Biết B=0,05T Biết luôn vuông góc với đường sức từ Tính SĐĐCU ĐS: 0,5 V Bài 27: Một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, gồm N = 100 vòng, vòng có bán kính R = 10cm, mét dài dây dẫn rcó điện trở R0 = 0,5Ω Cuộn dây đặt từ trường có vectơ cảm ứng từ B vuông góc với mặt phẳng các vòng dây và có độ lớn B = 10-2T giảm đến thời gian ∆t = 10-2s Tính cường độ dòng điện xuất cuộn dây ĐS: I = BR = 0,1A 2R ∆t Bài 28: Một ống dây dài 50cm, có 1000 vòng dây Diện tích tiết diện ống là 20cm2 Tính độ tự cảm ống dây đó Giả thiết từ trường ống dây là từ trường ĐS: L ≈ 5.10-3H Bài 29: Tính độ tự cảm cuộn dây biết sau thời gian ∆t = 0,01s, dòng điện mạch tăng từ 2A đến 2,5A và suất điện động tự cảm là 10V ĐS: L = 0,2H Bài 30: Một ống dây dài l = 31,4cm có 100 vòng, diện tích vòng S = 20cm2, có dòng điện I = 2A chạy qua a Tính từ thông qua vòng 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 Φ = 1,6.10-5 Wb ; b e = 0,16V ; L = 0,008H Bài 31: Một vòng dây có diện tích S =100cm2, hai đầu nối với tụ có điện dung C=5 µF Mặt phẳng vòng dây đặt vuông góc với các đường cảm ứng từ từ trường B=kt, (k=0,5T/s) a Tính điện tích trên tụ? b Nếu không có tụ điện thì công suất toả nhiệt trên vòng dây là bao nhiêu? Cho biết điện trở vòng dây R=0,1 Ω ĐS: Q=C.EC=2,5.10-8C, P = E C2 (kS) = = 2,5.10−4 W R R Bài 32: Một ống dây dẫn hình trụ gồm 1000 vòng dây,mỗi vòng có đường kính 10 -8 cm; dây có diện tích tiết diện là 0,4 ur mm , điện trở suất là 1,75.10 Ω m; ống dây đặt từ trường có véctơ B song song với trục hình trụ, độ lớn tăng theo thời gian theo qui luật 10-2T/s Nếu nối đầu ống dây với tụ điện C=10-4F thì lượng tụ điện là bao nhiêu? Nếu nối đoản mạch đầu ống dây thì công suất toả nhiệt ống dây là bao nhiêu? ĐS: 30,8.10-8 J; 44,8.10-4 W 14 Lop11.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (15) Bài 33: Một kim loại dài l=1m quay từ trường với vận tốc góc 20 rad/s Trục quay qua đầu và song song song với đường sức từ Biết B=0,05T Biết luôn vuông góc với đường sức từ Tính suất điện động cảm ứng ĐS: 0,5 V Bài 34: Khung dây r ABCD đặt thẳng đứng, phần nằm M N ur từ trường v hình B=1T khoảng NMPQ, B=0 B ngoài khoảng đó Cho AB = l = 5cm, khung có điện trở r=2 Ω , A B khung di chuyển xuống với vận tốc v=2m/s Tính dòng P điện cảm ứng qua khung và nhiệt lượng toả khung Q D C nó di chuyển đoạn x=10cm (cạnh AB chưa khỏi từ trường) x ĐS: IC=0,05A, Q = rIC2 t = rIC2 = 25.10-5J v Bài 35: Một khung dây hình vuông MNPQ, cạnh a =20cm, N M điện trở tổng cộng R = 0,8 Ω , trên đó có các nguồn E1=12V, u r ur B E2=8V, r1= r2 = 0,1 Ω , mạch đặt từ trường B hình ur P a Cho B tăng theo thời gian quy luật B=kt Q (k=40T/s) Tìm số Ampe kế?(RA=0) ur b Để số Ampe kế số 0, B phải thay đổi nào? ĐS: 5,6A, E1>E2 ⇒ EC = E1- E2 ⇒ B=kt (k=-100T/s) Bài 36: Cho ray dẫn điện đặt thẳng đứng, đầu nối với điện trở R=0,5 Ω Hai đặt từ trường đều, R đường sức từ vuông góc với mặt phẳng chứa chiều N hình vẽ Thanh MN có m =10g trượt theo ray Biết M MN=25 cm Điện trở MN và ray nhỏ Biết B=1T + → Ma sát MN và ray nhỏ Sau buông tay thì B MN trượt trên ray ít lâu thì MN chuyển động với vận tốc v Tính v, g=10 m/s2 ĐS: v=0,8 m/s Bài 37: Một ống dây hình trụ dài gồm 1000 vòng dây, diện tích vòng là S=100cm2 Biết ống ur dây có R=16 Ω hai đầu nối với đoạn mạch và đặt từ trường đều, véctơ B song song với trục hình trụ và có độ lớn tăng 0,04T/s Tính công suất toả nhiệt ống dây ∆φ ∆B ĐS: φ =NBS.cos0; e= =N S = 1000.0,04.0,01 = 0, 4V ∆t ∆t 15 Lop11.com PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (16)