Học tốt Vật lí 11 bài 24: Suất điện động cảm ứng

A/ Kiến thức cơ bản
1. Suất điện động cảm ứng trong mạch kín:
Là suất điện động sinh ra dòng diện cảm ứng Ф trong mạch kín.
2. Định luật Fa-ra-đây:
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.
|e_c| =

B/ TRẢ LỜI CÂU HỎI C1, C2, C3 SGK VẬT LÝ 11 BÀI 24
C1. a) Nhắc lại định nghĩa suất điện động của một nguồn điện.
b) Trong các sơ đồ mạch điện, nguồn điện lí tưởng một chiều được kí hiệu như hình a. Ngoài ra, nguồn điện còn được kí hiệu như hình b, trong đó, điểm ngọn của mũi tên chỉ vào cực dương của nguồn; chiều mũi tên được gọi là chiều của suất điện động. Tính U_AB theo sơ đồ c.
c) Tính U_CD theo sơ đồ hình 24.1d SGK.
d) Tính U_AB theo sơ đồ hình 24.1e SGK với một nguồn có r ≠ 0.
e) Nhắc lại biểu thức của điện năng do một nguồn điện sản ra trong một khoảng thời gian Δt.

Giải:
a) Định nghĩa suất điện động của một nguồn điện:
Là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và được đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi dịch chuyển một điện tích dương q ngược chiều điện trường và độ lớn của điện tích q đó.
b) Tính U_AB

Trong sơ đồ hình 24.1c                              
r_i = E - U_AB   
=> 0 = E - U_AB    (r = 0)
=> U_AB = E
c) Trong sơ đồ hình 24.1d

ri = E – U_DC   
=> 0 = E – U_DC    (r = 0)
=>
d) 
ri =    
=> 0 = E – U_AB    (r = 0)
=> U_AB= E  - r.i
e) Điện năng do một nguồn điện sản ra trong một khoảng thời gian Δt.
A = E.I.∆t

C2. Nghiệm lại rằng, trong công thức |e_c|=
Giải:
Trong công thức: |e_c|=
Đơn vị của |e_c| là Vôn (V)
Đơn vị của  là
Ta có: I =  => (1Ampe)1A =
Và F = q.e => (1Niutơn) 1N =
* B =  => (1Tesla) 1T =  =  =  
* Ф = B.S.cosα => (1Vebe) 1Wb =T.m²
=>  =  =  = V
Vậy đơn vị của là   hay Vôn (V).
C.3. Xác định chiều của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín (C) trên hình 24.2 khi nam châm:

a) Đi xuống.
b) Đi lên.
Giải:

- Trong hình 24.2a, nam châm đi xuống, tăng, chiều của suất điện động cảm ứng (chiều của dòng điện câm ứng) ngược chiều của mạch.
- Trong hình 24.2b, nam châm đi lên, Ф giảm, chiều của dòng điện cảm ứng cùng chiều của mạch.

C/ TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 11 BÀI 24 TRANG 152
1. Phát biểu các định nghĩa:
- Suất điện động cảm ứng;
- Tốc độ biến thiên từ thông.
Trả lời:
Phát biểu các định nghĩa:
- Suất điện động cảm ứng: là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.
- Tốc độ biến thiên từ thông:
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

2. Nêu ít nhất ba ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ.
Trả lời:
Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ:
Trong máy phát điện để tạo ra dòng điện xoay chiều.
Trong máy biến thế để biến đổi hiệu điện thế của dòng điện xoay chiều.
Trong các động cơ điện.

3. Phát biểu nào dưới đây là đúng?
Khi một mặt 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 1 lần trong
A. Một vòng quay.
B. 2 vòng quay.
C.  vòng quay.
D.  vòng quay.
Trả lời:
Đáp án: C

4. Một mạch kín hình vuông cạnh 10cm, 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 = 5Ω.
Trả lời:
Suất điện động cảm ứng
|e_c|= = = r.i
Tốc độ biến thiên của từ trường
= =  = 10³ (T/s)
5. Một khung dây dẫn hình vuông cạnh a =10cm, đặt cố định trong một từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vectơ  vuông góc với mặt khung. Trong khoảng thời gian Δt = 0,05s; cho độ lớn của tăng từ 0 đến 0,5T. Xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung.
Trả lời:
Suất điện động cảm ứng
|e_c| =  = =   = 0,1 (V)

6. Một mạch kín tròn (C) bán kính R, đặt trong từ trường đều, trong đó vectơ cảm ứng từ B lúc đầu có hướng song song với mặt phẳng chứa (C) (hình 24.4). Cho (C) quay đều xung quanh trục Δ cố định đi qua tâm của (C) và nằm trong mặt phẳng chứa (C); tốc độ quay là ω không đổi.

Xác định suất điện động cảm ứng cực đại xuất hiện trong (C).
Giải:
Lúc ban đầu  và  hợp với nhau một góc
Nên góc quay α = ωt +  => Ф = B.S.cos(ωt + )
Suất điện động cảm ứng
|e_c|= -  = -  = B.Sω.sin(ωt+ )
Vậy e_{c max}= B.S.ω   (Lúc đó:sin (ωt + ) =1)
e_{c max}=B(πR²)ω