Các dạng bài tập Vật lý 12: DẠNG 1: TỪ THÔNG, SUẤT ĐIỆN ĐỘNG. ppsx

DẠNG 1: TỪ THÔNG, SUẤT ĐIỆN ĐỘNG.
-Xét một khung dây dẫn kín phẳng có N vòng, diện tích mỗi
vòng S, khung quay đều với tốc độ góc ω quanh một trục
vuông góc với từ trường đều
B

. Khi đó từ thông qua
khung dây biến thiên theo thời gian:
ϕ = NBS.cos(ωt + φ) với φ = (
B

,
n

) lúc t = 0.
với Φ0 = NBS là từ thông cực đại qua khung (Wb)
- Theo định luật cảm ứng điện từ, trong khung xuất hiện
suất điện động cảm ứng:

ε
= - ϕ
'
t
= NBSω.sin(ωt + φ)

e = E0cos(ωt + φ -
π
2
)
với E0 = NBSω là suất điện động cực đại (V)
Điện áp ở hai đầu khung dây là u = U0cos(ωt + φu ).

Dòng điện xoay chiều trong mạch là i = I0cos( ωt + φi )

Ví dụ 1: Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vòng dây, diện tích
mỗi vòng là 220 cm2. Khung quay đều quanh một trục đối xứng nằm trong mặt
phẳng của khung dây với tốc độ 50 vòng/giây, trong một từ trường đều có véctơ
cảm ứng từ
B

vuông góc với trục quay và có độ lớn B =
2
5
π
T. Tìm suất điện
động cực đại trong khung dây.
Tóm tắt Giải
S = 220 cm2 = 0,022 (m2) Suất điện động cực đại trong khung
ω = 50 vòng/giây = 100π (rad/s) E0 = NBSω
B =
2
5
π
(T) = 500.
2
5
π
. 0,022. 100π
N = 500 (vòng) =
220 2

(V)

E0 = ? (V)

Ví dụ 2: Một khung dây dẫn có 500 vòng dây quấn nối tiếp, diện tích mỗi vòng dây
là S = 200 cm2. Khung dây được đặt trong từ trường đều B = 0,2 T. Lúc t = 0, thì
véctơ pháp tuyến
n

của khung hợp với véctơ cảm ứng từ
B

một góc
π
6
rad. Cho
khung quay đều quanh trục (

) vuông góc với
B

với tần số 40 vòng/s. Viết biểu
thức suất điện động ở hai đầu khung dây.
Tóm tắt Giải:
S = 200 cm2 = 0,02 (m2 ) Tốc độ góc của khung
N = 500 (vòng) ω = 2πf = 2π.40 = 80π (rad/s)
B = 0,2 (T) Biểu thức suất điện động trong khung dây
φ =
π
6
(rad) e = NBSω.cos(ωt + φ -
π

2
)
f = 40 (vòng/s) e = 500.0,2.0,02.80π.cos( 80πt +
π
6
-
π
2
)
Viết biểu thức e ?

e = 160π.cos( 80πt -
π
3
) (V)

Ví dụ 3: (ĐH 2011) Một máy phát điện xoay chiều một pha có phần ứng gồm bốn
cuộn dây giống nhau mắc nối tiếp, suất điện động xoay chiều do máy phát ra có tần
số 50 Hz và có giá trị hiệu dụng 100
2
(V). Từ thông cực đại qua mỗi vòng của
phần ứng là
5
π
(mWb). Số vòng dây trong mỗi cuộn dây của phần ứng là bao nhiêu
?
Tóm tắt Giải
f = 50 Hz Từ thông cực đại qua 1 vòng:
0


(1) = BS
E = 100
2
(V) Suất điện động cực đại của máy (4 cuộn dây)
0

(1)=
5
π
(mWb) =
5
π
10-3 Wb E0 = NBSω = Nω
0

(1)
N1 = ? (vòng)

N=
0
0(1)
E
ωΦ
=
0(1)
2
E
ωΦ
=
3

100 2 2
5
2
π.50. 10
π

= 400 vòng
Số vòng dây của mỗi cuộn dây:
N1 =
N
4
= 100 vòng.
Bài tập:
Bài 1: Một khung dây dẫn phẳng quay đều với tốc độ góc ω quanh một trục cố
định nằm trong mặt phẳng khung dây, trong một từ trường đều có véctơ cảm ứng
từ vuông góc trục quay của khung. Suất điện động trong khung có biểu thức e =
E0cos(ωt +
π
2
) V. Tại thời điểm t = 0, véctơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây
hợp với véctơ cảm ứng từ một góc bằng bao nhiêu ?
HD: Ta có ϕ = NBS.cos(ωt + φ)
Suất điện động e = - ϕ’ = E0cos(ωt + φ -
π
2
) V (*)
So sánh p/trình suất điện động tổng quát (*) và đề bài

φ -
π

2
=
π
2



φ = π (rad)