Bài tập suất điện động cảm ứng thuộc chủ đề vật lí lớp 11 cảm ứng điện từ
1/ Từ thông:
Φ = N.BScosα
Trong đó:
- N: số vòng
- B: Cảm ứng từ (T)
- S: diện tích của mặt kín (m2)
- Φ: Từ thông (Wb)
2/ Suất điện động cảm ứng
Độ lớn $e_{c} = |\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}|$
Trong đó:
- ΔΦ: biến thiên từ thông (Wb)
- Δt: thời gian biến thiên (s)
- \[\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}\]: tốc độ biến thiên từ thông (Wb/s)
- \[\dfrac{\Delta B}{\Delta t}\]: tốc độ biến thiên từ trường (T/s)
- e$_{c}$: suất điện động cảm ứng (V)
Video bài giảng hiện tượng cảm ứng điện từ, suất điện động cảm ứng
II/ Bài tập từ trường, từ thông, suất điện động cảm ứng vật lí lớp 11 chương từ trường
Bài tập 1. Một khung dây phẳng diện tích 20 cm2, gồm 10 vòng được đặt trong từ trường đều. Véc tơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẳng khung dây góc 30o và có độ lớn bằng 2.10$^{-4 }$T. Người ta làm cho từ trường giảm đều đến 0 trong thời gian 0,01 s. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong thời gian từ trường biến đổi.
Φ1 = NBScosα = 2.10-6 V; Φ2 = 0 => ΔΦ = Φ2 – Φ1
e$_{c}$ = |\[\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}\]|= 2.10-4 V.
Bài tập 2. Một khung dây tròn bán kính 10 cm gồm 50 vòng dây được đặt trong từ trường đều. Cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung dây một góc 60o. Lúc đầu cảm ứng từ có giá trị bằng 0,05 T. Tìm suất điện động cảm ứng trong khung nếu trong khoảng 0,05 s:
a/ Cảm ứng từ tăng gấp đôi.
b/ Cảm ứng từ giảm đến 0.
a/ ΔΦ = Φ2 – Φ1 = Φ1 = NBScosα
=> e$_{c}$ = |\[\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}\]|= 1,36 V.
b/ ΔΦ = Φ2 – Φ1 = -Φ1 = -NBScosα
=> e$_{c}$ = |\[\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}\]|= 1,36 V.
Bài tập 3. Một khung dây dẫn hình chữ nhật có diện tích 200 cm2, ban đầu ở vị trí song song với các đường sức từ của một từ trường đều có độ lớn B = 0,01 T. Khung quay đều trong thời gian Δt = 0,04 s đến vị trí vuông góc với các đường sức từ. Xác định suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung.
mặt phẳng khung song song với đường sức → \[\vec{B}\] ⊥ \[\vec{n}\] => α = 90o => Φ1 = 0
mặt phẳng khung vuông góc với đường sức → \[\vec{B}\] // \[\vec{n}\] => α = 0 => Φ2 = BS
ΔΦ = Φ2 – Φ1 = BS
=> e$_{c}$ = |\[\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}\]|= 5.10-3 V
Bài tập 4. Một khung dây hình chữ nhật kín gồm N = 10 vòng dây, diện tích mỗi vòng S = 20 cm2 đặt trong một từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ \[\vec{B}\] hợp với pháp tuyến \[\vec{n}\] của mặt phẳng khung dây góc α = 60o, độ lớn cảm ứng từ B = 0,04 T, điện trở khung dây R = 0,2 Ω. Tính suất điện động cảm ứng và cường độ dòng điện xuất hiện trong khung dây nếu trong thời gian Δt = 0,01 giây, cảm ứng từ:
a/ Giảm đều từ B đến 0.
b/ Tăng đều từ 0 đến 0,5B.
ΔΦ = Φ2 – Φ1 = NS(B2 – B1)
a/ e$_{c}$ = |\[\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}\]|= 0,04 V
i = e$_{c}$/R = 0,2 A.
b/ e$_{c}$ = |\[\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}\]|= 0,02 V
i = e$_{c}$/R = 0,1 A.
Bài tập suất điện động cảm ứng thuộc chủ đề vật lí lớp 11 cảm ứng điện từ
1/ Từ thông:
Φ = N.BScosα
Trong đó:
- N: số vòng
- B: Cảm ứng từ (T)
- S: diện tích của mặt kín (m2)
- Φ: Từ thông (Wb)
2/ Suất điện động cảm ứng
Độ lớn $e_{c} = |\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}|$
Trong đó:
- ΔΦ: biến thiên từ thông (Wb)
- Δt: thời gian biến thiên (s)
- \[\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}\]: tốc độ biến thiên từ thông (Wb/s)
- \[\dfrac{\Delta B}{\Delta t}\]: tốc độ biến thiên từ trường (T/s)
- e$_{c}$: suất điện động cảm ứng (V)
Video bài giảng hiện tượng cảm ứng điện từ, suất điện động cảm ứng
II/ Bài tập từ trường, từ thông, suất điện động cảm ứng vật lí lớp 11 chương từ trường
Bài tập 1. Một khung dây phẳng diện tích 20 cm2, gồm 10 vòng được đặt trong từ trường đều. Véc tơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẳng khung dây góc 30o và có độ lớn bằng 2.10$^{-4 }$T. Người ta làm cho từ trường giảm đều đến 0 trong thời gian 0,01 s. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong thời gian từ trường biến đổi.
Φ1 = NBScosα = 2.10-6 V; Φ2 = 0 => ΔΦ = Φ2 – Φ1
e$_{c}$ = |\[\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}\]|= 2.10-4 V.
Bài tập 2. Một khung dây tròn bán kính 10 cm gồm 50 vòng dây được đặt trong từ trường đều. Cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung dây một góc 60o. Lúc đầu cảm ứng từ có giá trị bằng 0,05 T. Tìm suất điện động cảm ứng trong khung nếu trong khoảng 0,05 s:
a/ Cảm ứng từ tăng gấp đôi.
b/ Cảm ứng từ giảm đến 0.
a/ ΔΦ = Φ2 – Φ1 = Φ1 = NBScosα
=> e$_{c}$ = |\[\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}\]|= 1,36 V.
b/ ΔΦ = Φ2 – Φ1 = -Φ1 = -NBScosα
=> e$_{c}$ = |\[\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}\]|= 1,36 V.
Bài tập 3. Một khung dây dẫn hình chữ nhật có diện tích 200 cm2, ban đầu ở vị trí song song với các đường sức từ của một từ trường đều có độ lớn B = 0,01 T. Khung quay đều trong thời gian Δt = 0,04 s đến vị trí vuông góc với các đường sức từ. Xác định suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung.
mặt phẳng khung song song với đường sức → \[\vec{B}\] ⊥ \[\vec{n}\] => α = 90o => Φ1 = 0
mặt phẳng khung vuông góc với đường sức → \[\vec{B}\] // \[\vec{n}\] => α = 0 => Φ2 = BS
ΔΦ = Φ2 – Φ1 = BS
=> e$_{c}$ = |\[\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}\]|= 5.10-3 V
Bài tập 4. Một khung dây hình chữ nhật kín gồm N = 10 vòng dây, diện tích mỗi vòng S = 20 cm2 đặt trong một từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ \[\vec{B}\] hợp với pháp tuyến \[\vec{n}\] của mặt phẳng khung dây góc α = 60o, độ lớn cảm ứng từ B = 0,04 T, điện trở khung dây R = 0,2 Ω. Tính suất điện động cảm ứng và cường độ dòng điện xuất hiện trong khung dây nếu trong thời gian Δt = 0,01 giây, cảm ứng từ:
a/ Giảm đều từ B đến 0.
b/ Tăng đều từ 0 đến 0,5B.
ΔΦ = Φ2 – Φ1 = NS(B2 – B1)
a/ e$_{c}$ = |\[\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}\]|= 0,04 V
i = e$_{c}$/R = 0,2 A.
b/ e$_{c}$ = |\[\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}\]|= 0,02 V
i = e$_{c}$/R = 0,1 A.
Bài tập 5. Một khung dây dẫn đặt vuông góc với một từ trường đều, cảm ứng từ B có độ lớn biến đổi theo thời gian. Tính suất điện động cảm ứng và tốc độ biến thiên của cảm ứng từ, biết rằng cường độ dòng điện cảm ứng là i$_{C}$ = 0,5 A, điện trở của khung là R = 2 Ω và diện tích của khung là S = 100 cm2.
e$_{c}$ = iR = 1V
e$_{c}$ = |\[\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}\]|= S|\[\dfrac{\Delta B}{\Delta t}\]|
=> |\[\dfrac{\Delta B}{\Delta t}\]| = 100T/s
Bài tập 6. Một ống dây hình trụ dài gồm 103 vòng dây, diện tích mỗi vòng dây S = 100 cm2. Ống dây có điện trở R = 16 Ω, hai đầu nối đoản mạch và được đặt trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ song song với trục của ống dây và có độ lớn tăng đều 10$^{-2 }$T/s. Tính công suất tỏa nhiệt của ống dây.
e$_{c}$ = |N\[\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}\]|= NS|\[\dfrac{\Delta B}{\Delta t}\]|
i = e$_{c}$/R
P = i2R = 6,25.10-4 W.
Bài tập 7. Một vòng dây diện tích S = 100 cm2 nối vào tụ điện có điện dung C = 200 mF, được đặt trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây, có độ lớn tăng đều 5.10$^{-2 }$T/s. Tính điện tích tụ điện.
U = e$_{c}$ = NS|\[\dfrac{\Delta B}{\Delta t}\]|= 5.10-4 V;
q = CU = 10-7 C.
Bài tập 8. Một khung dây cứng, phẳng diện tích 25cm2, gồm 10 vòng dây. Khung dây được đặt trong từ trường đều. Khung dây nằm trong mặt phẳng như hình vẽ. Cảm ứng từ biến thiên theo thời gian như đồ thị
a/ Tính độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ lúc t = 0 đến t = 0,4s
b/ xác định giá trị của suất điện động cảm ứng trong khung.
c/ Tìm chiều của dòng điện cảm ứng trong khung.
Bài tập 9. Một khung dây phẳng diện tích 20cm2 gồm 10 vòng dây đặt trong từ trường đều, góc giữa véc tơ B và mặt phẳng khung dây là 30o, B = 2.10-4T, làm cho từ trường giảm đều về 0 trong thời gian 0,01s. Xác định độ lớn suất điện động cảm ứng sinh ra trong khung dây.
Bài tập 10. Một khung dây dẫn có 2000 vòng được đặt trong từ trường đều sao cho các đường sức từ vuông góc với phẳng mặt khung. Diện tích mặt phẳng mỗi vòng là 2dm2. Cảm ứng từ của từ trường giảm đều từ giá trị 0,5T đến 0,2T trong thời gian 0,1s. Tính độ lớn suất điện động cảm ứng trong mỗi vòng dây và trong toàn khung dây.
Bài tập 11. Một mạch kín hình vuong, cạnh 10cm, đặt vuông góc với từ trường đều có độ lớn thay đổi theo thời gian. tính tốc độ biến thên của từ trường, biết cường độ dòng điện cảm ứng i = 2A và điện trở của mạch r = 5Ω.
Bài tập 12. Một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, gồm N = 100 vòng, mỗi vòng có bán kính R = 10cm, mỗi mét dài của dây dẫn có điện trở Ro = 0,5Ω. Cuộn dây đặt trong một từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ B vuông góc với mặt phẳng các vòng dây và có độ lớn B = 10-2T giảm đều đến 0 trong thời gian 10-2s. Tính cường độ dòng điện xuất hiện trong cuộn dây.
Bài tập 13. Một khung dây hình chữ nhật MNPQ gồm 20 vòng dây, MN = 5cm, MQ = 4cm. Khung dây được đặt trong từ trường đều, đường sức từ đi qua định M vuông góc với cạnh MN và hợp với cạnh MQ một góc 30o. Cho biết B = 0,003T. Tính độ biến thiên của từ thông qua khung dây khi
a/ Tịnh tiến khung dây trong vùng từ trường đều
b/ Quay khung dây quanh đường kính MN một góc 180o
c/ Quay khung dây quanh đường kính MQ một góc 360o
Bài tập 14. Một dây đồng điện trở R = 3Ω được uốn thành hình vuông cạnh a = 40cm, hai đầu dây đồng được nối với hai cực của một nguồn điện có suất điện động 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. Cảm ứng từ tăng theo thời gian theo quy luật B = 15t (T). Xác định độ lớn và chiều dòng điện trong mạch.
Bài tập 15. Một mạch kín tròn (C) bán kính R, đặt trong từ trường đều, trong đó véc tơ cảm ứng từ B lúc đầu có hướng song song với mặt phẳng chứa (C). Cho (C) quay đều quanh trục Δ cố định đi qua tâm của (C) và nằm trong mặt phẳng chứa (C), tốc độ quay là ω là không đổi. Xác định suất điện động cảm ứng cực đại xuất hiện trong (C).
Bài tập 16. Một ống dây hình trụ dài gồm N = 1000 vòng dây, diện tích mỗi vòng dây S = 100cm2. Ống dây có R = 16Ω, hai đầu nối đoản mạch và được đặt trong từ trường đều véc tơ cảm ứng từ B song song với trục chính của hình trụ và có độ lớn tăng đều 0,04T/s. Tính công suất tỏa nhiệt trong ống dây.
Bài tập 17. Một khung dây hình chữ nhật có diện tích S = 200cm2, ban đầu ở vị trí song song với các đường sức từ của một từ trường đều B có độ lớn 0,01T. Khung dây quay đều trong thời gian 40s đến vị trí vuông góc với đường sức từ. Xác định chiều và độ lớn của suất điện động cảm ứng trong khung.
Bài tập 18. Một cuộng dây dẫn dẹt hình tròn gồm N vòng , mỗi vòng có bán kính 10cm. Mỗi mét dài của dây có điện trở Ro = 0,5Ω. Cuộn dây được đặt trong từ trường đều, véc tơ cảm ứng từ vuông góc với các mặt phẳng chứa vòng dây và có độ lớn B = 0,001T giảm đều đến 0 trong 0,01s. Tính cường độ dòng điện xuất hiện trong cuộn dây đó.
Bài tập 19. Một ống dây dẫn hình trụ dài gồm N = 1000 vòng dây, mỗi vòng dây có đường kính d = 10cm, dây dẫn có diện tích tiết So = 0,4mm2, điện trở suất ρ = 1,75.10-8Ωm. Ống dây đó đặt trong từ trường đều, véc tơ cảm ứng từ B song song với trục hình trụ có độ lớn tăng đều với thời gian theo qui luật ΔB/Δt = 0,01(T/s)
a/ Nối hai đầu ống dây vào một tụ điện có C = 10-4F, hãy tính năng lượng tụ điện
b/ Nối đoản mạch hai đầu ống dây, hãy tính công suất tỏa nhiệt trong ống dây.
Bài tập 20. Cho một khung dây hình vuông cạnh 2m, có điện trở 25Ω đặt vuông góc với một từ trường đều, sao cho nửa diện tích của khung dây nằm trong từ trường đều như hình. Khung dây chứa một bộ pin 20V điện trở trong không đáng kể. Cường độ của từ trường thay đổi theo thời gian theo quy luật B = 0,87t trong đó t tính bằng giây. Tính cường độ dòng điện sinh ra trong mạch.
Bài tập 21. Một dây dẫn bằng đồng, tiết diện đều được uốn thành một vòng tròn đường kính d = 40cm. Thả vòng rơi trong một từ trường đều có cảm ứng từ B biến thiên theo độ cao H theo quy luật B = Bo(1+aH) với Bo = 0,2T và a = 0,8. Giả thiết trong khi rơi mặt phẳng vòng dây luôn nằm ngang. Tìm vận tốc rơi đều của vòng dây? Bỏ qua sức cản của không khí. Cho biết khối lượng riêng và điện trở suất của đồng lần lượt là D = 8,9.103kg/m3; ρ = 1,7.10-8Ωm
