Phương pháp giải bài tập Cảm ứng điện từ Nâng cao môn Vật Lý 11 năm 2021

Khi một mạch điện chuyển động trong từ trường bất kì thì công của lực từ tác dụng lên mạch điện được đo bằng tích của cường độ dòng điện với độ biến thiên từ thông qua mạch trong quá [r]

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ NÂNG CAO

1 PHƯƠNG PHÁP GIẢI - Từ thông:

Từ thông qua mạch điện kín có diện tích S, đặt từ trường có vectơ cảm ứng từ B xác định theo công thức:

 = BScos ; Trong  = (n; B)

(Chiều n tuỳ thuộc vào chiều (+) mà ta chọn cho khung dây kín) - Hiện tượng cảm ứng điện từ:

+ Khi từ thông qua khung dây kín biến thiên ktg từ thơng biến thiên khung xuất dòng điện cảm ứng

+ Khi đoạn dây dẫn chuyển động cắt đường cảm ứng đoạn dây xuất suất điện động cảm ứng

- Định luật Lenxơ chiều dịng cảm ứng: Dịng cảm ứng có chiều cho từ trường mà sinh chống lại biến thiên từ thơng sinh

- Suất điện động cảm ứng:

Suất điện động cảm ứng xuất đoạn dây dẫn chuyển động từ trường ec = Blvsin

- Suất điện động tự cảm:

+ Từ thông tự cảm:  = Li ( L = k.2.n2V) + Suất điện động tự cảm: etc = -L I

t





+ Năng lượng từ: W =

2

LI2 suy cuộn dây: W = k V B

2

+ Mật độ lượng từ:  = k B

2



- Công lực từ tác dụng lên mạch điện kín chuyển động từ trường

Khi mạch điện chuyển động từ trường cơng lực từ tác dụng lên mạch điện đo tích cường độ dịng điện với độ biến thiên từ thơng qua mạch trình chuyển động

A = I.

Ta có: F=BIl Ftạo với dịch chuyển x góc góc  vectơ pháp tuyến

khung tạo với vectơ từ cảm B

Suy công lực từ : A = F x.cos = I. 2 VÍ DỤ MINH HỌA

Cho khung dây dẫn kín hình chữ nhật ABCD kim loại, có điện trở R, có chiều dài cạnh a b Một dây dẫn thằng  dài vô hạn, nằm mặt phẳng khung dây, song song với cạnh AD cách đoạn d hình vẽ bên Trên dây dẫn thẳng có dịng điện cường độ I0 chạy qua

a Tính từ thơng qua khung dây

b Tính điện lượng chạy qua tiết diện thẳng khung dây trình cường độ dòng điện dây dẫn thẳng giảm đến

c Cho cường độ dòng điện dây dẫn thẳng giảm tuyến tính theo thời gian 0, vị trí dây dẫn thẳng vị trí khung dâykhông thay đổi Hãy xác định xung lực từ tác dụng lên khung

Giải a Cảm ứng từ điểm cách dây dẫn đoạn r:

r I B

 

2 0

=

Từ thông qua khung dây là:

0 0

0

)

ln( + =

= =

 + I bdr I b a

a

d  

b B

C



d

a A

b Trong thời gian nhỏ dt khung có suất điện động

dt d

ec =− , khung có dịng điện

cảm ứng R d dq dt dq Rdt d R e

i = c =−  =  =−  lấy tích phân vế ta được:

=  =  − − =  −  − = R R R

q 0 0

) ln( 0 d a R b I +  

c Gọi t thời gian dòng điện giảm đến thì:

' );

1 (

0 =−

 −

= ec

t t I

I ; khung có dịng điện cảm ứng

=  − = = R R e

i c '

) ln( 0 d a t R b I +   

= hằng số

Lực tác dụng lên khung tổng hợp hai lực tác dụng lên cạnh AD BC:

Ii a d d ab Ii a d b Ii d b bi B bi B F ) ( ) ( 2 0 + = + − = − =      

Xung lực tác dụng lên khung là:

    =  − + =

= t t dt

t t I a d d abi I Fdt X 0 0 ) ( ) ( 2  ) ln( ) ( 2 2 d a R I a d d ab + +  

3 BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Trong mặt phẳng nằm ngang với dòng điện thẳng dài vơ hạn có cường độ I = 20A người ta đặt hai trượt kim loại song song với dòng điện gần cách dòng điện khoảng x0 = 1cm Hai trượt cách nhau l = 2cm Trên hai trượt người ta lồng vào đoạn dây dẫn MN dài l Cho dây dẫn trượt tịnh tiến với vận tốc không đổi v = 3m/s theo hướng song song với trượt

a Tìm hiệu điện xuất hai đầu dây dẫn UMN

Đ/S:

a.UMN = 1,32.10-5 (V)

b F’= 2,9.10-10N đặt G

Bài 2: Một khung hình vuông làm dây dẫn quay quanh số cạnh gần dây dẫn thẳng dài vơ hạn có dịng điện khơng đổi I qua (hình vẽ) Trục quay song song với dây dẫn khoảng cách chúng d, chiều dài cạnh khung a

Tại vị trí mặt phẳng khung tạo với mặt phẳng chứa dây dẫn trục khung góc  vơn kế giá trị tuyệt đối cực đại tức thời điện áp?

Đ/S:

Tại vị trí mặt phẳng khung tạo với mặt phẳng chứa dây dẫn trục khung góc  thỏa mãn cos = 22ad 2

d +a vơn kế giá trị tuyệt đối cực đại tức thời điện áp

Bài 3: Một khung dây dẫn hình vng chuyển động dọc theo trục x với vận tốc v0 vào bán không gian vô hạn (x>0) có từ trường khơng hướng theo trục z: Bz(x) = B0(1 + x) với B0 số dơng Biết hai cạnh khung song song với trục x, cịn mặt phẳng khung ln vng góc với trục z Hỏi khung thâm nhập vào khơng gian có từ trường khoảng cách bao nhiêu, khối lượng khung m, chiều dài cạnh

I

d

a

V M

N I P

Q

động tiếp sau dừng hẳn Tính điện trở khung Bỏ qua hệ số tự cảm khung coi b<<1

Đ/S:

b

s 22



+

=

0 ) 2 (

mv b B

R= +



Bài 4: Một có chiều dài L chuyển động với tốc độ không đổi v dọc theo hai ray dẫn điện nằm ngang Hệ thống đặt từ trường dòng điện thẳng dài, song song với ray cách ray đoạn a, có cường độ dịng điện I chạy qua Cho v =5 m/s, a = 10 mm, L = 10 cm I = 100 A.

a Tính suất điện động cảm ứng

b Tính cường độ dòng điện cảm ứng mạch Biết điện trở 0,4 

và điện trở hai ray ngang nối hai đầu ray bên phải khơng đáng kể c Tính tốc độ sinh nhiệt

d Phải tác dụng lên lực để trì chuyển động e Tính tốc độ cung cấp cơng từ bên ngồi lên

Đ/S:

a. = 0,24 mV

b = =0,6 R

ic  mA

c =Ric2 =0,1437.10−6 dt

dQ

W

d F=28,75.10-9 N

e Fv W

dt Fdx dt

dW

10 1437 ,

= −

= =

L a

v

Bài 5: Người ta đặt vịng xuyến mảnh, đồng chất dẫn điện bán kính r vào từ trường đồng biến đổi theo thời gian theo công thức B=Bocos

t

 Điện trở vòng xuyến R hệ số tự cảm L Vecto B tạo với mặt phẳng vịng xuyến góc  Hãy tính momen trung bình lực tác dụng lên vịng xuyến?

Đ/S:

2 2 2

sin os

2( )

o

B r L c R L

   

 +

Website HOC247 cung cấp môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ sư phạm đến từ trường Đại học trường chuyên danh tiếng

I. Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ Trường ĐH THPT danh tiếng

xây dựng khóa luyện thi THPTQG các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học

- Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán

trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường Chuyên khác TS.Tràn Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thày Nguyễn Đức Tấn.

II. Khoá Học Nâng Cao HSG

- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chuyên dành cho em HS

THCS lớp 6, 7, 8, u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập trường đạt điểm tốt kỳ thi HSG

- Bồi dưỡng HSG Tốn: Bồi dưỡng phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp

dành cho học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Tràn Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thày Lê Phúc Lữ, Thày Võ Quốc Bá Cẩn đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia

III. Kênh học tập miễn phí

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí học theo chương trình SGK từ lớp đến lớp 12 tất

các môn học với nội dung giảng chi tiết, sửa tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú cộng đồng hỏi đáp sôi động

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp Video giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa tập, sửa đề thi

miễn phí từ lớp đến lớp 12 tất mơn Tốn- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học Tiếng Anh

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

Học lúc, nơi, thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online Chuyên Gia