Ôn tập chương 5: Cảm ứng điện từ

A, B, C - đúng

D- sai vì: Dòng điện cảm ứng được sinh ra ở trong khối vật dẫn khi vật dẫn chuyển động trong từ trường hay được đặt trong từ trường biến đổi theo thời gian là dòng điện Fu-cô

Muốn làm giảm hao phí do tỏa nhiệt của dòng điện Fu-cô gây trên khối kim loại, người ta thường chia khối kim loại thành nhiều lá kim loại mỏng ghép cách điện với nhau

Khi sử dụng điện dòng điện Fucô sẽ xuất hiện trong lõi sắt của quạt điện.

B – sai vì: Sau khi siêu điện hoạt động, ta thấy nước trong siêu nóng lên. Sự nóng lên của nước chủ yếu là do dây dẫn trong siêu điện có dòng điện chạy qua, toả nhiệt theo định luật Jun – Lenxơ.

D – sai vì: Suất điện động tự cảm là trường hợp đặc biệt của suất điện động cảm ứng.

Suất điện động được sinh ra do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm

${e_{tc}} =  - L\dfrac{{\Delta i}}{{\Delta t}}$

Trong đó:

     + ${e_{tc}}$: suất điện động tự cảm

     + L: hệ số tự cảm

     + ∆i: Độ biến thiên cường độ dòng điện (A)

     + ∆t: Thời gian biến thiên cường độ dòng điện (s)

     + $\dfrac{{\Delta i}}{{\Delta t}}$ : tốc độ biến thiên cường độ dòng điện (A/s)

Dấu “-“ giống như công thức tính suất điện động cảm ứng theo định luật Faraday chỉ chiều dòng điện cảm ứng tuân theo định luật Lenxơ

Suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống trong khoảng thời gian $4s$ đó là:

${e_{tc}} = L\dfrac{{\left| {\Delta i} \right|}}{{\Delta t}} = 0,1\dfrac{{\left| {0 - 2} \right|}}{4} = 0,05V$

Ta có: hệ số tự cảm của một ống dây dài đặt trong không khí:

$L = 4\pi {.10^{ - 7}}{n^2}V = 4\pi {.10^{ - 7}}\dfrac{{{N^2}}}{l}S$

Trong đó:

+ $n$: số vòng dây trên một đơn vị chiều dài của ống $(n = \dfrac{N}{l})$ 

+ $V$ : thể tích của ống $(V = lS)$

+$S$: tiết diện của ống dây $\left( {{m^2}} \right)$

Theo đề bài, ta có: $\left\{ \begin{array}{l}N = 1000\\l = 50cm = 0,5m\\S = 10c{m^2} = {10^{ - 3}}{m^2}\end{array} \right.$

=> Hệ số tự cảm của ống dây:

$L = 4\pi {.10^{ - 7}}\dfrac{{{{1000}^2}}}{{0,5}}{.10^{ - 3}} = 8\pi {.10^{ - 4}}H = 2,513mH$

+ Hệ số tự cảm của ống dây: $L = 4\pi {.10^{ - 7}}{n^2}V = 4\pi {.10^{ - 7}}{1000^2}.\left( {{{5.10}^{ - 4}}} \right) = 2\pi {.10^{ - 4}}H$

+ Từ đồ thị ta thấy trong khoảng thời gian $\Delta t = 0,05s$ thì cường độ dòng điện biến thiên từ $0 \to 5A$

=> Suất điện động tự cảm trong ống từ sau khi đóng công tắc đến thời điểm $0,05{\rm{ }}\left( s \right)$  là:

${e_{tc}} = L\dfrac{{\left| {\Delta i} \right|}}{{\Delta t}} = 2\pi {.10^{ - 4}}\dfrac{{\left| {5 - 0} \right|}}{{0,05}} = 0,063V$

+ Hệ số tự cảm của ống dây: $L = 4\pi {.10^{ - 7}}{n^2}V = 4\pi {.10^{ - 7}}{2000^2}.\left( {{{5.10}^{ - 4}}} \right) = 8\pi {.10^{ - 4}}H$

+ Từ đồ thị ta thấy từ thời điểm $0,05s$ về sau thì cường độ dòng điện không đổi có giá trị bằng $5A$

=> Độ biến thiên cường độ dòng điện $\Delta i = 0$

=> Suất điện động tự cảm trong ống từ thời điểm $0,05s$ về sau là: ${e_{tc}} = L\dfrac{{\left| {\Delta i} \right|}}{{\Delta t}} = 0V$

A, B, C – sai

D – đúng

Vì: Khi có dòng điện chạy qua ống dây thì trong ống dây tồn tại một năng lượng dưới dạng năng lượng từ trường.

Năng lượng điện trường tồn tại trong tụ điện khi được tích điện.

Năng lượng từ trường tồn tại trong cuộn cảm

Năng lượng từ trường trong cuộn dây khi có dòng điện chạy qua được xác định theo công thức$W = \dfrac{1}{2}L{I^2}$

Năng lượng từ trường trong ống dây: ${\rm{W}} = \dfrac{1}{2}L{I^2} = \dfrac{1}{2}{.0,01.5^2} = 0,125J$

Ta có năng lượng từ trường trong ống dây: ${\rm{W}} = \dfrac{1}{2}L{I^2}$

=> Cường độ dòng điện: $I = \sqrt {\dfrac{{2W}}{L}}  = \sqrt {\dfrac{{2.0,08}}{{0,01}}}  = 4A$

Khi $MN$ đứng yên, thì trong mạch không có dòng điện cảm ứng , nên số chỉ của ampe kế là:

$I = \dfrac{E}{{R + r}} = \dfrac{{1,5}}{{5 + 0,1}} = 0,29A$

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong thời gian từ t₁ = 0 đến t₂ = 0,5s là

$e =  - \dfrac{{\Delta \phi }}{{\Delta t}} =  - \dfrac{{N({B_2} - {B_1})S\cos 0}}{{{t_2} - {t_1}}} =  - \dfrac{{10.({{6.10}^{ - 3}} - {{2.10}^{ - 3}}){{.25.10}^{ - 4}}}}{{0,5}} = {2.10^{ - 4}}V$