BÀI 20 : BÀI TẬP VỀ TỪ TRƯỜNG

(15 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (4 CÂU)

Câu 1: Một dây dẫn có chiều dài 10m được đặt trong từ trường đều có B = 5.10^-2 T. Cho dòng điện có cường độ 10A chạy qua dây dẫn. Xác định lực từ tác dụng lên dây dẫn khi dây dẫn đặt vuông góc với .

Trả lời:

Ta có: =5N

Câu 2: Một dây dẫn có chiều dài 12m được đặt trong từ trường đều có B = 2,5.10^-2 T. Cho dòng điện có cường độ 10A chạy qua dây dẫn. Nếu lực từ tác dụng có độ lớn bằng N. Hãy ác định góc giữa và chiều dòng điện ?

Trả lời:

Ta có:

Câu 3: 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:

Câu 4: Một khung dây tròn bán kính 10 cm gồm 50 vòng dây được đặt trong từ trường đều. Cảm ứng từ hợp với mặt phẵng khung dây một góc 60°. Lúc đầu cảm ứng từ có giá trị bằng 0,05 T. Tìm suất điện động cảm ứng trong khung nếu trong khoảng 0,05 s cảm ứng từ giảm đến 0.

Trả lời:

Từ thông qua khung dây lúc đầu:

Khi thì

2. THÔNG HIỂU (4 CÂU)

Câu 1: Một khung dây dẫn đặt vuông góc với một từ trường đều, cảm ứng từ B có độ lớn biến đổi theo thời gian. Tính suất điện động cảm ứng và tốc độ biến thiên của cảm ứng từ, biết rằng cường độ dòng điện cảm ứng là I_C = 0,5 A, điện trở của khung là R = 2 Ω và diện tích của khung là S = 100 cm².

Trả lời:

Ta có, suất điện động cảm ứng là:

Tốc độ biến thiên của cảm ứng từ là:

Câu 2: Một ống dây hình trụ dài gồm 10³ vòng dây, diện tích mỗi vòng dây S = 100 cm². Ống dây có điện trở R = 16 Ω, hai đầu nối đoản mạch và được đặt trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ song song với trục của ống dây và có độ lớn tăng đều 10^-2 T/s. Tính công suất tỏa nhiệt của ống dây.

Trả lời:

Ta có:

Công suất toả nhiệt của ống dây là:

Câu 3: Một thanh dẫn điện dài 1 m, chuyển động trong từ trường đều có véc - tơ cảm ứng từ vuông góc với thanh và B = 0,4 T với vận tốc 2 m/s, vuông góc với thanh, tạo với véc - tơ cảm ứng từ một góc θ = 45°. Nối hai đầu thanh với một điện trở R = 0,2 Ω thành mạch kín thì cường độ dòng điện qua điện trở bằng bao nhiêu ?

Trả lời:

Suất điện động xuất hiện ở hai đầu thanh là

|e| = B.l.v.sinα = 0,4.1.2.sin45° = V.

Cường độ dòng điện qua điện trở là

Câu 4: Một khung dây phẳng diện tích 20 cm², gồm 50 vòng đặt trong từ trường đều.Véc - tơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẳng khung dây một góc α = π/6 và có độ lớn bằng 2.10^-4 T. Người ta làm cho từ trường giảm đều đến không trong khoảng thời gian 0,01s. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong thời gian từ trường biến đổi là bao nhiêu ?

Trả lời:

Ta có:

Φ_truoc = N.B.S.cosα = 50.2.10^-4.20.10^-4.cos60° = 10^-5 Wb

Φ_sau = 0

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây là:

3. VẬN DỤNG (5 CÂU)

Câu 1: Một mạch dao động gồm cuộn dây có độ tự cảm 0,2 H và tụ điện có điện dung 10 μF thực hiện dao động điện từ tự do. Biết cường độ dòng điện cực đại trong mạch dao động là 0,012 A. Khi cường độ dòng điện tức thời trong mạch là 0,01 A thì điện áp tức thời giữa hai bản tụ có độ lớn là bao nhiêu ?

Trả lời:

Ta có:

Khi cường độ dòng điện tức thời trong mạch là 0,01 A thì điện áp tức thời giữa hai bản tụ có độ lớn là :

Câu 2: Một vòng dây dẫn phẳng có diện tích S = 160 cm² được đặt vuông góc với cảm ứng từ trong một từ trường đồng nhất nhưng có độ lớn tăng đều với tốc độ 0,020 T/s (hình 3.3 )

a) Tìm độ lớn suất điện động cảm ứng trong vòng dây.

b) Biết tổng điện trở của mạch là 5,0 , tính cường độ của dòng điện cảm ứng trong vòng dây.

Trả lời:

a) Theo đề bài, diện tích vòng dây không đổi, từ thông biến thiên là do cảm ứng từ biến thiên.

Ta có:

b) Cường độ của dòng điện cảm ứng là :

Câu 3: Đoạn dây dẫn MN ở dưới dây dài 0,20 m đang bị kéo về bên phải với tốc độ 2,0 m/s. Biết B = 1,2 T, điện trở của MN là 100, bỏ qua điện trở các phần còn lại của mạch điện. Tìm lực cần thiết để kéo thanh ở tốc độ không đổi này (bỏ qua ma sát).

Trả lời:

Ta áp dụng công thức:

Lực cần thiết để kéo thanh ở tốc độ không đổi này là:

Câu 4: Hai dây dẫn rất dài song song cách nhau 0,4m trong không khí, mỗi dây mang dòng điện 6,0A. Biết độ lớn cảm ứng từ do một dây dẫn thẳng dài mang dòng điện I tạo ra ở vị trí cách trục dây dẫn một khoảng r là , với B tính bằng tesla (T), r tính bằng m và I tính bằng A. Lực từ do dòng điện này tác dụng lên một mét của dòng điện kia là bao nhiêu ?

Trả lời:

Tại vị trí đặt dòng điện 2, dòng điện ở dây 1 có cảm ứng từ là :

Đoạn dòng điện 2 có chiều dài l chịu tác dụng của lực từ do từ trường của dòng điện 1 gây ra là:

4. VẬN DỤNG CAO (2 CÂU)

Câu 1: Một máy phát điện gồm n tổ máy có cùng công suất P, điện năng sản xuất ra được truyền đến nơi tiêu thụ với hiệu suất H. Hỏi nếu khi chỉ còn một tổ máy thì hiệu suất H’ bằng bao nhiêu (tính theo n và H) ? Coi điện áp U đưa lên đường dây là như nhau.

Trả lời:

Khi có n tổ máy, hiệu suất (1)

Với (2)

Khi còn 1 tổ máy thì (3)

Với (4)

Từ (1) và (3) được: (5)

Từ (2) và (4) được: (6)

Từ (5) và (6) ta có:

Câu 2: Điện năng được truyền từ nơi phát đến một khu dân cư bằng đường dây một pha với hiệu suất truyền tải lúc đầu là 90%. Coi hap phí điện năng chỉ do toả nhiệt trên đường dây và không vượt quá 20%. Nếu công suất sử dụng điện của khu dân cư này tăng thêm 20% nhưng giữ nguyên điện áp ở nơi phát thì hiệu suất truyền tải điện năng trên chính đường dây khi đó bằng bao nhiêu ?

Trả lời:

Ta biết rằng công suất hao phí vì nhiệt trên đường dây truyền tải :

.

Để biến đổi cho đơn giản, đặt các đại lượng không biến thiên , nên được biểu thức thư gọn .

Lúc đầu, hiệu suất truyền tải là 90%, tức mất mát 10% nên : suy ra .

Về sau, khi công suát sử dụng tăng lên 20% ta có :

Mà nên

Hay

Giải phương trình bậc hai ở trên bằng máy tính được : và

Ta có :

Nếu thì H₂ = 12,3 % ( loại vì hao phí < 20%, tức H > 80%).

Nếu thì H₂ = 87,7 % (thoả mãn)