Bài tập cảm ứng điện từ

Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây ra

Cả ba trường hợp trên đều có sự biến đổi của dòng điện trong mạch

A- cường độ dòng điện từ 0 đến I

B- cường độ dòng điện từ I về 0

C- Khi di chuyển con chạy => điện trở thay đổi =>cường độ dòng điện cũng thay đổi

=>Hiện tượng tự cảm xuất hiện trong cả ba trường hợp

+ Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải cho dòng điện thẳng dài, ta có:

Từ trường \(\overrightarrow B \)do dòng I sinh ra có chiều hướng từ trong ra ngoài

+ Vận dụng quy tắc bàn tay trái cho đoạn dây AB thì dòng điện cảm ứng có chiều từ B đến A

Ta có:

Từ trường \(\overrightarrow B \) có chiều hướng từ trong ra ngoài

Vận dụng quy tắc bàn tay phải cho đoạn dây AB thì dòng điện cảm ứng có chiều từ B đến A

Suất điện động cảm ứng: \(\left| {{e_C}} \right| = Blv\sin {90^0} = Blv\)

Dòng điện trong mạch:\(i = \frac{{{e_C}}}{R} = \frac{{Blv}}{R}\)

Suất điện động cảm ứng trong thanh: \(\left| {{e_C}} \right| = Blv\sin {90^0} = 0,4.0,2.12 = 0,96V\)

Cường độ dòng điện trong thanh: \({I_C} = \frac{{{e_C}}}{R} = \frac{{0,96}}{3} = 0,32A\)

Áp dụng quy tắc bàn tay phải, ta suy ra chiều của dòng điện cảm ứng đi qua thanh AB theo chiều từ A đến B.

Định luật lenxơ về chiều dòng điện cảm ứng: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó.

A- sai vì, theo quy tắc nắm bàn tay phải I_c phải có chiều như sau:

Ta có:

+ Độ tự cảm của ống dây: \(L = 4\pi {.10^{ - 7}}{n^2}V = 4\pi {.10^{ - 7}}{2000^2}.({500.10^{ - 6}}) = 2,{5.10^{ - 3}}\)

+Trong khoảng thời gian từ t = 0 đến t = 0,05s  cường độ dòng điện tăng từ 0A đến 5A

Suất điện động tự cảm trong ống dây trong khoảng thời gian này:

\(\left| {{e_{tc}}} \right| = L\frac{{\left| {\Delta i} \right|}}{{\Delta t}} = 2,{5.10^{ - 3}}\frac{{\left| {5 - 0} \right|}}{{0,05}} = 0,25V\)

Định luật lenxơ về chiều dòng điện cảm ứng: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó.

Từ đồ thị, ta thấy: Từ sau thời điểm t = 0,05s cường độ dòng điện không thay đổi\( \leftrightarrow \Delta i = 0 \to {e_{tc}} = 0V\)

Định luật lenxơ về chiều dòng điện cảm ứng: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó.

C - sai, cực  của cam châm phải như sau:

+ Vì cảm ứng từ B đang giảm => từ thông giảm => cảm ứng từ \(\overrightarrow {{B_C}} \) phải cùng chiều với cảm ứng từ \(\overrightarrow B \)

Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng có chiều cùng với chiều kim đồng hồ

Cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) có chiều hướng từ trong ra ngoài \( \odot \)

Khi quay vòng dây sang phải một góc 30⁰ thì số đường sức từ xuyên qua vòng dây giảm nên chiều của từ trường cảm ứng cũng có chiều hướng từ trong ra ngoài \(\overrightarrow {{B_{cu}}}  \uparrow  \uparrow \overrightarrow B \)

Sử dụng quy tắc bàn tay phải xác định được chiều dòng điện cảm ứng có chiều ngược chiều kim đồng hồ.

Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}N = 10\\\alpha  = {0^0}\\S = 25c{m^2} = {25.10^{ - 4}}{m^2}\end{array} \right.\)

Độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ lúc t = 0 đến t = 0,4s là:

\(\Delta \Phi  = \left| {\Delta B} \right|.N.S = \left| {{B_2}\; - {\rm{ }}{B_1}} \right|.NS{\rm{ }} = {\rm{ }}\left| {0 - 2,{{4.10}^{ - 3}}} \right|{.10.25.10^{ - 4}}\; = {6.10^{ - 5}}\;Wb\)

Từ thông: \(\Phi  = NBS.\cos \alpha ;\,\,\alpha  = \left( {\overrightarrow n ;\overrightarrow B } \right)\)

Trong hình 1 và 2 ta có: \(\alpha  = {90^0} \Rightarrow cos\alpha  = 0{\rm{ }} \Rightarrow \Phi  = 0\)

Trong hình 3 và 4 ta có α = 0° → cosα = 1 → Φ = BS

Số đường sức từ trong hình 4 dày hơn → trong hình 4 từ thông Φ có giá trị lớn nhất.

Suất điện động tự cảm trong khoảng thời gian từ 0s đến 1s là:

\({e_1} = L.\left| {\dfrac{{\Delta {i_1}}}{{\Delta {t_1}}}} \right| = L\left| {\dfrac{{{i_2} - {i_1}}}{{{t_2} - {t_1}}}} \right| = L.\left| {\dfrac{{1 - 2}}{{1 - 0}}} \right| = L\,\,\,\left( 1 \right)\)

Suất điện động tự cảm trong khoảng thời gian từ 1s đến 3s là:

\({e_2} = L.\left| {\dfrac{{\Delta {i_2}}}{{\Delta {t_2}}}} \right| = L\left| {\dfrac{{{i_3} - {i_2}}}{{{t_3} - {t_2}}}} \right| = L.\left| {\dfrac{{0 - 1}}{{3 - 1}}} \right| = \dfrac{L}{2}\,\,\,\,\left( 2 \right)\)

Từ (1) và (2) suy ra: \({e_1} = 2{e_2}\)