Thầy Nguyễn Văn Dân – Long An – 0975733056
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------
CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
(Thẩy NGUYỄN VĂN DÂN biên soạn)
Năm học 2013 – 2014
----------------
Chủ đề 1: Tìm chiều dòng điện cảm ứng điện từ
Phương pháp:
Dùng định luật Lentz: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra chống lại từ trường
đã sinh ra nó.
Hệ quả:
+ Nếu từ thông tăng thì BC ↗↙ B .
+ Nếu từ thông giảm thì BC ↗↗ B .
Câu 1: Một vòng dây dẫn phẳng có diện tích giới hạn là S = 5cm2 đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ
B = 0,1T. Mặt phẳng vòng dây làm với véc tơ B mợt góc = 30o. Tính từ thông qua diện tích S
Dùng định luật Lenxơ tìm chiều dòng điện cảm ứng trong các trường hợp sau:
a/
b/
c/
d/
Các mũi tên chỉ chiều nam châm đi lên hoặc đi xuống
Câu 2: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng khi cho cả nam châm và vòng dây cùng
rơi tự do thẳng đứng đồng thời cùng lúc:
N
N
Ic
Ic
ư
ư
ư
i=o
v
v
v
v
Câu 3: Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong vòng dây khi nhìn vào mặt trên trong trường
hợp cho nam châm rơi thẳng đứng xuyên qua tâm vòng dây giữ cố định như hình vẽ:
S
v
Câu 4: Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong vòng dây khi nhìn vào mặt bên
phải trong trường hợp cho nam châm xuyên qua tâm vòng dây giữ cố định như
v
S N
hình vẽ:
Câu 5: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng khi cho
B
B
B.
A.
C.
Icư = 0
Ic
Ic
Ic
ư
ư
ư
1
Thầy Nguyễn Văn Dân – Long An – 0975733056
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------
Câu 7: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng:
I1
R tăng
I1
v
A
Ic
A
ư
A.
C.
B.
R tăng
Icư=0
Ic
ư
ư
A
R tăng
R giảm
Câu 12: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng khi cho nam châm dịch chuyển lại gần
hoặc ra xa vòng dây kín:
Ic
Ic
A. S
v
N
ư
B. S
v
N
ư
C.
v
S
v
v
v
Ic
C. S
D. S
N
N
Ic
Icư=0
ư
Câu 14: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng khi cho nam châm dịch chuyển lại gần
hoặc ra xa vòng dây kín:
Ic
Ic
A.
v
N
Thầy Nguyễn Văn Dân – Long An – 0975733056
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------
Câu 15: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng khi cho vòng dây dịch chuyển lại gần
hoặc ra xa nam châm:
v
Ic
A.
N
S
B. N
ư
S
ư
v
v
v
Ic
N
B.
v
A.
v
C.
v
D.
Ic
Ic
Ic
ư
ư
ư
v
Icư 0
2. Suất điện động cảm ứng trong mạch điện kín:
ec
- Độ lớn suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây chuyển động:
t
ec = Bvlsinα
Bài 1: Một khung dây dẫn cứng HCN diện tích 200 cm2, ban đầu ở vị trí song song với các đường sức từ của
từ trường đều B=0,01 T. Khung quay đều trong thời gian 40s đến vị trí vuông góc với các đường sức từ. Xác
định chiều và độ lớn của SĐĐ cảm ứng trong khung
ĐS: 0,5.10-5 V
Bài 2. Cuộn dây có 100 vòng, bán kính 10 cm. Trục cuộn dây song song với cảm ứng từ B của một từ trường
đều B = 0,2 T. Quay đều cuộn dây sau 0,5 s trục của nó vuông góc với B . Tính suất điện động cảm ứng xuất
hiện trong cuộn dây.
ĐS: 1,25 V
Bài 3. Một khung dây hình chữ nhật có chiều dài 2 dm, chiều rộng 1,14 dm, đặt trong từ trường đều B, vector
B vuông góc với mặt phẳng khung. Cho B = 0,1 T. Xác định suất điện động cảm ứng eC xuất hiện khi người
ta uốn khung dây thành một vòng dây tròn trong thời gian một phút.
ĐS: 14,4 μV
Bài 4. Một cuộn dây dẹt hình tròn tròn gồm N = 100 vòng dây, mỗi vòng có bán kính R = 10 cm, mỗi mét dài
của dây có điện trở R0 = 10 cuộn dây đặt trong từ trường đều vectơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng
khung dây và có độ lớn B = 10-2 T giảm đều đến 0 trong thời gian t = 10- 2 s. Tính cường độ dòng điện xuất
hiện trong mạch?
ĐS: 0,31 A
3
b
B
Hình 1
Bài 9: Một cuộn dây dẫn phẳng có 100 vòng,bán kính R=0,1m,đặt trong từ trường đều sao cho mặt phẳng
cuộn dây vuông góc với đường sức từ.Ban đầu cảm ứng từ có giá trị 0,2T.Tìm suất điện động cảm ứng xuất
hiện trong cuộn dây trong thời gian 0,01s.Xét trong hai trường hợp
a. Cảm ứng từ của từ trường tăng gấp đôi
b. Cảm ứng từ của từ trường giảm đều đến 0
ĐS: a. E c=62,8V; b. E c=62,8V
Bài 10: Một khung dây hình vuông cạnh a=10cm đặt trong một từ trường đều có cảm ứng từ B=0,5T. Hãy
tính từ thông gửiqua khung trong các trường hợp sau:
a. Cảm ứng từ B hợp với mặt phẳng khung dây một góc 600
b. Mặt phẳng khung dây hợp với cảm ứng từ B một góc 300
c. Các đường sức từ có hướng song song với mặt phẳng khung
d. Các đường sức từ có hướng vuông góc với mặt phẳng khung
ĐS: a. =4,33.10-3Wb, b. = 2,5.10-3Wb, , c. =0
d. =5.10-3Wb
Bài 11: Một hình vuông cạnh 5cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B=8.10-4T.Từ thông qua hình vuông
đó bằng 10-6 Wb.Tính góc hợp bởi véc tơ cảm ứng từ với mặt phẳng của hình vuông đó
ĐS: =300
Bài 12: Một hình vuông cạnh 5cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B=8.10-4T.Từ thông qua hình vuông
đó bằng 3 10-6Wb.Tính góc hợp bởi mặt phẳng của hình vuông đó với véc tơ cảm ứng từ B
ĐS: =600
4
Thầy Nguyễn Văn Dân – Long An – 0975733056
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------
Bài 15: Một khung dây dẫn hình vuông,cạnh a=10cm, đặt cố định trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ
B vuông góc với mặt phẳng khung. Trong khoảng thời gian t 0, 05 s, cho độ lớn của B tăng đều từ 0 đến
0,5T. Xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung
ĐS: 0,1 V
Bài 16: Một khung dây phẳng,diện tích 20cm2,gồm 50 vòng đặt trong từ trường đều.Véc tơ cảm ứng từ làm
thành với mặt phẳng khung dây một góc = và có độ lớn bằng 2.10-4T.Người ta làm cho từ trường giảm
6
đều đến không trong khoảng thời gian 0,01s.Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong
thời gian từ trường biến đổi
ĐS: E c = 10-3V
Bài 17: Một dây đồng điện trở R=3 được uốn thành hình vuông cạnh a=40cm,
E
hai đầu dây đồng được nối với hai cực của một nguồn điện có suất điện động
E =6V,điện trở không đáng kể.Mạch điện đặt trong một từ trường đều có B
cùng hướng với véc tơ pháp tuyến n của mặt phẳng hình vuông như hình vẽ.
B
Cảm ứng từ tăng theo thời gian theo quy luật B=15t(T).Xác định độ lớn
và chiều dòng điện trong mạch.
ĐS: I=1,2A,ngược chiều kim đồng hồ
Bài 18: Một khung dây kín phẳng hình vuông ABCD có cạnh a=10cm gồm
N = 250 vòng.Khung chuyển động thẳng đều tiến lại khoảng không gian
A
D
’
’
trong đó có từ trường.Trong khi chuyển động cạnh AB và AC luôn nằm D
C
trên hai đường thẳng song song như hình vẽ.Tính cường độ dòng điện
v
bao nhiêu?
ĐS: 44,8.10-4 W
CHỦ ĐỀ 3: SUẤT ĐIỆN ĐỘNG TRONG MỘT ĐOẠN DÂY
CHUYỂN ĐỘNG TRONG TỪ TRƯỜNG
Bài 1: Một đoạn dây dẫn MN có chiều dài l=0,5m chuyển động trong từ trường đều có cảm ứng từ B=0,04T
300 .Tính suất điện động suất hiện trong
với vận tốc v=0,5m/s theo phương hợp với đường sức từ một góc
đoạn dây
ĐS: E c=0,005V
Bài 2: Một thanh dẫn điện dài 1m,chuyển động trong từ trường đều có cảm ứng từ B=0,4T( B vuông góc với
thanh) với vận tốc 2m/s,vuông góc với thanh và làm với B 1 góc
450
a. Tính suất điện động cảm ứng trong thanh
b. Nối hai đầu thanh với một điện trở R=0,2 Ω thành mạch kín thì cường độ dòng điện qua điện trở bằng
bao nhiêu?
ĐS: a. E c=0,564V ; b. I=2,82A
N’
N
Bài 3: Thanh dẫn MN trượt trong từ trường đều như hình vẽ.Biết
v
B=0,3T. Thanh MN dài 40cm,vận tốc 2m/s,điện kế có điện trở R=3
B
Ω.Tính cường độ dòng điện qua điện kế và chỉ rõ chiều của dòng điện
ấy
M’
M
’
ĐS: IA=0,08A; dòng điện theo chiều từ N N
A
Thầy Nguyễn Văn Dân – Long An – 0975733056
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------
b. Thanh chuyển động từ phải sang trái với vận tốc 7,5m/s.
Bài 6: Thanh đồng MN khối lượng m = 2g , trượt đều không ma sát với V = 2,5 m/s trên 2 thanh song song
cách khoảng l = 50 cm thẳng đứng , từ trường đều B nằm ngang như hình
B = 0,2 T . Bỏ qua điện trở các thanh và điện trở tiếp xúc . Cho g = 10 m/s2 .
a) Tính suất điện động cảm ứng .
b) Tính lực từ tác dụng vào thanh MN , chiều và độ lớn của dòng điện cảm ứng
c) Tính R .
ĐS : a) EC = 0,25 V ; b) F = P = mg = 2.10-2 N và IC = F / Bl = 0,2 A ;
c) R = 1,25 Ω chiều từ N đến M .
Bài 7: Cho mạch điện như hình vẽ,nguồn có E =6V,r=0,1 Ω,tụ có điện dung
C
M
C=5 F ,điện trở của mạch R=2,9 Ω.Điện trở thanh MN không đáng kể,
MN dài 1m: cảm ứng từ B=0,5T
,r
a. Hãy tính điện tích của tụ, cường độ dòng điện chạy trong mạch,lực từ
B
tác dụng lên MN khi MN đứng yên
b. Hãy tính điện tích của tụ, cường độ dòng điện chạy trong mạch,lực từ
tác dụng lên MN khi MN chuyển động đều sang phải với vận tốc 20m/s,bỏ qua lực ma sát giữa MN và khungN
c. Để tụ điện tích được một lượng điện tích là Q=5,8.10-5C,thì thanh MN phải di chuyển về phía nào?và
với vận tốc là bao nhiêu?
ĐS: a. I = 2A, Q = 2,9.10-5C,F = 1 N; b. . I = 5,33 A, Q = 7,75.10-5C, F = 2,67 N;c.v = 12m/s, sang phải
Bài 8: Cho 2 thanh ray dẫn điện đặt thẳng đứng, 2 đầu thanh nối với điện trở R=0,5 ôm. Hai thanh đặt trong
từ trường đều, đường sức từ vuông góc với mặt phẳng chứa 2 thanh chiều như hình vẽ. Thanh MN có m=10 g
trượt theo 2 thanh ray. Biết MN=25 cm. Điện trở MN và 2 thanh ray rất nhỏ.Biết B=1 T. Ma
sát giữa MN và 2 thanh ray rất nhỏ. Sau khi buông tay thì MN trượt trên 2 thanh rayđược ít
E1,qua
r1 khung bằng 0, từ trường phải thay đổi thế nào?
A
B
ĐS: a. 5,6 A; b. -100 T/s
M
A
A
B
B
v
B
v
B
B
D
C
E2, r2
Hình 2
m/s, vận tốc của AB vuông góc với các đường cảm ứng, AB = 40 cm, B = 0,2 T, E = 2 V, r = 0 , RAB = 0,8 ,
bỏ qua điện trở của dây nối và Ampère kế. Số chỉ của Ampère kế?
ĐS: 2,7 A
Bài 15. Thanh AB dài l = 20 cm , khối lượng m = 10 g, B = 0,1 T, E = 1,2 V, r = 0,5 . Thanh AB trượt đều
sang phải với vận tốc v = 10 m/s dưới tác dụng của lực từ và lực ma sát. Bỏ qua điện trở dây và nơi tiếp xúc
(hình 5)
a. Tìm dòng điện trong mạch và hệ số ma sát trượt.
b. Muốn dòng điện trong thanh AB chạy từ A đến B, cường độ 1,8 A thì phải kéo thanh AB trượt đều
theo chiều nào, vận tốc?
ĐS: a. 2 A; 0,4; b. Kéo sang phải với vận tốc v’ = 15 m/s.
E, r
Bài 16. Hai thanh kim loại song song, thẳng đứng có điện trở không đáng kể, hai đầu trên
được khép kín bằng một nguồn điện có suất điện động E và điện trở trong r = 0,242 . Một
đoạn dây dẫn AB, độ dài l = 10 cm, khối lượng m = 50 g, trượt không ma sát theo hai thanh
kim loại đó, AB luôn vuông góc với từ trường đều, có B = 0,2 T. Giả sử nguồn điện có suất
điện động E = 6 V và AB đi xuống. (hình 8)
a. Hãy tính vận tốc của AB khi đã đạt tới giá trị không đổi v. Lấy g = 10 m/s2.
b. Nguồn điện phải có suất điện động bằng bao nhiêu để AB đi lên với vận tốc v.
B
A
B
Hình 8
t
1 2
W
LI ]
. Năng lượng từ trường trong ống dây:
2
1 7 2
10 B
. Mật độ năng lượng từ trường:
8
Bài 1: Một ống dây dài 50cm, có 2000 vòng dây. Diện tích mặt cắt của ống dây là 25cm2. Tính độ tự cảm của
ống dây đó. Giả thuyết từ trường trong ống dây là từ trường đều
ĐS: L= 0,025 H
Bài 2: Tính hệ số tự cảm của một ống dây dài 50cm, diện tích tiết diện ngang của ống là 10cm2. Cho biết ống
dây có 1000 vòng dây
ĐS: L= 2.10-3H
Bài 3 : Tính độ tự cảm của cuộn dây biết sau thời gian Δt = 0,01 s , dòng điện trong mạch tăng đều từ 2 đến
2,5 A và suất điện động tự cảm là 10 V .
ĐS : L = 0,2 H .
Bài 4: Ống dây dài l = 31,4 cm có 1000 vòng , diện tích mỗi vòng S = 20 cm2 có dòng điện I = 2 A đi qua .
a) Tính từ thông qua mỗi vòng dây .
b) Tính suất điện động tự cảm trong cuộn dây khi ngắt dòng điện trong thời gian Δt = 0,1 s . Suy ra độ tự
cảm của ống dây .
ĐS : a) Φ= 16.10-6 Wb ; b) Etc = 0,16 V ; L = 0,008 H
.
Bài 5: Một ống dây dài 50cm có 2500 vòng dây.Đường kính ống dây bằng 2cm.Cho một dòng điện biến đổi
theo thời gian chạy qua ống dây.Sau thời gian 0,01s dòng điện tăng từ 0 đến 1,5A.Tính suất điện động tự cảm
trong ống dây
9
dây khi có dòng điện cường độ 5A qua ống dây đó.
Đs: 0,2 J
Bài 10: Cho một ống dây dài có độ tự cảm L = 0,5H, điện trở thuần R = 2. Khi cho dòng điện cường độ I
qua ống dây thì năng lượng từ trường tích lũy trong ống là W = 10J. Tính cường độ dòng điện qua ống dây và
công suất toả nhiệt trên ống dây.
ĐS = 6,32 A; 80 W.
Bài 11: Một ống dây dài 40 cm, đường kính 4 cm có 400 vòng dây quấn sát nhau. Ống dây có dòng điện 1A
chạy qua.
a. Tính cảm ứng từ và năng lượng từ trường trong ống dây.
b. Tính từ thông xuyên qua ống dây.
c. Sau khi ngắt ống dây ra nguồn điện. Tính suất điện động cảm ứng trong ống dây. Biết rằng từ thông
qua ống dây giảm đều từ giá trị ban đầu đến 0 trong khoảng thời gian 0,01s.
Đs: 126.10 –5 T; 31,6.10 –5 J ; 632.10 –6 Wb; 0,063 V
Bài 12: Một ống dây hình trụ đặt trong không khí có chiều dài 0,2m, có 1000 vòng, diện tích mỗi vòng là 100
cm2
a. Tính độ tự cảm của ống dây.
b. Cho dòng điện qua cuộn dây trên tăng đều từ 0 đến 5A trong khoảng thời gian 0,1s. Tính suất điện
động tự cảm xuất hiện trong ống dây.
c. Khi cường độ dòng điện trong ống dây bằng 5A thì năng lượng từ trường của ống dây bằng bao
nhiêu.
Đs: 6,25.10 – 2 H; 3,14V ; 0,758 J
Bài 13: Một ống dây hình trụ đặt trong không khí có chiều dài 62,8c m, có 1000 vòng, diện tích mỗi vòng là
50 cm2 , cho dòng điện có cường độ 4A chạy trong ống dây.
a. Tính cảm ứng từ bên trong ống dây.
b. Xác định từ thông qua ống dây và suy ra độ tự cảm của ống dây.
Đs: 8.10 – 3 T ; 0,04 Wb ; 0,01 H
10