BÀI 18: ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

(15 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (4 CÂU)

Câu 1: Em hãy trình bày cấu tạo của máy biến áp?

Trả lời:

Máy biến áp gồm hai cuộn dây có số vòng khác nhau quấn trên một lõi kín.

Lõi thường làm bằng các lá sắt hoặc thép mỏng pha silicon, ghép cách điện với nhau để giảm hao phí điện năng do dòng điện Foucault.

Các cuộn dây gồm nhiều vòng thường làm bằng đồng, có phủ lớp cách điện.

Cuộn sơ cấp là cuộc được nối với nguồn điện xoay chiều.

Cuộn thứ cấp được nối với tải tiêu thụ điện năng.

Câu 2: Em hãy nêu hoạt động của máy biến áp như thế nào?

Trả lời:

Hoạt động của máy biến áp dựa trên hiện tượg cảm ứng điện từ. Dòng điện xoay chiều chạy trong cuộn sơ cấp gay ra từ thông biến thiên qua cuộn thứ cấp, làm xuất hiện trong cuộn thứ cấp một suất điện động xoay chiều thay đổi theo thời gian. Khi đó, nếu đo điện áp xoay chiều u₂ ở hai đầu cuộn thứ cấp thì thu được giá trị của nó thay đổi theo thời gian tương ứng. Nếu mạch thứ cấp kín thì có dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp.

Câu 3: Em hãy kể tên các ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ có thể áp dụng vào cuộc sống ?

Trả lời:

- Đèn huỳnh quang. Các hệ thống chiếu sáng được sử dụng phổ biến nhất trong gia đình và các tòa nhà thương mại đó là hệ thống chiếu sáng bằng đèn huỳnh quang. ...

- Quạt điện. Quạt điện và các hệ thống làm mát khác sử dụng động cơ điện. ...

- Máy phát điện. ...

- Tàu đệm từ

Câu 4: Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? Cho ví dụ ?

Trả lời:

Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

Ví dụ:

Làm thí nghiệm, đưa một cực của nam châm lại gần cuộn dây dẫn thì kim điện kế bị lệch đi, chứng tỏ trong cuộn dây xuất hiện dòng điện. Hiện tượng xuất hiện dòng điện như trên gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

2. THÔNG HIỂU (4 CÂU)

Câu 1: Đặt một thanh nam châm thẳng ở gần một khung dây kín ABCD như hình vẽ. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong trường hợp đưa nam châm lại gần khung dây.

Trả lời:

Khi đưa nam châm lại gần khung dây (từ trường của nam châm có hướng (véc tơ từ thông qua khung dây tăng, dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây gây ra từ trường cảm ứng ngược chiều với từ trường ngoài véc tơ (để chống lại sự tăng của từ thông qua khung dây) nên dòng điện cảm ứng chạy trên cạnh AB theo chiều từ B đến A (xác định nhờ quy tắc nắm tay phải ).

Câu 2: Hãy xác định các cực của nam châm trong các trường hợp sau :

Trả lời:

a) S bên trái còn N bên phải

b) N bên trái còn S bên phải

c) N bên trái còn S bên phải

d) N bên trái còn S bên phải

Câu 3: Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây kín ABCD, biết rằng cảm ứng từ B đang giảm dần.

Trả lời:

+ Vì cảm ứng từ B đang giảm nên từ thông giảm, do đó cảm ứng từ phải cùng chiều với cảm ứng từ

+ Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng có chiều cùng với chiều kim đồng hồ.

Câu 4: Hãy xác định các cực của nam châm trong các trường hợp sau :

Trả lời:

Hình a): N ở trên còn S ở dưới

Hình b): N ở trên còn S ở dưới.

Câu 5: Đặt một thanh nam châm thẳng ở gần một khung dây kín ABCD như hình vẽ. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong trường hợp kéo nam châm ra xa khung dây.

Trả lời :

Khi đưa nam châm ra xa khung dây, từ thông qua khung dây giảm, dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây gây ra từ trường cảm ứng cùng chiều với từ trường ngoài (để chống lại sự giảm của từ thông qua khung dây) nên dòng điện cảm ứng chạy trên cạnh AB theo chiều từ A đến B.

3. VẬN DỤNG (4 CÂU)

Câu 1: Một khung dây phẵng diện tích 20 cm², gồm 10 vòng được đặt trong từ trường đều. Véc tơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẵng khung dây góc 30° và có độ lớn bằng 2.10^-4 T. Người ta làm cho từ trường giảm đều đến 0 trong thời gian 0,01 s. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong thời gian từ trường biến đổi.

Trả lời:

Ta có:

Câu 2: Một ống dây hình trụ dài gồm N = 1000 vòng dây, diện tích mỗi vòng dây S = 100 cm². Ống dây có R = 16 Ω, hai đầu nối đoản mạch và được đặt trong từ trường đều: vectơ cảm ứng từ →BB→ song song với trục của hình trụ và độ lớn tăng đều 0,04 T/s. Tính dòng điện cảm ứng trong ống dây.

Trả lời:

Độ lớn suất điện động trong khung dây:

Dòng điện cảm ứng trong ống dây :

Câu 3: Một khung dây phẳng diện tích 20 cm², gồm 10 vòng được đặt trong từ trường đều. Véc tơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẳng khung dây góc 30^o và có độ lớn bằng 2.10^-4 T. Người ta làm cho từ trường giảm đều đến 0 trong thời gian 0,01 s. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong thời gian từ trường biến đổi.

Trả lời:

Ta có:

Câu 4: Một vòng dây diện tích S = 100 cm² nối vào tụ điện có điện dung C = 200 mF, được đặt trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây, có độ lớn tăng đều 5.10^-2 T /s. Tính điện tích tụ điện.

Trả lời:

Ta có:

Điện tích tụ điện là:

4. VẬN DỤNG CAO (2 CÂU)

Câu 1: Một cuộng dây dẫn dẹt hình tròn gồm N vòng , mỗi vòng có bán kính 10cm. Mỗi mét dài của dây có điện trở R_o = 0,5Ω. Cuộn dây được đặt trong từ trường đều, véc tơ cảm ứng từ vuông góc với các mặt phẳng chứa vòng dây và có độ lớn B = 0,001T giảm đều đến 0 trong 0,01s. Tính cường độ dòng điện xuất hiện trong cuộn dây đó.

Trả lời:

Từ thông lúc đầu qua N vòng dây:

Từ thông lúc sau qua N vòng dây:

Độ biến thiên từ thông:

Độ lớn suất điện động:

Chiều dài của N vòng dây dẫn hình tròn:

Điện trở tổng cộng của cuộn dây:

Dòng điện chạy trong mạch là:

Vì

Câu 2: Một dây dẫn bằng đồng, tiết diện đều được uốn thành một vòng tròn đường kính d = 40cm. Thả vòng rơi trong một từ trường đều có cảm ứng từ B biến thiên theo độ cao H theo quy luật B = B_o(1+aH) với B_o = 0,2T và a = 0,8. Giả thiết trong khi rơi mặt phẳng vòng dây luôn nằm ngang. Tìm vận tốc rơi đều của vòng dây? Bỏ qua sức cản của không khí. Cho biết khối lượng riêng và điện trở suất của đồng lần lượt là D = 8,9.10³kg/m³; ρ = 1,7.10^-8Ωm.

Trả lời:

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây có độ lớn là :

(với là vận tốc rơi đều của vòng dây)

Dòng điện chạy trong vòng dây là : (1) ( với và S là tiết diện dây dẫn)

Khi vòng dây rơi đều, động năng của nó không thay đổi, do đó độ biến thiên thế năng bằng nhiệt lượng toả ra của vòng dòng. Ta có : (2)

( với là độ cao mà vòng rơi được trong thời gian t).

Vì nên từ (2) ta có : mgv = I² R.

Thay (1) vào (3) ta được : ( với )

Thay số ta được V = 5,9 m/s