Chuyên đề Vật lý 11 - Hiện tượng cảm ứng điện từ

CHUYÊN ĐỀ: HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

A. LÍ THUYẾT VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

I. Từ thông qua diện tích S đặt trong một từ trường đều + Từ thông qua một mạch điện kín có diện tích S, đặt trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ là B

 được xác định theo công thức:  = BScos; Trong đó  = (n ; B ) (Chiều của n tuỳ thuộc vào chiều (+) mà ta chọn cho khung dây kín) II. Hiện tượng cảm ứng điện từ: + Khi từ thông qua một khung dây kín biến thiên thì trong ktg từ thông biến thiên trong khung xuất hiện dòng điện cảm ứng + Khi một đoạn dây dẫn chuyển động cắt các đường cảm ứng thì trong đoạn dây xuất hiện một suất điện động cảm ứng III. Định luật Lenxơ về chiều dòng cảm ứng + Dòng cảm ứng có chiều chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó + Dòng cảm ứng có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra chống lại sự biến thiên của từ thông sinh ra nó . Khi Bm tăng thì m B và c B ngược chiều

. Khi Bm giảm thì m B và c B cùng chiều IV. Suất điện động cảm ứng: * Định luật Farađây về cảm ứng điện từ: Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch.

ec = -N t   (N là số vòng dây của khung)

* Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường đều. ce = Blvsin

+ v và B cùng vuông góc với đoạn dây và v tạo với B góc  + Chiều của sđđ (từ cực (-) sang cực (+) tuân theo qui tắc BTP hoặc theo định luật Lenxơ . Qui tắc BTP: Xoè bàn tay phải hứng đường cảm ứng, ngón tai cái choãi ra 900 chỉ chiều v thì chiều từ cổ tay đến 4 ngón còn lại chỉ chiều từ cực (-) sang cực (+) của nguồn cảm ứng V. Suất điện động tự cảm: 1. Từ thông tự cảm:  = Li ( L = k.2.n2V)

2. Suất điện động tự cảm: etc = -L I

t 



3. Năng lượng từ: W = 2

1 LI2 suy ra trong cuộn dây: W = k V B

. 4

2



4. Mật độ năng lượng từ:  = k B

. 4

2



VI. Công của lực từ tác dụng lên một mạch điện kín chuyển động trong từ trường. Khi một mạch điện chuyển động trong từ trường bất kì thì công của lực từ tác dụng lên mạch điện được đo bằng tích của cường độ dòng điện với độ biến thiên từ thông qua mạch trong quá trình chuyển động.

DeThi.edu.vn

A  = I. 

Ta có: F=BIl và F tạo với dịch chuyển x  một góc đúng bằng góc  của vectơ pháp tuyến khung tạo với vectơ từ cảm B . Suy ra công của lực từ là : A  = F. x .cos = I. 

B. MỘT SỐ BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

Bài 1: Một dòng điện chạy trên một dây dẫn thẳng dài qua hai cạnh của một hình vuông ABCD, có cường độ dòng điện i cho bởi biểu thức i = 4,5.t2 – 10.t; trong đó i tính bằng A và t tính bằng s. Cho a = 12 cm; b = 16 cm (hình vẽ) (Giữa dây dẫn thẳng dài và hình vuông có cách điện) a.Tính suất điện động trong khung dây dẫn hình vuông ABCD tại thời điểm t = 3 s. b. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong khung tại thời điểm t=3s.

Lời giải a. Từ trường B

 của dòng điện i gây ra có phương vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây ABCD, có chiều đi từ sau ra trước với vùng ë phía trên dòng điện và có chiều từ trước ra sau đối với vùng ë phía dưới dòng điện. Xét hình chữ nhật A’B’NM đối xứng với hình chữ nhật ABNM qua MN. Vì lý do đối xứng nên từ thông gửi qua A’B’NM bằng nhưng trái dấu với từ thông gửi qua ABNM, nên từ thông gửi qua hình chữ nhật ABCD chỉ còn bằng từ thông gửi qua hình chữ nhật A’B’CD và bằng:

a b

a bi r ib r dr i b bBdr BdS

a

a b

a

a b       

     ln 2 ln 2 2

0 0 0

      Thay i = 4,5.t2 – 10.t vào biểu

thức của từ thông ta được

) . 10 .5,4 )( (ln 2

2 0 t t a b

a b      

Suất điện động cảm ứng trên khung tại thời điểm t là

) 10 9 )( (ln 2

0        t a b

a b dt d

  

Tại thời điểm t = 3 s thì suất điện động có độ lớn V 6 10 . 598 ,0

   b. Tại thời điểm t = 3 s thì dòng điện i đi qua dây dẫn MN đang tăng theo thời gian t tức B đang tăng. Theo định luật Len-xơ thì dòng điện cảm ứng ic đi trong khung dây ABCD phải có chiều sao cho chống lại sự tăng của B trong khung A’B’CD, nghĩa là nó phải sinh ra từ trường cảm ứng c B

 có chiều ngược với B

. Vậy ic phải có chiều …