Lý thuyết và bài tập về Từ thông và Suất điện động cảm ứng trong khung dây môn Vật lý 11

Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh , nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh ng[r]

TỪ THÔNG VÀ SUẤT ĐIỆN ĐỘNG

CẢM ỨNG TRONG KHUNG DÂY

1 Từ thông

Từ thông qua diện tích S đặt từ trường:  NBScos Trong đó:  : từ thơng qua mạch kín (Wb)

S: diện tích mạch (m2) B: cảm ứng từ gửi qua mạch (T)

 

B n,

    , n pháp tuyến mạch kín N: số vịng dây mạch kín

- Tùy thuộc vào góc  mà từ thơng có giá trị âm dương: +) 0   90 cos 0  dương

+) Khi 90   180cos 0  âm +) Khi 90 cos 0  0

+) Khi 0cos 1

max BS

 

+) Khi 180cos  1 thì

min BS   

BS BS

    

2 Suất điện động cảm ứng khung dây

ec N t ec N t

 

   

 

+) eC suất điện động cảm ứng (V) +)

t 

 tốc độ biến thiên từ thông Wb

s

 

 

-Chú ý:

+) Nếu B biến thiên  S.cos B S.cos   



B B2 1



Nếu S biến thiên  B.cos  S B.cos 



S S2 1



Nếu  biến thiên  B S cos







B S cos



2cos1



+) Khi nói mặt phẳng khung dây hợp với cảm ứng từ B góc   90

+) Cường độ dòng điện cảm ứng qua mạch kín: C

C e

i R

 với R điện trở khung dây

3 Ví dụ minh họa

Ví dụ 1:Một khung dây phẵng diện tích 20 cm2 , gồm 10 vịng đặt từ trường Véc tơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẵng khung dây góc 30° có độ lớn 2.104T Người ta làm cho từ trường giảm đến thời gian 0,01 s Tính suất điện động cảm ứng xuất khung dây thời gian từ trường biến đổi

Lời giải:

Ta có: cos ,

 

2.104

c

NBS n B

e V

t t

 



   

 

 

Ví dụ 2:Cuộn dây có N = 100 vịng, diện tích vịng S = 300 cm2 có trục song song với B của từ trường đều, B = 0,2 T Quay cuộn dây để sau  t 0,5s, trục vng góc với B Tính suất điện động cảm ứng trung bình cuộn dây

Lời giải: +) Ban đầu:

Từ thông qua N vòng dây lúc sau:  2 NBScos2 0 Độ biến thiên từ thông:         2 1 NBS

Độ lớn suất điện động: 100.0,2.300.10 1,2 0,5

NBS

e V

t t

 

   

 

Ví dụ 3:Một ống dây hình trụ dài gồm N = 1000 vịng dây, diện tích vịng dây S = 100 cm2 Ống dây có R = 16 , hai đầu nối đoản mạch đặt từ trường đều: vectơ cảm ứng từ B song song với trục hình trụ độ lớn tăng 0,04 T/s Tính công suất tỏa nhiệt ống dây

Lời giải: Từ thông qua ống dây:  NBScos0 NBS

Tốc độ biến thiên từ thông:



NBS



NS B

t t t



 

 

  

Độ lớn suất điện động khung dây:



4



 

1000 100.10 0,04 0,4 B

e NS V

t t



 

   

 

Dòng điện cảm ứng ống dây: 0,4

 

16 40

c e

i A

R

  

Công suất tỏa nhiệt R: 16 0,012

 

40

P i R    W

 

Ví dụ 4:Vịng dây đồng



1,75.108.m



đường kính d = 20 cm, tiết diện

0

S  mm2 đặt vuông góc với B từ trường Tính độ biến thiên B

t 

 cảm ứng từ dòng điện cảm ứng vòng dây I = 2A

Lời giải: Suất điện động cảm ứng xuất vịng dây có độ lớn:

2

B . .

4

S B d B

e S

t t t t



   

   

Điện trở vòng dây:

0

L d

R

S S



 

 

Cường độ dòng điện cảm ứng qua vòng dây:

2

0

0

4 .

4

d B

e t S d B

I d

R t

S 

 

 

 

  



 

6

4 4.1,75.10 0,14 5.10 0,2

B I T s

t S d

 

 

   



Ví dụ 5:Một khung dây cứng, phẳng diện tích 25cm2, gồm 10 vịng dây Khung dây đặt từ trường Khung dây nằm mặt phẳng hình vẽ Cảm ứng từ biến thiên theo thời gian theo độ thị hình bên

a) Tính độ biến thiên từ thơng qua khung dây kể từ lúc t = đến t = 0,4s

b) Xác định giá trị suất điện động cảm ứng khung c) Tìm chiều dòng điện cảm ứng khung

a) Độ biến thiên từ thông qua khung dây kể từ lúc t10 đến t2 0,4s

Từ đồ thị ta có: 1 3

 

2

0 2,4.10

0,4

t B T

t s B

    

 

  



Độ biến thiên cảm ứng từ: 3

 

2,4.10

B B B  T

    

Khung dây vng góc với mặt phẳng khung dây nên:  

 

n B ; 0 Độ biến thiên từ thông qua khung dây:

 



3



5

 

.cos 10 2,4.10 25.10 6.10

N B S    I  Wb

      

Vậy từ thông giảm lượng  6.105

 

Wb

b) Suất điện động cảm ứng khung dây: 1,5.10 4

 

c

e V

t

 

   

WebsiteHOC247cung cấp môi trườnghọc trực tuyếnsinh động, nhiềutiện 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 phạmđến 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

các khóaluyện thi THPTQGcác mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học

- Luyện thi vào lớp 10 chuyên Tốn:Ơn thiHSG lớp 9và luyện thi vào lớp 10 chun Toáncác trường

PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường Chuyên khác

TS.Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thầy 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 Tốn:Bồi dưỡng phân mơnĐại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học vàTổ Hợpdành cho

học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm:TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy 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 SGKtừ 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 môn Toán- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học Tiếng Anh

Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai

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

Học Toán Online Chuyên Gia

Khoá Học Nâng Cao HSG