Giai bai tap mon vat ly lop 11 bai 23 tu thong cam ung dien tu

Giải bài tập môn Vật Lý lớp 11 Bài 23: Từ thông, cảm ứng điện từ
Hướng dẫn giải bài tập lớp 11 Bài 23: Từ thông, cảm ứng điện từ
KIẾN THỨC CƠ BẢN
I. TỪ THÔNG
1. Định nghĩa
Giả sử một đường cong phẳng kín (C) là chu vi giới hạn một mặt có diện tích S
(giả thiết là phẳng) (Hình 23.1). Mặt đó được đặt trong một từ trường đều . Trên
đường vuông góc với mặt phẳng S, ta vẽ vectơ có độ dài bằng đơn vị theo một
hướng xác định (tùy ý chọn), được gọi là vectơ pháp tuyến dương. Gọi a là góc
tạo bởi và , người ta định nghĩa từ thông qua mặt S là đại lượng, kí hiệu Φ,
cho bởi:
Φ = BS cosα

Công thức định nghĩa trên đây chứng tỏ rằng từ thông là một đại lượng đại số. Khi
chọn α nhọn (cosα > 0) thì Φ > 0 và khi α tù (cosα <0) thì Φ < 0 . Đặc biệt khi α =
900 (cosα = 0) thì Φ = 0. Nói cách khác khi các đường sức từ song song với mặt
phẳng S thì từ thông qua S bằng 0. Trường hợp riêng khi α = 0 thì:
Φ = BS
2. Đơn vị đo từ thông
Trong hệ SI, đơn vị đo từ thông là veebe (Wb). Trong công thức nếu
S = 1m2
B = 1T thì Φ = 1Wb
+ Từ thông là một đại lượng đại số, dấu của từ thông phụ thuộc vào việc chọn
chiều của . Thông thường chọn sao cho α là góc nhọn, lúc đó Φ là một đại
lượng dương.
II. HIÊN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
1. Thí nghiệm

Thư viện đề thi thử lớn nhất Việt Nam

+ Thí nghiệm 1: Thí nghiệm gồm một nam châm và một ống dây có mắc một điện
kế nhạy để phát triển dòng điện trong ống dây.
Khi ống dây và nam châm đứng yên thì trong ống dây không có dòng điện. Khi
ống dây và nam châm chuyển động tương đối với nhau thì trong thời gian chuyển
động, trong ống dây có dòng điện.
Thí nghiệm cho biết từ trường không sinh ra dòng điện. Nhưng khi số đường sức
từ qua ống dây thay đổi thì có dòng điện qua ống dây.
+ Thí nghiêm 2: Thí ngiệm gồm mạch điện có một cuộn dây được lồng trong vòng
dây có kim điện kế. Khi đóng hoặc ngắt mạch điện hoặc dịch chuyển biến trở
( dòng điện trong mạch thay đổi) thì trong thời gian dòng điện trong mạch thay
đổi, trong vòng dây có dòng điện chạy qua, tức là khi số đường sức từ xuyên qua
ống dây biến đổi thì trong vòng dây xuất hiện dòng điện.
2. Kết luận
a) Tất cả các thí nghiệm trên đây đều có một đặc điểm chung là từ thông qua mạch
kín (C) biến thiên
b) Kết quả của các thí nghiệm ấy và của nhiều thí nghiệm tương tự khác chứng tỏ
rằng:
- Mỗi khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên thì trong mạch kín (C) xuất hiện
một dòng điện gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng
trong (C) gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua mạch
kín biến thiên.
III.ĐỊNH LUẬT LEN - XƠ VỀ CHIỀU DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG
1. Ta hãy khảo sát quy luật xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện trong một
mạch kín khi từ thông qua mạch kín ấy biến thiên.
Ta quy ước chiều dương trên (C) phù hợp với chiều của đường sức từ của nam
châm (hoặc ống dây điện) qua (C) theo quy tắc nắm tay phải ở trên
Ở thí nghiệm Hình 23.3a, từ thông qua (C) tăng: Dòng điện cảm ứng i trong mạch
kín (C) có chiều ngược với chiều dương tren (C)
Ở thí nghiệm Hình 23.3b, từ thông qua (C) giảm: Dòng điện cảm ứng i trong mạch

kín (C) có chiều trùng với chiều dương trên (C).
2. Để dễ dàng so sánh, ta chú ý rằng khi dòng điện cảm ứng xuất hiện thì cũng
sinh ra từ trường, gọi là từ trường cảm ứng. Cần phân biệt từ trường cảm ứng với
từ trường của nam châm hay nam châm điện - được gọi là từ trường ban đầu.

Thư viện đề thi thử lớn nhất Việt Nam


Chiều của từ trường cảm ứng và chiều dòng điện cảm ứng liên quan chặt chẽ với
nhau.
3. Quá trình phân tích các kết quả thí nghiệm mô tả trên hình 23.3 và các thí
nghiệm tương tự dẫn tới kết luận sau: Nếu xét các đường sức từ đi qua mạch kín,
từ trường cảm ứng ngược chiều với từ trường ban đầu khi từ thông qua mạch kín
tăng và cùng chiều với từ trường ban đầu khi từ thông qua mạch kín giảm.
Nói cách khác: Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ
trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua
mạch kín.
Phát biểu trên là nội dung của định luật Len - Xơ, nó cho phép ta xác định chiều
dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín.
4. Trường hợp từ thông qua (C) biến thiên do chuyển động
Khi từ thông qua (C) biến thiên do kết quả của một chuyển động nào đó thì từ
trường cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói trên.
IV. DÒNG ĐIỆN FU - CÔ (FOUCAULT)
Thực nghiệm chứng tỏ rằng dòng điện cảm ứng cũng xuất hiện trong các khối kim
loại khi những khối này chuyển động trong một từ trường hoặc được đặt trong một
từ trường biến thiên theo thời gian. Những dòng điện cảm ứng đó được gọi là dòng
điện Fu- cô. Dòng điện Fu- cô là dòng điện cảm ứng nên nó cũng chống lại chuyển
động tương đối của khối kim loại và tác dụng nhiệt làm nóng khối kim loại đó.
Dòng Fu - co có thể gây tác dụng có hại ( chẳng hạn, làm nóng máy biến áp) hoặc
có lợi ( chẳng hạn, ứng dụng trong bộ phận phanh điện từ của một số ô tô, hoặc

dùng để đốt nóng kim loại trong một số lò tôi kim loại).
TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI
1. Phát biểu các định nghĩa:
- Dòng điện cảm ứng;
- Hiện tượng cảm ứng điện từ;
- Từ trường cảm ứng.
Hướng dẫn:
Mỗi khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên thì trong mạch kín (C) xuất hiện một
dòng điện gọi là dòng điện cảm ứng.

Thư viện đề thi thử lớn nhất Việt Nam


Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong (C) gọi là hiện tượng cảm ứng điện
từ.
Khi dòng điện cảm ứng xuất hiện thì cũng sinh ra từ trường, gọi là từ trường cảm
ứng.
2. Dòng điện Fu - cô là gì?
Hướng dẫn:
Dòng điện Phucô hoặc dòng điện xoáy, là hiện tượng dòng điện sinh ra khi ta đặt
một vật dẫn điện vào trong một từ trường biến đổi theo thời gian hay vật dẫn
chuyển động cắt ngang từ trường
3. Mạch kín (C) không biến dạng trong từ trường đều
hợp nào dưới đây, từ thông qua mạch biến thiên?

. Hỏi trong trường

A. (C) chuyển động tịnh tiến.
B. (C) chuyển động quay xung quanh một trục cố định vuông góc với mặt phằng
chứa mạch

C. (C) chuyển động trong một mặt phẳng vuông góc với

.

D. (C) quay xung quanh trục cố định nằm trong mặt phẳng chứa mạch
Hướng dẫn:
Chọn D. Trường hợp khi mạch quay xung quanh trục cố định nằm trong mặt
phẳng chứa mạch thì từ thông qua mạch biến thiên
4. Mạch kín tròn (C) nằm trong cùng mặt phẳng (P) với dòng điện thẳng I
( Hình 23.8). Hỏi trường hợp nào dưới đây, từ thông qua (C) biến thiên ?

A. (C) dịch chuyển trong P lại gần I hoặc ra xa I
B. (C) dịch chuyển trong P với vận tốc song song với dòng I.
C. (C) cố định, dây dẫn thẳng mang dòng I chuyển động tịnh thiến dọc theo chính
nó.
D. (C) quay xung quanh dòng điện I.
Hướng dẫn:

Thư viện đề thi thử lớn nhất Việt Nam


Chọn A. Vì lúc đó từ thông qua (C) tăng hoặc giảm, các trường hợp khác từ thông
đều thay đổi.
5. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong các thí nghiệm dưới đây
(Hình 23.9).

a) Nam châm chuyển động ( Hình 23.9a)
b) Mạch (C) chuyển động tịnh tiến (Hình 23.9b)
c) Mạch (C) quay (Hình 23.9c)
d) Nam châm quay liên tục (Hình 23.9d)

Hướng dẫn:
a) Nam châm ra xa.
b) Mạch (C) lại gần.
c) Mạch (C) quay, từ thông không đổi, không có dòng điện cảm ứng.
d) Từ thông qua khung biến thiên tuần hoàn nên trong khung xuất hiện dòng điện
cảm ứng xoay chiều, chiều dòng điện cảm ứng thay đổi tuần hoàn.

Thư viện đề thi thử lớn nhất Việt Nam