Công thức tính hiện tượng cảm ứng điện từ  và cách giải các dạng bài tập (2024) chi tiết nhất

Hiện tượng cảm ứng điện từ

1. Từ thông:

- Từ thông: Đại lượng diễn tả số lượng đường sức từ xuyên qua một vòng dây kín (C) ( diện tích S).

Xét một khung dây gồm N vòng có diện tích S, nằm trong một từ trường đều, sao cho đường sức từ $\overrightarrow{B}$ hợp với vector pháp tuyến dương (n→) một góc α. Từ thông Φ là đại lượng được định nghĩa bằng công thức:

Φ = NBS.cos α

Trong đó: Φ: từ thông qua mạch kín

S: diện tích của mạch (m²)

B: cảm ứng từ gửi qua mạch (T)

α = ($\overrightarrow{B}$, n→), n→ là pháp tuyến của mạch kín

N: số vòng dây của mạch kín.

Tùy thuộc vào góc α mà từ thông có thể có giá trị âm hoặc dương:

Khi 0° < α < 90° ⇒ cos α > 0 thì Φ dương

Khi 90° < α < 180° ⇒ cos α < 0 thì Φ âm

Khi α = 90° ⇒ cos α = 0 thì Φ = 0

Khi α = 0° ⇒ cos α = 1 thì Φ_max = BS

Khi α = 180° ⇒ cos α = -1 thì Φ_min = -BS

⇒ -BS ≤ Φ ≤ BS

- Ý nghĩa của từ thông: Từ thông diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó

- Đơn vị: Vê-be (Wb).

2. Hiện tượng cảm ứng điện từ:

Khi có sự biến đổi từ thông qua một mặt giới hạn bởi một mạch kín ( vd: khung dây kín có diện tích S ) thì trong mạch kín xuất hiện một dòng điện cảm ứng.

Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một mạch kín khi có sự biến thiên từ thông qua mạch kín này được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ

3. Xác định chiều dòng điện cảm ứng bằng định luật Len-xơ:

Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong một mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông ba đầu qua mạch kín đó.

4. Suất điện động cảm ứng:

Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng. Kí hiệu : e_c

với ΔΦ : độ biến thiên từ thông qua mạch kín (Wb), ΔΦ = Φ₂ – Φ₁

Δt : thời gian từ thông biến thiên qua mạch (s)

“ – “ : dấu trừ biểu thị định luật Len-xơ

(Độ lớn) suất điện động cảm ứng là đại lượng đặc trưng cho tốc độ biến thiên của từ thông được xác định bởi biểu thức:

( chiều áp dụng định lý Lenxo )

Chú ý: Nếu từ trường từ B₁ đến B₂ thì:

Nếu diện tích vòng dây thay đổi từ S₁ đến S₂ thì :

Nếu góc xoay thay đổi từ α₁ đến α₂ thì:

Cường độ dòng điện cảm ứng qua mạch kín: với R: điện trở khung dây

Bài tập tự luyện

Bài 1: Đâu là khẳng định sai trong các đáp án?

A. Khung dây dạng hình chữ nhật được quay đều trong một từ trường đều quanh một trục đối xứng OO^' song song với các đường cảm ứng từ thì trong khung có dòng điện cảm ứng.

B. Quay đều một khung dây có dạng hình chữ nhật trong từ trường đều quanh một trục đối xứng OO^' song song với các đường cảm ứng từ thì trong khung không có dòng điện cảm ứng.

C. Quay đều từ trường đều quanh một trục đối xứng OO^' vuông góc với các đường cảm ứng từ thì trong khung có xuất hiện dòng điện cảm ứng ở khung dây dạng hình chữ nhật.

D. Quay đầu khung dây trong một từ trường đều quanh trục đối xứng OO^' hợp với các đường cảm ứng từ một góc nhọn thì trong khung dây có dòng điện cảm ứng.

Bài 2: Trong từ trường đều đặt khung ABCD. Cho rằng bên ngoài MNPQ không có từ trường. Khung dây này chuyển động dọc theo 2 đường y . Hãy cho biết khi nào trong khung dây xuất hiện dòng điện cảm ứng?

Bài 3: Người ta dùng khái niệm từ thông để diễn tả

A. số đường sức từ qua một diện tích nào đó.

B. độ mạnh yếu của từ trường.

C. phương của vectơ cảm ứng từ.

D. sự phân bố đường sức từ của từ trường.

Bài 4: Đơn vị từ thông là

A. Tesla (T).

B. Vebe (Wb).

C. Fara (F).

D. Tesla trên mét vuông (T/m²).

Bài 5: Một vòng dây kín, phẳng đặt trong từ trường đều. Trong các yếu tố sau :

I. Diện tích S của vòng dây

II. Cảm ứng từ của từ trường

III. Khối lượng của vòng dây

IV. Góc hợp bởi mặt phẳng của vòng dây và đường cảm ứng từ

Từ thông qua diện tích S phụ thuộc các yếu tố nào?

A. I và II.

B. I, II và III.

C. I và III.

D. I, II và IV.

Bài 6: Độ lớn của từ thông qua diện tích S đặt vuông góc với đường sức từ của từ trường đều có cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$

A. tỉ lệ với số đường sức từ qua một đơn vị diện tích S.

B. tỉ lệ với góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ và vectơ pháp tuyến của diện tích S.

C. tỉ lệ với độ lớn chu vi của diện tích S.

D. tỉ lệ với độ lớn cảm ứng từ B tại nơi đặt diện tích S.

Bài 7: Đặt một khung dây trong từ trường đều sao cho ban đầu mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ. Từ thông qua khung dây sẽ không thay đổi nếu khung dây

A. có diện tích tăng đều.

B. chuyển động tịnh tiến theo một phương bất kì.

C. có diện tích giảm đều.

D. quay quanh một trục nằm trong mặt phẳng của khung.

Bài 8: Trường hợp nào xuất hiện dòng điện cảm ứng trong khung dây phẳng, kín?

A. Tịnh tiến khung dây trong từ trường đều sao cho mặt phẳng khung vuông góc với các đường sức từ.

B. Tịnh tiến khung dây trong từ trường đều sao cho mặt phẳng khung hợp với đường sức từ một góc α.

C. Cho khung quay trong từ trường đều xung quanh một trục cố định vuông góc với mặt phẳng khung.

D. Cho khung quay xung quanh một trục cố định nằm trong mặt phẳng khung và trục này không song song với đường sức từ.

Bài 9: Một khung dây tròn, đặt trong một từ trường đều có mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường cảm ứng từ. Trong các trường hợp sau:

I. Khung dây chuyển động tịnh tiến trong từ trường theo một phương bất kỳ

II. Bóp méo khung dây

III. Khung dây quay quanh một đường kín của nó

Ở trường hợp nào thì xuất hiện dòng điện cảm ứng trong khung dây?

A. I và II.

B. II và III.

C. III và I.

D. I, II và III.

Bài 10: Điều nào sau đây không đúng khi nói về hiện tượng cảm ứng điện từ?

A. Trong hiện tượng cảm ứng điện từ, từ trường có thể sinh ra dòng điện.

B. Dòng điện cảm ứng có thể tạo ra từ từ trường của dòng điện hoặc từ trường của nam châm vĩnh cửu.

C. Dòng điện cảm ứng trong mạch chỉ tồn tại khi có từ thông biến thiên qua mạch.

D. Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín nằm yên trong từ trường không đổi.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 11 khác:

• Lý thuyết Hiện tượng cảm ứng điện từ
• Dạng 1: Chiều dòng điện cảm ứng
• Dạng 2: Từ thông qua một khung dây kín