§24. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG

A. TÓM TẮT LÝ THIẾT

• Khi từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch kín đó xuất hiện suất điện động gọi là suất điện động cảm ứng và do đó tạo ra dòng điện cảm ứng.

• Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó ;

$\xi _{C}$ = - $\large \frac{\Delta \phi }{\Delta t}$

Xét về độ lớn $\xi _{C}$ = $\large \mid \frac{\Delta \phi }{\Delta t}\mid$

+ $\large \frac{\Delta \phi }{\Delta t}$: Độ biến thiên của từ thông qua mạch trong một đơn vị thời gian.

+ Dấu “-” để phù hợp với định luật Lenz

+ Nếu mạch kín có n vòng dây thì $\xi _{C}$ = n$\large \mid \frac{\Delta \phi }{\Delta t}\mid$

B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

1. Phát biểu các định nghĩa:

- Suất điện động cảm ứng;

- Tốc độ biến thiên từ thông.

Giải

• Khi từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch kín đó xuất hiện suất điện động gọi là suất điện động cảm ứng và do đó tạo ra dòng điện cảm ứng.

• Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó

$\xi _{C}$ = $\large \frac{-\Delta \phi }{\Delta t}$

Xét về độ lớn $\xi _{C}$ = $\large \mid \frac{\Delta \phi }{\Delta t}\mid$

+ $\large \frac{\Delta \phi }{\Delta t}$: độ biến thiên của từ thông qua mạch trong một đơn vị thời gian.

+ Dấu “-” để phù hợp với định luật Lenz

+ Nếu mạch kín có n vòng dây thì $\xi _{C}$ = n$\large \mid \frac{\Delta \phi }{\Delta t}\mid$

2. Nêu ít nhất ba ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ.

Giải

Hiện tượng cảm ứng điện từ được ứng dụng trong các máy móc thiết bị sau:

• Máy phát điện (một chiều và xoay chiều)

• Máy biến thế (thay đổi hiệu điện thế của dòng điện xoay chiều)

• Động cơ điện không đồng bộ 3 pha.

3. 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 đổi chiều một lần trong

A. 1 vòng quay.

B. 2 vòng quay

C. $\large \frac{1}{2}$ vòng quay.

D. $\large \frac{1}{4}$ vòng quay.

Giải

Khi khung quay quanh một trục nằm trong mặt phẳng chứa khung trong một từ trường. Lúc này từ thông xuyên qua khung giảm dần sau đó lại tăng dần (một phần tư vòng đầu giảm dần, một phần tư vòng sau tăng dần hoặc ngược lại). Như vậy trong nửa vòng quay, dòng điện cảm ứng trong khung đổi chiều một lần

⇒ Chọn câu C

4. 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 = 2 A và điện trở của mạch r = 5$\Omega$.

Giải

Ta có $\xi _{C}$ = rI = 5.2 = 10V

Mặt khác, $\xi _{C}$ = $\large \mid \frac{\Delta \phi }{\Delta t}\mid$ = $\large \frac{\Delta B}{\Delta t}$.Scos$\alpha$ = $\large \frac{\Delta B}{\Delta t}$.S

(Do khung dây vuông góc với từ trường ⇒ $\alpha$ = 0 ⇒ cos$\alpha$ = 1)

⇒ $\large \frac{\Delta B}{\Delta t}$ = $\large \frac{\xi _{C}}{S}$ = $\large \frac{10}{10^{-2}}$ = $10^{3}$ T/s

Vậy tốc độ biến thiên của từ thông $\large \frac{\Delta B}{\Delta t}$ = $10^{3}$T/s

5. Một khung dây dẫn hình vuông, cạnh a = 10 cm, đặt trong một từ trường đều có vectơ cảm ứng từ $\vec{B}$ vuông góc với mặt khung. Trong khoảng thời gian $\Delta$t = 0,05 s, cho độ lớn của $\vec{B}$ lớn dần từ 0 đến 0,5 T. Xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung.

Giải

(Do khung dây vuông góc với từ trường ⇒ $\alpha$ = 0 ⇒ cos$\alpha$ = 1)

6*. Một mạch kín tròn (C) có bán kính R. Đặt trong từ trường đều, trong đó có vectơ cảm ứng từ $\vec{B}$ 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 $\omega$ không đổi. Xác định suất điện động cảm ứng cực đại xuất hiện trong (C).

Giải

⇒ $\xi _{C}$ = $\xi _{Cmax}$ ⇔ sin$\omega$t = 1 ⇒ $\xi _{Cmax}$ = B.S$\omega$ = $B.\pi R^{2}\omega$

Vậy $\xi _{Cmax}$ = $B.\pi R^{2}\omega$