CHƯƠNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
DẠNG 2 : SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG MỘT ĐOẠN DÂY DẪN
CHUYỂN ĐỘNG TRONG TỪ TRƯỜNG
1/ Suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường
r
· r v)
+ eC = v.B.l.sinθ ; với θ = (B,
+ Đoạn dây xem như nguồn điện khi nó chuyển động trong từ trường.
2/ Cách xác định chiều dòng điện cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động
trong từ trường. (Quy tắc bàn tay phải)
r
+ chiều ngón cái: cùng chiều vectơ vận tốc v của thanh.
r
+ chiều cảm ứng từ B : xuyên vào lòng bàn tay.
+ chiều IC: từ cổ tay đến các ngón tay.
r
r
* Lưu ý: đoạn dây l ⊥ B, vaø l ⊥ v
Bài 1: Cho thanh dây dẫn MN có chiều dài l = 15 cm chuyển động có độ lớn vận tốc
v = 3 m/s trong từ trường đều có B = 0,5 T, thanh MN có điện trở R = 0,5 Ω, biết
r r
B ⊥ v . Tính cường độ dòng điện cảm ứng qua thanh MN.
Bài 2: Cho thanh dây dẫn MN có chiều dài l = 80 cm chuyển động có độ lớn vận tốc
r
r ·r r
v = 0,5 m/s trong từ trường đều có B = 0,06 T. Biết l ⊥ B, vaø l ⊥ v , (B,
v) = 300 .
Thanh MN có điện trở R = 0,5 Ω. Tính suất điện động, cường độ dòng điện cảm ứng.
Bài 3:Một thanh dẫn điện dài 1m,chuyển động trong từ trường đều có cảm ứng từ
r
r
B=0,4T( B vuông góc với thanh) với vận tốc 2m/s,vuông góc với thanh và làm với B
1 góc θ = 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. ec=0,564V ; b. I=2,82A
N’
N
Bài 4:Thanh dẫn MN trượt trong từ trường đều như
hình vẽ.Biết B=0,3T.Thanh MN dài 40cm,vận tốc
2m/s,điện kế có điện trở R=3 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
r
r
v ⊗B
A
Bài 5: Hai thanh ray kim loại Ax, By không điện trở, thanh
kim loại CD = 40 cm, có điện trở R = 2 Ω chuyển động xa
AB trong từ trường đều B = 0,04 T với vận tốc 5 m/s.
Tính cường độ và xác định chiều dòng điện cảm ứng?
Bài 6: Mạch điện như hình vẽ. Ax và By không điện trở.
Từ trường đều B = 0,4 T. Nguồn có E = 1,2 V và r = 0,2 Ω.
Thanh kim loại CD = l = 100 cm, điện trở RCD = 1,8 Ω.
a/ Nếu thanh CD chuyển động lại gần nguồn với v = 3 m/s.
Tính cường độ dòng điện qua thanh CD.
b/ Thanh CD chuyển động với vận tốc bao nhiêu và có chiều
như thế nào thì không có dòng điện qua CD.
Bài 7: Cho hệ thống như hình vẽ: thanh kim loại
MN = l = 100 cm, RMN = 2,9 Ω. Suất điện động của
r
nguồn E = 1,5 V, r = 0,1 Ω. Cảm ứng từ B thẳng
đứng hướng xuống, B = 0,1 T. Điện trở ampe kế
và hai thanh ray không đáng kể.
a/ Tìm số chỉ ampe kế và lực điện từ đặt lên
đoạn MN khi MN được giữ đứng yên.
b/ Tìm số chỉ ampe kế và lực điện từ đặt lên MN khi MN chuyển động đều sang phải
với vận tốc v = 3 m/s.
c/ Muốn ampe kế chỉ 0, MN chuyển động về phía nào với vận tốc bằng bao nhiêu?
Bài 8: Thanh Cu MN có khối lượng 2kg trượt đều không ma sát với vận tốc 5m/s trên
2 thanh Cu thẳng đứng song song cách nhau khoảng
50cm ,từ trường đều nằm ngang như hình bên B = 0,2T.Bỏ
qua điện trở của thanh và điện trở tiếp xúc.Lấy g = 10 m/s2.
a/Tính suất điện động cảm ứng trong thanh MN
b/Tính lực điện từ .Xác định chiều và độ lớn của dòng điện cảm ứng
c/Tính R ? ĐS: a/ 0,5V b/F = 0,02N,I = 0,2A c/2,5A
TRẮC NGHIỆM:
Câu 1: Một thanh dây dẫn dài 20 cm chuyển động tịnh tiến trong từ trường đều có
cảm ứng từ B = 5.10-4 T. Vectơ vận tốc của thanh vuông góc với thanh, vuông góc với
vectơ cảm ứng từ và có độ lớn 5 m/s. Suất điện động cảm ứng trong thanh là:
A. 0,05 V.
B. 50 mV.
C. 5 mV.
D. 0,5 mV.
Câu 2: Một thanh dẫn điện dài 20 cm được nối hai đầu của nó với hai đầu của một
mạch điện có điện trở 0,5 Ω. Cho thanh chuyển động tịnh tiến trong từ trường đều
cảm ứng từ B = 0,08 T với vận tốc 7 m/s, vectơ vận tốc vuông góc với các đường sức
từ và vuông góc với thanh, bỏ qua điện trở của thanh và các dây nối. Cường độ dòng
điện trong mạch là: A. 0,224 A.
B. 0,112 A.
C. 11,2 A.
D.
22,4 A.
Câu 3: Một thanh dẫn điện dài 40 cm, chuyển động tịnh tiến trong từ trường đều, cảm
ứng từ bằng 0,4 T. Vectơ vận tốc của thanh vuông góc với thanh và hợp với các
đường sức từ một góc 300, độ lớn v = 5 m/s. Suất điện động giữa hai đầu thanh là:
A. 0,4 V.
B. 0,8 V.
C. 40 V.
D. 80 V.
Câu 4: Một thanh dẫn điện dài 40 cm, chuyển động tịnh tiến trong từ trường đều, cảm
ứng từ bằng 0,4 T. Vectơ vận tốc của thanh vuông góc với thanh và hợp với các
đường sức từ một góc 300. Suất điện động giữa hai đầu thanh bằng 0,2 V. Vận tốc của
thanh là: A. v = 0,0125 m/s. B. v = 0,025 m/s.
C. v = 2,5 m/s.
D. v =
1,25 m/s.
Câu 5: Một đoạn dây dẫn MN có chiều dài l=0,5m chuyển động trong từ trường đều
có cảm ứng từ B=0,04T với vận tốc v=0,5m/s theo phương hợp với đường sức từ một
góc θ = 300 .Tính suất điện động suất hiện trong đoạn dây
A.ec=0,5V
B.ec=0,05V
C.ec=0,005V
D.ec=0,0005V
DẠNG 3 : HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM VÀ NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG
*Các công thức cần nhớ liên quan đến hiện tượng tự cảm :
+Suất điện động tự cảm : etc = − L
+Hệ số tự cảm :
L =10 −7.4π
∆i
∆t
N2
S
l
+Năng lượng từ trường : W =
1 2 1 7 2
Li = .10 B .V
8π
2
+Mật độ năng lượng từ trường: ω =
1 7 2
10 B
8π
Bài 1 : Tính độ tự cảm của cuộn dây biết sau thời gian ∆ t = 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 2: Một ống dây dài 50cm, có 1000 vòng dây. Diện tích tiết diện của ống là
20cm2. Tính độ tự cảm của ống dây đó. Giả thiết rằng từ trường trong ống dây là từ
trường đều.
ĐS: L ≈ 5.10-3H.
Bài 3: Một cuộn dây có năng lượng từ trường là 32.10 -3J khi có dòng điện 0,4A chạy
qua. Tính độ tự cảm của cuộn dây.
ĐS: 0,4H.
Bài 4 : Ống dây dài l = 31,4 cm có 1000 vòng , diện tích mỗi vòng S = 20 cm 2 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 ∆ t
= 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 có độ tự cảm 400mH. Dòng điện qua ống dây giảm đều từ 2A đến
1A trong thời gian 10-2 s. Suất điện động tự cảm sinh ra trong ống dây là bao nhiêu?
ĐS: 40V
Bài 6: Tính độ tự cảm của một ống dây dài 30cm, đường kính 2cm, có 1000 vòng
dây. Cho biết trong khoảng thời gian 0,01s cường độ dòng điện chạy qua ống dây
giảm đều đặn từ 1,5A đến 0. Tính suất điện động cảm ứng trong ống dây.
ĐS: L ≈ 2,96.10-3H ≈ 3.10-3H ; e = 0,45V.
*TRẮC NGHIỆM:
Câu 1: Điều nào sau đây không đúng khi nói về hệ số tự cảm của ống dây?
A. phụ thuộc vào số vòng dây của ống;
B. phụ thuộc tiết diện ống;
C. không phụ thuộc vào môi trường xung quanh;
D. có đơn vị là H (henry).
Câu 2: Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông
qua mạch gây ra bởi
A. sự biến thiên của chính cường độ điện trường trong mạch.
B. sự chuyển động của nam châm với mạch.
C. sự chuyển động của mạch với nam châm.
D. sự biến thiên từ trường Trái Đất.
Câu 3:. Suất điện động tự cảm của mạch điện tỉ lệ với
A. điện trở của mạch.
B. từ thông cực đại qua mạch.
C. từ thông cực tiểu qua mạch. D. tốc độ biến thiên cường độ dòng điện qua mạch.
Câu 4: Năng lượng của ống dây tự cảm tỉ lệ với
A. cường độ dòng điện qua ống dây.
B. bình phương cường độ dòng điện trong ống dây.
C. căn bậc hai lần cường độ dòng điện trong ống dây.
D. một trên bình phương cường độ dòng điện trong ống dây.
Câu 5:Ống dây 1 có cùng tiết diện với ống dây 2 nhưng chiều dài ống và số vòng dây
đều nhiều hơn gấp đôi. Tỉ sộ hệ số tự cảm của ống 1 với ống 2 là
A. 1.
B. 2.
C. 4.
D. 8.
2
Câu 6: Một ống dây tiết diện 10 cm , chiều dài 20 cm và có 1000 vòng dây. Hệ số tự
cảm của ống dây (không lõi, đặt trong không khí) là
A. 0,2π H.
B. 0,2π mH.
C. 2 mH.
D. 0,2 mH.
Câu 7:Một dây dẫn có chiều dài xác định được cuốn trên trên ống dây dài l và tiết
diện S thì có hệ số tự cảm 0,2 mH. Nếu cuốn lượng dây dẫn trên trên ống có cùng tiết
diện nhưng chiều dài tăng lên gấp đôi thì hệ số tự cảm cảm của ống dây là
A. 0,1 H.
B. 0,1 mH.
C. 0,4 mH.
D. 0,2 mH.
Câu 8:Một dây dẫn có chiều dài xác định được cuốn trên trên ống dây dài l và bán
kính ống r thì có hệ số tự cảm 0,2 mH. Nếu cuốn lượng dây dẫn trên trên ống có cùng
chiều dài nhưng tiết diện tăng gấp đôi thì hệ số từ cảm của ống là
A. 0,1 mH.
B. 0,2 mH.
C. 0,4 mH.
D. 0,8 mH.
Câu 9: Một ống dây có hệ số tự cảm 20 mH đang có dòng điện với cường độ 5 A
chạy qua. Trong thời gian 0,1 s dòng điện giảm đều về 0. Độ lớn suất điện động tự
cảm của ống dây có độ lớn là
A. 100 V.
B. 1V.
C. 0,1 V.
D. 0,01 V.
Câu 10:Một ống dây có hệ số tự cảm 0,1 H có dòng điện 200 mA chạy qua. Năng
lượng từ tích lũy ở ống dây này là
A. 2 mJ.
B. 4 mJ.
C. 2000 mJ.
D. 4 J.
Câu 11:Một ống dây 0,4 H đang tích lũy một năng lượng 8 mJ. Dòng điện qua nó là
A. 0,2 A.
B. 2 2 A.
C. 0,4 A.
D. 2 A.
Câu 12: 13. Một ống dây có dòng điện 3 A chạy qua thì nó tích lũy một năng lượng
từ trường là 10 mJ. Nếu có một dòng điện 9 A chạy qua thì nó tích lũy một năng
lượng là
A. 30 mJ.
B. 60 mJ.
C. 90 mJ.
D. 10/3 mJ.
Câu 13: Đơn vị của hệ số tự cảm là:
A. Vôn (V).
B. Tesla (T).
C. Vêbe (Wb).
D. Henri (H).
Câu 14: Biểu thức tính suất điện động tự cảm là:
A. e = −L
∆I
B. e = L.I
∆t
C. e = 4π. 10-7.n2.V
∆I
B. L = Ф.I
∆t
C. L = 4π. 10-7.n2.V
D. e = −L
∆t
∆I
D. L = −e
∆t
∆I
Câu 15: Biểu thức tính hệ số tự cảm của ống dây dài là:
A. L = −e
Câu 16: Một ống dây có hệ số tự cảm L = 0,1 (H), cường độ dòng điện qua ống dây
giảm đều đặn từ 2 (A) về 0 trong khoảng thời gian là 4 (s). Suất điện động tự cảm xuất
hiện trong ống trong khoảng thời gian đó là:
A. 0,03 (V).
B. 0,04 (V).
C. 0,05 (V).
D. 0,06 (V).