Lý thuyết Suất điện động cảm ứng (mới 2023 + Bài Tập) - Vật lí 11

Lý thuyết Vật lí 11 Bài 24: Suất điện động cảm ứng

Bài giảng Vật lí 11 Bài 24: Suất điện động cảm ứng

1. Suất điện động cảm ứng trong mạch kín

- Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.

- 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.

$e_c=-\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}$

2. Quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luật Len-xơ

- Trước hết mạch kín (C) phải được định hướng. Dựa vào chiều đã chọn trên (C), ta chọn chiều pháp tuyến dương để tính từ thông qua mạch kín.

+ Nếu Φ tăng thì e_c < 0: Chiều của suất điện động cảm ứng (chiều của dòng điện cảm ứng) ngược chiều với chiều của mạch.

+ Nếu Φ giảm thì e_c > 0: Chiều của suất điện động cảm ứng (chiều của dòng điện cảm ứng) là chiều của mạch.

- Bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ là quá trình chuyển hoá cơ năng thành điện năng.

Trắc nghiệm Vật lí 11 Bài 24: Suất điện động cảm ứng

Câu 1. Trong khoảng thời gian Δt, từ thông qua một mạch kín biến thiên một lượng ΔΦ. Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong một mạch kín là

A. $e_c=\left|\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}\right|$

B. $e_c=\left|\Delta \Phi .\Delta t\right|$

C. $e_c=\left|\frac{\Delta t}{\Delta \Phi }\right|$

D. $e_c=-\left|\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}\right|$

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Trong khoảng thời gian Δt, từ thông qua một mạch kín biến thiên một lượng ΔΦ. Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong một mạch kín là $e_c=\left|\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}\right|$

Câu 2. Một vòng dây dẫn được đặt trong một từ trường đều, rộng sao cho mặt phẳng của vòng dây vuông góc với đường cảm ứng. Trong vòng dây xuất hiện một suất điện động cảm ứng nếu

A. nó được chuyển động tịnh tiến dọc theo đường cảm ứng từ.

B. nó được quay xung quanh trục vuông góc với đường cảm ứng từ.

C. nó được quay xung quanh một trục trùng với đường cảm ứng từ.

D. nó được chuyển động tịnh tiến theo phương vuông góc với từ trường.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

A – sai, cách này không làm thay đổi từ thông qua vòng dây.

B -  đúng

C – sai, cách này không làm thay đổi từ thông qua vòng dây.

D – sai, cách này không làm thay đổi từ thông qua vòng dây.

Câu 3: Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với

A. cường độ dòng điện.

B. tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó.

C. thuận theo thời gian.

D. hiệu điện thế qua vòng dây.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Độ lớn của suất điện động cảm ứng được biểu diễn theo công thức $e_c=\left|\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}\right|$ tức là độ lớn này tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch kín đó.

Câu 4: Bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ là quá trình chuyển hóa

A. cơ năng thành điện năng.

B. cơ năng thành quang năng.

C. cơ năng thành nhiệt năng.

D. cơ năng thành hóa năng.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ là quá trình chuyển hóa cơ năng thành điện năng. Vì trong hiện tượng cảm ứng điện từ để tạo ra sự biến thiên từ thông qua mạch (C), phải có ngoại lực tác dụng vào (C) và ngoại lực này sinh ra công cơ học. Công cơ học này làm xuất hiện suất điện động cảm ứng trong mạch, nghĩa là đã tạo ra điện năng.

Câu 5. Phát biểu nào sau đây không đúng? Suất điện động cảm ứng trong một mạch

A. có thể tồn tại mà không sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch đó.

B. chỉ xuất hiện khi có từ thông qua mạch.

C. tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch.

D. chỉ xuất hiện khi có sự biến thiên từ thông qua mạch.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

+ Khi từ thông qua một mạch kín (C) biến thiên thì trong mạch kín đó xuất hiện suất điện động cảm ứng và do đó tạo ra dòng điện cảm ứng.

+ Suất điện động cảm ứng có giá trị cho bởi: $e_c=-\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}$

Dấu (-) trong công thức là để phù hợp với định luật Len-xơ.

∆Φ là độ biến thiên từ thông qua mạch (C) trong thời gian ∆t.

+ Nếu mạch có N vòng dây giống nhau thì: $e_c=-N\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}$

+ Suất điện động cảm ứng trong một mạch có thể tồn tại mà không sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch đó trong trường hợp mạch hở.

Câu 6. Đại lượng $\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}$ được gọi là

A. tốc độ biến thiên của từ thông.

B. lượng từ thông đi qua diện tích S.

C. suất điện động cảm ứng.

D. độ biến thiên của từ thông.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Đại lượng $\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}$ được gọi là tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch kín.

Câu 7. Một nam châm thẳng có từ trường hướng vào lòng ống dây. Trong trường hợp nào dưới đây suất điện động trong ống dây lớn nhất?

A. Nam châm tiến lại gần ống dây với tốc độ v.

B. Ống dây tiến lại gần nam châm với tốc độ v.

C. Nam châm và ống dây tiến ra xa với tốc độ v.

D. Nam châm và ống dây tiến lại gần nhau với tốc độ v.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Nam châm và ống dây tiến lại gần nhau với tốc độ v, nghĩa là chúng chuyển động ngược chiều nhau, do đó vận tốc tương đối của chúng là 2v làm từ thông biến thiên nhanh nhất, suất điện động trong ống dây lớn nhất.

Câu 8. Suất điện động trong mạch kín có biểu thức

A. $e_c=-\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}$

B. $e_c=-\frac{\Delta t}{\Delta \Phi }$

C. $e_c=\left|\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}\right|$

D.  $e_c=\left|\frac{\Delta t}{\Delta \Phi }\right|$

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Suất điện động cảm ứng trong một mạch kín là $e_c=-\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}$

Độ lớn suất điện động cảm ứng trong một mạch kín là $e_c=\left|\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}\right|$

Câu 9: Một khung dây phẳng diện tích 20 cm² gồm 100 vòng đặt trong từ trường đều B = 2.10^-4 T, véc tơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung một góc 30⁰. Người ta giảm đều từ trường đến 0 trong khoảng thời gian 0,01 s. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung trong thời gian từ trường biến đổi:

A. 10^-3 V.

B. 2.10^-3 V.

C. 3.10^-3 V.

D. 4.10^-3 V.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

+ Ta có: véc tơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung một góc 30^{0 $\Rightarrow \alpha ={60}^0$}

+ Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung trong thời gian từ trường biến đổi:

 $e_c=-N.\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}=-N.\frac{\left(B-B_0\right).S.\cos \alpha }{\Delta t}$

 $=-100.\frac{\left(0-{2.10}^{-4}\right){\mathrm{.20.10}}^{-4}.\cos {60}^0}{0,01}={2.10}^{-3}V$

Câu 10: Một khung dây cứng phẳng diện tích 25 cm² gồm 10 vòng dây, đặt trong từ trường đều, mặt phẳng khung vuông góc với các đường cảm ứng từ. Cảm ứng từ biến thiên theo thời gian như đồ thị hình vẽ. Tính độ lớn độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ t = 0 đến t = 0,4s?

 

A. ΔΦ = 4.10^-5 Wb.

B. ΔΦ = 5.10^-5 Wb.

C. ΔΦ = 6.10^-5 Wb.

D.ΔΦ = 7.10^-5 Wb.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

+ Ta có: véc tơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung một góc 90^{0 $\Rightarrow \alpha =0^0$}

+ Độ lớn độ biến thiên từ thông qua khung dây là:

 $\Delta \Phi =N.\left|\left(B-B_0\right).S.\cos \alpha \right|$

 $=10.\left|\left(0-2,{4.10}^{-3}\right){\mathrm{.25.10}}^{-4}.\cos 0^0\right|={6.10}^{-5}Wb$

Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Vật lí lớp 11 đầy đủ, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 25: Tự cảm

Lý thuyết Bài 26: Khúc xạ ánh sáng

Lý thuyết Bài 27: Phản xạ toàn phần

Lý thuyết Bài 28: Lăng kính

Lý thuyết Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính