- Trang chủ >>
- Sư phạm >>
- Sư phạm vật lý
hiện tượng cảm ứng điện từ vật lý 1 đại học bk hcm
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (167.11 KB, 5 trang )
1
Tóm tắt bài giảng Vật lý A1
CHƯƠNG 9: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
9.1 Thí nghiệm faraday:
N
B
−
.c
om
+
du
on
g
th
an
co
ng
9.1.1 Thí nghiệm Faraday chứng tỏ:
- Đưa thanh nam châm vào trong ống dây thì kim điện kế bị lệch, chứng tỏ có dòng điện
cãm ứng xuất hiện trong cuộn dây.
- Nếu rút thanh nam châm ra thì kim điện kế bị lệch theo chiều ngược lại, chứng tỏ dòng
điện cảm ứng có chiều ngược lại.
- Di chuyển thanh nam châm càng nhanh thì kim điện kế lệch nhiều, chứng tỏ Icứ lớn
- Thanh nam châm đứng yên kim điện kế chỉ 0, chứng tỏ Icứ = 0
9.1.2 Qua thí nghiệm trên ta kết luận:
a. Sự biến đổi từ thông qua mạch kín là nguyên nhân phát sinh ra dòng điện cảm ứng
chạy trong mạch.
b. Dòng điện cảm ứng chỉ tồn tại trong thời gian từ thông gửi qua mạch biến đổi.
c. Cường độ dòng điện cảm ứng tỷ lệ với tốc độ biến đổi của từ thông.
d. Chiều của dòng điện cảm ứng chỉ phụ thuộc vào từ thông gửi qua mạch tăng hay giảm.
9.2 Định luật lenz (Xác định chiều của dòng điện cảm ứng)
cu
u
Dòng điện cảm ứng phải có chiều sao cho từ trường của nó sinh ra có tác dụng chống
lại nguyên nhân phát sinh ra nó.
r
r
φ ↑→ Bcu ↑↓ B
r
r
φ ↓→ Bcu ↑↑ B
9.3 Định luật cơ bản cảm ứng điện từ (Xác định suất điện động cảm ứng)
Suất điện động cảm ứng luôn luôn bằng về trị số nhưng trái dấu với tốc độ biến đổi của
từ thông gửi qua mặt.
r r
r r
dφ
với dφ = B.dS = B.dS . cos( B, dS )
ξ cu = −
dt
1
ĐH Bách Khoa TP.HCM – Th.S TRẦN ANH TÚ
CuuDuongThanCong.com
/>
2
Tóm tắt bài giảng Vật lý A1
9.4 Bài tập cơ bản cảm ứng điện từ:
•
-
-
Dạng 1:
r r
r r
Tính dφ = B.dS = B.dS . cos( B, dS )
dφ
dφ
Lập tỷ số:
⇒ ξ cu = −
dt
dt
•
-
Dạng 2:
r r
r r
Tính dφ = B.dS = B.dS . cos( B, dS )
-
Tính φ =
∫ dφ = f (t )
-
Đạo hàm:
.c
om
(S )
d (φ )
d (φ )
⇒ ξ cu = −
dt
dt
d φ = B .dS = B .l .dx
r +
Fcu
l
an
dφ
B .dS
dx
=
= B .l .
= B .l .ϑ
dt
dt
dt
r
r
I cu → F cu ↑↓ ϑ
co
ng
r
1. Trong từ trường B của dây dẫn vô hạn
r
a/ Tính ξcứ của thanh AB ñặt song song daây, di chuyển vận tốc ϑ ⊥ dây
th
dφ μ .μo .I
=
.l.ϑ
dt
2π .x
g
r
ϑ
I cu
x
du
on
⇒ ξ cu =
I
B
−A
⊕r
B
r
b/ ξcứ của thanh AB đặt vuông góc dây, di chuyển với vận tốc ϑ // dây, cách đầu gần nhất
y
thanh một ñoaïn d
r
μ.μ 0 .I
B
dφ = B.dS =
.(dx.dy )
2π .x
d +l
r
x
μ .μ o .I
μ.μ o .I
⎛d +l⎞
ϑ
.(dx.dy ) =
.dy. ln⎜
φ= ∫
⎟
x
2π .x
2π
⎝ d ⎠
d
−
+
I
dφ μ .μ o .I . dy
d + l μ .μ o .I .ϑ
d +l
A
. . ln
. ln
=
=
I cu B
dt
dt
d
d
2π
2π
d
r l
μ .μ .I .ϑ d + l
cu
u
⊕
ξ cu =
o
2π
ln
Fcu
d
2
ĐH Bách Khoa TP.HCM – Th.S TRẦN ANH TÚ
CuuDuongThanCong.com
/>
3
Tóm tắt bài giảng Vật lý A1
r
c/ Khung dây chữ nhật (ab) cách đoạn d, di chuyển ϑ ⊥ dây
μ .μ o .I
dφ = B.dS =
.b.dx
2πx
μ .μ o .I d + a dx μ .μ o .I .b ⎛ d + a ⎞
φ = ∫ dφ =
.b ∫
ln⎜
=
⎟
x
2π
2π
⎝ d ⎠
d
μ .μ o .I .b
[ln(ϑt + a ) − ln(ϑt )]
2π
μ.μ o I .b ⎡ ϑ
dφ
ϑ⎤
= −
=
− ⎥
⎢
dt
2π ⎣ϑt + a ϑt ⎦
φ (t ) =
⇒ ε cu
⊕r
b
(vì d = ϑ t)
Icu
Bcu
I
x
.c
om
μ .μ o I .b.ϑ ⎡ 1
1⎤
=
− ⎥
⎢
2π
⎣d + a d ⎦
⊕r a
B
ng
μ.μ o I .b.ϑ ⎡ 1
1 ⎤
−
⎢
2π
⎣ d d + a ⎥⎦
μ .μo I .b.ϑ ⎡ 1
1 ⎤
ξ cu =
−
⎢
2π
⎣ d d + a ⎥⎦
d
co
=
r
ϑ
an
d/ Giống ví dụ c, nhưng dòng điện I thay đổi theo:
I = I o .e −α .t (Io , α là hằng số), khung đứng yên
μ.μo .b ⎛ d + a ⎞
−α .t
ln ⎜
⎟ .I o .e
2π
⎝ d ⎠
μ.μ o .b ⎛ d + a ⎞
dφ
−α .t
ln⎜
⇒ ε cu = −
=
⎟.I o (−α )e
2π
dt
d
⎠
⎝
b
th
φ (t ) =
Bcu
g
I
du
on
t ↑→ I ↓⇒ φ ↓
r
r
⇒ Bcu ↑↑ B
cu
Chú ý: Bài toán cho mạch kín thì I cu =
a/ I cu =
ξcu
ℜ
=
B.l.ϑ μ .μo .I .l.ϑ
=
2π .x.ℜ
ℜ
d
I cu =
ξcu
ℜ
=
ξcu
ℜ
(ℜ: điện trở toàn mạch)
I cu
A
l
d
B
μ.μo .I .ϑ ⎛ d + l ⎞
ln ⎜
⎟
2π .ℜ
⎝ d ⎠
r
ϑ
A
l
I
r
ϑ
B
r
Fcu
I cu
ℜ
x
⊕r
⊕r
B
B
3
ÑH Bách Khoa TP.HCM – Th.S TRẦN ANH TÚ
CuuDuongThanCong.com
⊕r a
B
ℜ
b/
Icu
x
u
μ.μ o I .b.α ⎛ d + a ⎞
=
ln⎜
⎟
2π
⎝ d ⎠
μ .μo I .b.α ⎛ d + a ⎞
ξ cu =
ln ⎜
⎟
2π
⎝ d ⎠
⊕r
/>
4
Tóm tắt bài giảng Vật lý A1
⊕r
r
2. Trong từ trường B đđều:
r
a/ Thanh AB di chuyển tịnh tiến với ϑ :
dφ = B.dS = B.l.dx
B
x
+
A
dφ
dx
= B.l. = B.l.ϑ
ξ cu =
dt
dt
ξ cu = B.l.ϑ
b/ Thanh AB quay quanh đầu A với vận tốc ω
l
l2
dφ = B.dS = B.∫ r.dr.dϕ = B. .dϕ
2
0
r
ϑ
I cu
−
B
l
r
ϑ
dφ
l dϕ
= B. .
2 dt
dt
2
l
ξcu = B. ω
2
r
B
A−
.c
om
ξ cu =
ng
9.5 Hiện tượng tự cảm:
l
Icu Ia +
an
co
9.5.1 Thí nghiệm hiện tượng tự cảm:
Mở K: cuộn dây: I Ỉ 0 , G: kim vượt quá 0 rồi trở về 0
Đóng K: cuộn dây: I : 0 Ỉ I, G: kim vượt quá a rồi trở về a
g
th
Giải thích:
r
r
Mở K: φ ↓→ Bcu ↑↑ B Ỉ Icứ cùng chiều I đi vào − của G: kim lệch quá 0
r
r
Đóng K: φ ↑→ Bcu ↑↓ B Ỉ Icứ ngược chiều I đi ngược
B
+
I cu
2
I
− Icu
K
0
a
du
on
trở lại vào đầu + của G: kim lệch quá a
cu
a/ Định nghóa:
u
9.5.2 Hệ số tự cảm của cuộn dây:
L=
φ
I
(H)
Cho dòng điện I qua cuộn dây thì cuộn dây có từ thông là φ . Tăng I thì φ tăng theo và ngược
lại, nhưng tỷ số
φ
I
luôn là hằng số và gọi là hệ số tự cảm.
b/ L của cuộn dây dài vô hạn: L =
μ .μo n.I
μ.μo .n 2 .S
l
(H)
.n.S
μ.μo .n 2 .S
B.n.S
l
=
=
L= =
I
I
I
l
9.5.3 Suất điện động tự cảm:
d ( LI )
dφ
dI
ξtc = −
=−
= −L
dt
dt
dt
φ
4
ĐH Bách Khoa TP.HCM – Th.S TRẦN ANH TÚ
CuuDuongThanCong.com
/>
5
Tóm tắt bài giảng Vật lý A1
9.6 Năng lượng của từ trường:
9.6.1 Năng lượng của từ trường của cuộn dây:
1
1
1 φ2
φ
Wm = LI 2 = φ .I =
(vì L = )
2
2
2 L
I
ξ ng + ξtc = ℜ.i
di
= ℜ.i
dt
ξ ng .i.dt = ℜ.i.idt + L.
dWng = dWQ + dWm
⇒ Wm =
Wm
di
.idt
dt
I
dWm = ∫ Li.di =
∫
0
0
.c
om
ξ ng − L.
1
L.I 2
2
ng
Năng lượng của nguồn cung cấp trong khoảng dt, 1 phần tỏa nhiệt (ℜi2.dt) và 1 phần tạo nên
từ trường (dWm = Li.di).
dWm
dV
an
ωm =
co
9.6.2 Mật độ năng lượng từ trường:
th
Năng lượng từ trường được phân bố trong không gian có từ trường và mật độ năng lượng từ
trường tại 1 điểm được xác ñònh:
du
on
g
1
1 B2
1
ωm = B.H =
= μ .μo .H 2
2
2 μ .μo 2
Chứng minh: Cuộn dây thẳng n vòng dài vô haïn
cu
u
1 2 1 μ .μo .n 2 S 2
I
LI
Wm 2
1
2
l
=
=
= μ .μo .no I .no I
ωm =
V
S .l
S .l
2
1
⇔ ωm = BH
2
5
ĐH Bách Khoa TP.HCM – Th.S TRẦN ANH TUÙ
CuuDuongThanCong.com
/>
