Bài toán xác định suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi miễn phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn Toán- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Ti[r]

1 Phương pháp chung

a Suất điện động cảm ứng đoạn dây dẫn chuyển động từ trường

Khi đoạn dây dẫn chuyển động cắt đường sức từ đoạn dây xuất suất điện động (đóng vai trị nguồn điện) Suất điện động trường hợp gọi suất điện động cảm ứng

b Quy tắc bàn tay phải

Đặt bàn tay phải hứng đường sức từ, ngón tay chỗi 900chỉ chuyều chuyển động đoạn dây, đoạn dây dẫn đóng vai trị nguồn điện, chiều từ cổ tay đến ngón tay chiều từ cực âm sang cực dương nguồn điện

Chú ý:

- Khi mạch nối kín mạch có dịng điện cảm ứng ic

- Bên nguồn điện, dịng điện có chiều từ cực âm sang cực dương, bên ngồi ngược lại c Biểu thức suất điện động cảm ứng đoạn dây

- Xét trường hợp đơn giản từ trường B vuông góc với mặt khung dây, suất điện động khung dây tính theo cơng thức:

C

C

B S e

t t

S l s lv t e Blv     

  



    

- Trong trường hợp B v hợp với góc α thì: eC Bvlsin Chú ý:

- Khi mạch kín dịng cảm ứng chạy dây dẫn có điện trở R: C

C e

i R 

- Khi mạch có hai dịng điện số Ampe kế tổng đại số hai dòng điện (hai dòng điện dịngIdo nguồnEtạo dịng iCdo tượng cảm ứng điện từ tạo ra)

2 Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1:Thanh kim loại AB dài 20 cm kéo trượt hai ray kim loại nằm ngang hình vẽ Các dây nối điện trở R 3 Vận tốc AB 12 m/s Hệ thống đặt từ trường có B0 T, ,B vng góc với mạch điện

a) Tìm suất điện động cảm ứng khung

A.0,48 V B.0,96 V C.0,83 V D.0,69 V

b) Cường độ dòng điện cảm ứng cho biết chiều?

A. IC 0 32 A,   chiều từ A đến B B. IC 0 32 A,   chiều từ B đến A C. IC 0 23 A,   chiều từ A đến B D. IC 0 23 A,   chiều từ B đến A Lời giải:

a) Suất điện động cảm ứng thanh: 0,96

C

e  V

Đáp án A.

Ví dụ 2:Cho hệ thống hình vẽ, MN có chiều dài 50 m chuyển động với tốc độ 10 m/s từ trường B0 25 T, . Tụ điện có điện dung C10 F . Tính độ lớn điện tích tụ điện cho biết tích điện dương

A.q=12,5µC M tích điện dương B. q12 C,  , N tích điện dương C. q1 25 C,  , M tích điện dương D. q1 25 C,  , N tích điện dương Lời giải:

+ Khi MN chuyển động MN xem nguồn điện có suất điện động có độ lớn là:

 

1,25 V

e Bvl 

+ Nguồn điện MN nạp điện cho tụ C nên điện tích tụ C là:

 

12,5 C

q C e  

+ Áp dụng quy tắc bàn tay phải suy N cực âm M cực dương nguồn điện Do M mang điện tích dương, N mang điện tích âm

Đáp án A.

a Ampe kế MN đứng yên? Tính độ lớn lực từ tác dụng lên MN A. I 0,5A; F 0,025 N B. I 0 5, A; F 0 05, N.

C. I 0,25 ;A F 0,025 N D. I 0,25 ;A F 0,05 N

b Ampe kế MN di chuyển phía phải với vận tốc v3 m s/ cho hai đầu MN tiếp xúc với hai đỡ kim loại? Tính độ lớn lực từ tác dụng lên MN

A. I 0,1 ;A F 0,01 N B. I 0,5 ;A F 0,05 N

C. I 0,6 ;A F 0,06 N D. I 0,4 ;A F 0,04 N

c Muốn Ampe kế số phải để MN di chuyển phía với vận tốc bao nhiêu? A.MN chuyển động sang trái, v10 m s/

B.MN chuyển động sang phải, v10 m s/ C.MN chuyển động sang trái, v15 m s/ D.MN chuyển động sang phải, v15 m s/ Lời giải:

a) Khi MN đứng n mạch khơng có dịng cảm ứng nên số ampe kế là: 0,5A

E I

R r

 



+ Độ lớn từ tác dụng lên MN: F B l I 0,05 N

Đáp án B.

+ Trong mạch có hai dòng điện dòng nguồn tạo dòng cảm ứng tượng cảm ứng điện từ tạo ra, hai dòng điện chiều nên số ampe kế tổng hai dịng này, đó:

0,6 A

A C

I   I i

+ Lực từ tác dụng lên MN là: F B I l 0,06 A  N

Đáp án C.

c) Muốn ampe kế số iC phải có độ lớn I 0,5A dòng iC phải ngược chiều với dòng i, tức dòng iC có chiều từ N đến M suy MN phải chuyển động sang trái

Gọivlà vận tốc MN, ta có: C  15m/s

C

i R r Blv

i v

R r Bl



   

 Đáp án D.

Ví dụ 4:Hai kim loại song song, thẳng đứng có điện trở khơng đáng kể, đầu nối vào điện trở 0,5

R  Một đoạn dây dẫn AB, độ dài l14 cm, khối lượng m2 g, điện trở r0,5 tì vào hai kim loại tự trượt không ma sát xuống ln ln vng góc với hai kim loại Tồn hệ thống đặt từ trường có hướng vng góc với mặt phẳng hai kim loại có cảm ứng từ B0 T, . Lấy g 9 m s, / 2

a) Xác định chiều dòng điện quaR

A.Chiều từ A đến B B.Chiều từ B đến A

C.Chiều D.Khơng đủ liệu để xác định

b) Chứng minh lúc đầu AB chuyển động nhanh dần, sau thời gian chuyển động trở thành chuyển động Tính vận tốc chuyển động tínhUAB

A. v20 m/s;U 0,28 V B. v25 m/s;U 0,35 V

c) Bây đặt hai kim loại nghiêng với mặt phẳng nằm ngang góc  60 0 Độ lớn chiều của B



vẫn cũ Tính vận tốc v chuyển động AB vàUAB A. v20 m/s;U 0,28V B. v40 m/s;U 0,56 V

C. v25m/s;U 0,35 V D. v28,87 m/s;U 0,35 V

Lời giải:

a) Do xuống nên từ thông qua mạch tăng Áp dụng định luật Lenxơ, dòng điện cảm ứng sinh Bc



ngược chiều B (Hình vẽ)

Áp dụng qui tắc nắm bàn tay phải,Ichạy quaRcó chiều từ AB Đáp án A.

b) Ngày sau bng AB chịu tác dụng trọng lực P mg nên chuyển động nhanh dần v tăng dần

- Đồng thời, sau mạch xuất dòng điện I nên AB chịu thêm tác dụng lực từ

F BIl có hướng lên

- Mặt khác, suất điện động xuất AB là: e Blv t 

 

 nên

2

e Blv B l v

I F

R r R r R r

   

  

- Cho nên khivtăng F tăng dần  tồn thời điểm mà F P Khi chuyển động - Khi chuyển động thì:

     

2

2 2

0,5 0,5 2.10 9,8 25

0,2 0,14 m/s

R r mg B l v

F mg mg v

R r B l



 

      



- Hiệu điện hai đầu là: 0,2.0,14.25.0,5 0,35  

0,5 0,5 V

AB Blv

U I R R

R r

   

c) Khi để nghiêng hai kim loại ta có hình vẽ bên:

- Hiện tượng xảy tương tự trường hợp b) ta thayPbằng Psina, thayBbằngB1với B B1  sin a - Lập luận tương tự ta có: F mgsin Bsin 2 2l v mgsin

R r 

    



 

       

3

2 2 0 2

sin 0,5 0,5 2.10 9,8.sin 60

28,87

sin 0,2.sin 60 0,14 m/s

R r mg v

B l



  

   



- Hiệu điện hai đầu là:

 

0

sin 0,2.sin 60 0,14.28,87

.0,5 0,35

0,5 0,5 V

AB B lv

U I R R

R r



   

 

WebsiteHOC247 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 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 ngũGV Giỏi, Kinh nghiệmtừ Trường ĐH THPT danh tiếng xây dựng khóaluyện thi THPTQGcác mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học

- Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toáncác 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 Chun 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 Toán: Bồi dưỡng phân mơnĐại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học 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 Cẩncùng đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia

III. Kênh học tập miễn phí

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

Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai

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

Học Toán Online Chuyên Gia