Nội dung bài viết gồm hai phần:
- Lý thuyết
- Hướng dẫn giải bài tập SGK
A. Lý thuyết
1. Định nghĩa suất điện động cảm ứng
Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.
2. Định luật Fa-ra-đây
Xét biến thiên từ thông $\Delta \phi $ trong thời gian $\Delta t$ trong mạch kín (C) do sự dịch chuyển của mạch.
Công do lực từ tác dụng vào mạch: $\Delta A = i.\Delta \phi $ với i là cường động dòng điện cảm ứng.
Áp dụng định luật Len-xơ, công của ngoại lực sinh ra để gây ra biến thiên từ thông trong mạch là:
$\Delta A' = - \Delta A = - i.\Delta \phi $ (*)
Công $\Delta A'$ chính là giá trị phần năng lượng bên ngoài cung cấp cho mạch:
$\Delta A' = e_{c}.i.\Delta t$ (**)
Trong đó: ec suất điện động cảm ứng (tương tự như điện năng do một nguồn điện sinh ra)
Từ (*) và (**), ta có, suất điện động cảm ứng là: $e_{c} = - \frac{\Delta \phi }{\Delta t}$
Định luật Fa-ra-đây: Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó.
3. Quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luật Len-xơ
Dấu “-” trong công thức suất điện động cảm ứng để phù hợp với định luật Len-xơ.
- Nếu $\phi $ tăng thì ec <0: Chiều của suất điện động cảm ứng ngược với chiều dòng điện trong mạch.
- Nếu $\phi $ giảm thì ec > 0: Chiều của suất điện động cảm ứng là chiều của dòng điện trong mạch.
4. Chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ
Bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ là quá trình chuyển hóa cơ năng thành điện năng.
B. Bài tập & Lời giải
Câu 1: Trang 152 sgk vật lí 11
Phát biểu các định nghĩa:
- Suất điện động cảm ứng;
- Tốc độ biến thiên từ thông.
Xem lời giải
Câu 3: Trang 152 sgk vật lí 11
Phát biểu nào dưới đây là đúng?
Khi một mạch kín phẳng, quay xung quanh một trục nằm trong mặt phẳng chứa mạch trong một từ trường, thì suất điện động cảm ứng đối chiều một lần trong.
A. 1 vòng quay
B. 2 vòng quay
C. $\frac{1}{2}$ vòng quay
D. $\frac{1}{4}$ vòng quay
Xem lời giải
Câu 4: Trang 152 sgk vật lí 11
Một mạch kín hình vuông, cạnh 10 cm , đặt vuông góc với một từ trường đều có độ lớn thay đổi theo thời gian. Tính tốc độ biến thiên của từ trường, biết cường độ dòng điện cảm ứng i = 2A và điện trở của mạch r = 5 $\Omega $.
Xem lời giải
Câu 5: Trang 152 sgk vật lí 11
Một khung dây dẫn hình vuông, cạnh a = 10cm, đặt cố định trong một từ trường đều có vec tơ cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ vuông góc với mặt khung. Trong khoảng thời gian t = 0,05s, cho độ lớn của $\overrightarrow{B}$ tăng đều từ 0 đến 0,5 T. Xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung.
Xem lời giải
Câu 6*: Trang 152 sgk vật lí 11
Một mạch kín tròn C bán kính R, đặt trong từ trường đều, trong đó vectơ cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ lúc đầu có hướng song song với mặt phẳng chứa C (Hình 24.4). Cho C quay đều xung quanh trục $\Delta $ cố định đi qua tâm của C và nằm trong mặt phẳng chứa C ; tốc độ quay là không đổi.
Xác định suất điện động cảm ứng cực đại xuất hiện trong C.