Bài toán xác định suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường

XÁC ĐỊNH SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG MỘT ĐOẠN DÂY DẪN CHUYỂN ĐỘNG TRONG TỪ TRƯỜNG

a. Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường

Khi đoạn dây dẫn chuyển động cắt các đường sức từ thì trong đoạn dây đó xuất hiện suất điện động (đóng vai trò như nguồn điện). Suất điện động trong trường hợp này cũng gọi là suất điện động cảm ứng.

b. Quy tắc bàn tay phải

Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón tay cái choãi ra 900 chỉ chuyều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn đóng vai trò như một nguồn điện, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa chỉ chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn điện đó.

Chú ý:

- Khi mạch được nối kín thì trong mạch có dòng điện cảm ứng ic. - Bên trong nguồn điện, dòng điện có chiều từ cực âm sang cực dương, bên ngoài thì ngược lại.

c. Biểu thức suất điện động cảm ứng trong đoạn dây

- Xét trường hợp đơn giản từ trường \(\overrightarrow B \)  vuông góc với mặt khung dây, khi đó suất điện động trong khung dây được tính theo công thức:

\(\begin{array}{l} \left\{ \begin{array}{l} {e_C} = \left| {\frac{{\Delta \Phi }}{{\Delta t}}} \right| = \frac{{B.\left| {\Delta S} \right|}}{{\Delta t}}\\ \Delta S = l.s = lv.\Delta t \end{array} \right.\\ \Rightarrow \left| {{e_C}} \right| = Blv \end{array}\)

- Trong trường hợp \(\overrightarrow B \) và \(\overrightarrow v \)  hợp với nhau một góc α thì:  \(\left| {{e_C}} \right| = Bvl\sin \alpha \)

Chú ý:

- Khi mạch kín thì dòng cảm ứng chạy trong dây dẫn có điện trở R:  \({i_C} = \frac{{{e_C}}}{R}\) - Khi trong mạch có hai dòng điện thì số chỉ Ampe kế sẽ là tổng đại số hai dòng điện (hai dòng điện ở đây chính là dòng I do nguồn E tạo ra và dòng iC do hiện tượng cảm ứng điện từ tạo ra).

 

Ví dụ 1: Cho hệ thống như hình vẽ, thanh MN có chiều dài 50 m chuyển động với tốc độ 10 m/s trong từ trường đều  Tụ điện có điện dung  Tính độ lớn điện tích của tụ điện và cho biết bản nào tích điện dương.

A.  q=12,5µC bản M tích điện dương.              

B.  q=12,5µC bản N tích điện dương.               

C.  q=1,25µC bản M tích điện dương.               

D.  q=1,25µC bản N tích điện dương.

Lời giải:

+ Khi thanh MN chuyển động thì thanh MN xem như nguồn điện có suất điện động có độ lớn là:

\(e = Bvl = 1,25V\)

+ Nguồn điện MN sẽ nạp điện cho tụ C nên điện tích của tụ C là:

\(q = C.e = 12,5\left( {\mu C} \right)\)

+ Áp dụng quy tắc bàn tay phải suy ra N là cực âm M là cực dương của nguồn điện. Do đó bản M sẽ mang điện tích dương, bản N mang điện tích âm.

Đáp án A.

Ví dụ 2: Thanh kim loại AB dài 20 cm kéo trượt đều trên hai thanh ray kim loại nằm ngang như hình vẽ. Các dây nối nhau bằng điện trở \(R = 3\,\,\Omega .\) Vận tốc của thanh AB là 12 m/s. Hệ thống đặt trong từ trường đều có B=0,4T, \(\overrightarrow B \)  vuông góc với mạch điện.

1. Tìm suất điện động cảm ứng trong khung.

A. 0,48 V.                        B. 0,96 V.                          

C. 0,83 V.                          D. 0,69 V.

2. Cường độ dòng điện cảm ứng và cho biết chiều?

A. \({{\mathop{\rm I}\nolimits} _C} = 0,32\,\,\left( A \right)\) và chiều từ A đến B.                  B. \({{\mathop{\rm I}\nolimits} _C} = 0,32\,\,\left( A \right)\) và chiều từ B đến A.

C. \({{\mathop{\rm I}\nolimits} _C} = 0,23\,\,\left( A \right)\) và chiều từ A đến B.                  D. \({{\mathop{\rm I}\nolimits} _C} = 0,23\,\,\left( A \right)\) và chiều từ B đến A.

Lời giải:

1. Suất điện động cảm ứng trong thanh:

\({e_C} = 0,96V\)

Đáp án B.

2. Dòng điện trong mạch:  \({{\mathop{\rm I}\nolimits} _C} = 0,32\,\,\left( A \right)\)

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

Đáp án A.

 

...

---Để xem tiếp nội dung các bài tập phần Ví dụ minh họa, các em vui lòng đăng nhập vào trang hoc247.net để xem online hoặc tải về máy tính---

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Chuyên đề Bài toán xác định suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• Tóm tắt kiến thức và công thức chương 1 Điện tích- Điện tích trường môn Vật lý 11

• Bài tập tổng hợp Điện tích- Điện trường hay và khó Vật lý 11

• Bài tập tổng hợp nâng cao Điện tích- Định luật Culong Vật lý 11

Chúc các em học tập tốt !