Chúng ta đều biết rằng: Dòng điện gây ra từ trường . Vậy, ngược lại, trong điều kiện nào thì từ trường sẽ gây ra dòng điện ? Đây cũng là câu hỏi do nhà Vật lý học Fa-ra-đây đã đặt ra .
Nội dung bài học mới - Bài 23: Từ thông và cảm ứng điện từ sẽ giúp các em trả lời cho câu hỏi trên, mời các em cùng nghiên cứu nhé. Chúc các em học tốt !
Từ thông qua một diện tích S đặt trong từ trường đều:
\(\phi = BScos\alpha \)
Với \(\alpha \) là góc giữa pháp tuyến \(\mathop n\limits^ \to \) và \(\mathop B\limits^ \to \).
Trong hệ SI đơn vị từ thông là vêbe (Wb).
\(1Wb{\rm{ }} = {\rm{ }}1T.1{m^2}.\)
a) Thí nghiệm 1
Cho nam châm dịch chuyển lại gần vòng dây kín (C) ta thấy trong mạch kín (C) xuất hiện dòng điện.
b) Thí nghiệm 2
Cho nam châm dịch chuyển ra xa mạch kín (C) ta thấy trong mạch kín (C) xuất hiện dòng điện ngược chiều với thí nghiệm 1.
c) Thí nghiệm 3
Giữ cho nam châm đứng yên và dịch chuyển mạch kín (C) ta cũng thu được kết quả tương tự.
d) Thí nghiệm 4
Thay nam châm vĩnh cửu bằng nam châm điện. Khi thay đổi cường độ dòng điện trong nam châm điện thì trong mạch kín (C) cũng xuất hiện dòng điện.
a) Tất cả các thí nghiệm trên đều có một đạc điểm chung là từ thông qua mạch kín (C) biến thiên. Dựa vào công thức định nghĩa từ thông, ta nhận thấy, khi một trong các đại lượng B, S hoặc \(\alpha \) thay đổi thì từ thông \(\phi \) biến thiên.
b) Kết quả của thí nghiệm chứng tỏ rằng:
Mỗi khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên thì trong mạch kín (C) xuất hiện một dòng điện gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua mạch kín biến thiên
Định luật Len-xơ: Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua mạch kín.
Phát biểu khác của định luật Len-xơ: Khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên do kết quả của một chuyển động nào đó thì từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói trên
Một bánh xe kim loại có dạng một đĩa tròn quay xung quanh trục O của nó trước một nam châm điện. Khi chưa cho dòng điện chạy vào nam châm, bánh xe quay bình thường. Khi cho dòng điện chạy vào nam châm bánh xe quay chậm và bị hãm dừng lại.
Một khối kim loại hình lập phương được đặt giữa hai cực của một nam châm điện. Khối ấy được treo bằng một sợi dây một đầu cố định; trước khi đưa khối vào trong nam châm điện, sợi dây treo được xoắn nhiều vòng. Nếu chưa có dòng điện vào nam châm điện, khi thả ra khối kim loại quay nhanh xung quanh mình nó.
Nếu có dòng điện đi vào nam châm điện, khi thả ra khối kim loại quay chậm và bị hãm dừng lại.
Ở các thí nghiệm trên, khi bánh xe và khối kim loại chuyển động trong từ trường thì trong thể tích của chúng xuất hiện dòng điện cảm ứng – những dòng điện Fu-cô.
Theo định luật Len-xơ, những dòng điện cảm ứng này luôn có tác dụng chống lại sự chuyển dời, vì vậy khi chuyển động trong từ trường, trên bánh xe và trên khối kim loại xuất hiện những lực từ có tác dụng cản trở chuyển động của chúng, những lực ấy gọi là lực hãm điện từ.
Mọi khối kim loại chuyển động trong từ trường đều chịu tác dụng của những lực hãm điện từ. Tính chất này được ứng dụng trong các bộ phanh điện từ của những ôtô hạng nặng.
Dòng điện Fu-cô gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun – Len-xơ trong khối kim loại đặt trong từ trường biến thiên. Tính chất này được ứng dụng trong các lò cảm ứng để nung nóng kim loại.
Trong nhiều trường hợp dòng điện Fu-cô gây nên những tổn hao năng lượng vô ích. Để giảm tác dụng của dòng Fu-cô, người ta có thể tăng điện trở của khối kim loại.
Dòng Fu-cô cũng được ứng dụng trong một số lò tôi kim loại
Hãy mô tả và giải thích thí nghiệm Fa-ra-đây
Trong hình 23.2a: Khi đóng mạch điện thì kim điện kế bị “lắc nhẹ” một chút sau đó lại chỉ số 0.
Lí do là trong thời gian đóng mạch điện, dòng điện qua nam châm điện tăng đột ngột từ 0 đến một giá trị xác định nào đó, từ trường do nam châm điện tạo ra tăng nhanh, làm cho từ thông xuyên qua ống dây cũng tăng nhanh, xuất hiện xuất điện động cảm ứng tức thời và tạo ra dòng điện cảm ứng tức thời làm kim điện kết bị lệch.
Khi dòng điện đã ổn định (không đổi) thì từ trường không biến thiên nên dòng điện cảm ứng mất ngay lập tức.
Trong hình 23.2b: Khi thay đổi cường độ dòng điện của nam châm điện bằng cách thay đổi trị số của biôn trở, từ trường của nam châm điện biến thiên làm từ thông xuyên qua ống dây ở phía trên cũng biến thiên, khi đó trong ông dây xuất hiện dòng điện cảm ứng và kim điện kế G bị lệch.
Chú ý: Kim điện kế G chỉ bị lệch trong thời gian điều chỉnh biến trở làm cường độ dòng điện qua nam châm điện biến đổi. Khi không điều chỉnh nữa, từ trường không biến thiên thì dòng điện cảm ứng trong ông dây phía trên cũng mất ngay.
Cho nam châm SN rơi thẳng đứng chui ra mạch kí (C) cố định như hình vẽ. Hãy xác định chiều dòng đện cảm ứng trong (C).
Giai đoạn 1: Nam châm từ trên cao rơi đen sát vòng dây: Vận dụng định luật Len-xơ ta xác định được dòng điện cảm ứng có chiều ngược chiều kim đồng hồ (nếu nhìn vòng dây từ phía trên xuống).
Giai đoạn 2: Nam châm từ mặt phăng vòng dây rơi xuống (ra xa vòng dây): Vận dụng định luật Len-xơ xác định được dòng điện cảm ứng có chiều theo chiều kim đồng hồ (nếu nhìn vòng dây từ phía trên xuống).
Qua bài giảng Từ thông và cảm ứng điện từ này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
Viết được công thức và hiểu được ý nghĩa vật lý của từ thông.
Phát biểu được định nghĩa và hiểu được khi nào thì có hiện tượng cảm ứng điện từ.
Phát biểu được định luật Len-xơ theo những cách khác nhau và biết vận dụng để xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong các trường hợp khác nhau.
Phát biểu được định nghĩa và nêu được một số tính chất của dòng điện Fu-cô..
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 23 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Một vòng dây phẳng giới hạn diện tích \(5c{m^2}\) đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B=0,1T. Mặt phẳng vòng dây tạo thành với \(\overrightarrow B \) một góc 300 . Tính từ thông qua diện tích trên.
Một khung dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B =0,06T sao cho măt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ. Từ thông qua khung dây là \(1,{2.10^{ - 5}}\,Wb\) . Tính bán kính vòng dây.
Một khung dây phẳng giới hạn diện tích S=5cm2 gồm 20 vòng dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B=0,1T sao cho măt phẳng khung dây hợp với vecto cảm ứng từ một góc 600 . Tính từ thông qua diện tích giới hạn bởi khung dây.
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 11 Bài 23để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 147 SGK Vật lý 11
Bài tập 2 trang 147 SGK Vật lý 11
Bài tập 3 trang 147 SGK Vật lý 11
Bài tập 4 trang 147 SGK Vật lý 11
Bài tập 5 trang 147 SGK Vật lý 11
Bài tập 1 trang 188 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 2 trang 188 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 3 trang 188 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 4 trang 188 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 5 trang 188 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 6 trang 188 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 7 trang 189 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 23.1 trang 58 SBT Vật lý 11
Bài tập 23.2 trang 58 SBT Vật lý 11
Bài tập 23.3 trang 59 SBT Vật lý 11
Bài tập 23.9 trang 59 SBT Vật lý 11
Bài tập 23.5 trang 59 SBT Vật lý 11
Bài tập 23.6 trang 59 SBT Vật lý 11
Bài tập 23.7 trang 60 SBT Vật lý 11
Bài tập 23.8 trang 60 SBT Vật lý 11
Bài tập 23.9 trang 60 SBT Vật lý 11
Bài tập 23.10* trang 60 SBT Vật lý 11
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 11 DapAnHay
Một vòng dây phẳng giới hạn diện tích \(5c{m^2}\) đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B=0,1T. Mặt phẳng vòng dây tạo thành với \(\overrightarrow B \) một góc 300 . Tính từ thông qua diện tích trên.
Một khung dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B =0,06T sao cho măt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ. Từ thông qua khung dây là \(1,{2.10^{ - 5}}\,Wb\) . Tính bán kính vòng dây.
Một khung dây phẳng giới hạn diện tích S=5cm2 gồm 20 vòng dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B=0,1T sao cho măt phẳng khung dây hợp với vecto cảm ứng từ một góc 600 . Tính từ thông qua diện tích giới hạn bởi khung dây.
Mạch kín tròn (C) nằm trong cùng mặt phẳng (P) với dòng điện thẳng I như hình vẽ. Hỏi trường hợp nào dưới đây, từ thông qua (C) biến thiên?
Mạch kín (C) không biến dạng trong từ trường đều . Hỏi trong trường hợp nào dưới đây, từ thông qua mạch biến thiên?
Từ thông qua khung dây có diện tích S đặt trong từ trường đều đạt giá trị cực đại khi
Phát biểu nào sau đây không đúng khi nói về từ thông ?
Phát biểu nào sau đây không đúng?
Cho một khung dây có điện tích S đặt trong từ trường đều, cảm ứng từ B , α là góc hợp bởi B và pháp tuyến của mặt phẳng khung dây. Công thức tính từ thông qua S là:
Phát biểu nào sau đây không đúng với định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng ?
Phát biểu các định nghĩa:
- Dòng điện cảm ứng;
- Hiện tượng cảm ứng điện từ;
- Từ trường cảm ứng.
Dòng điện Fu-cô là gì?
Mạch kín (C) không biến dạng trong từ trường đều . Hỏi trong trường hợp nào dưới đây, từ thông qua mạch biến thiên?
A. (C) chuyển động tịnh tiến.
B. (C) chuyển động quay xung quanh một trục cố định vuông góc với mặt phằng chứa mạch
C. (C) chuyển động trong một mặt phẳng vuông góc với .
D. (C) quay xung quanh trục cố định nằm trong mặt phẳng chứa mạch
Mạch kín tròn (C) nằm trong cùng mặt phẳng (P) với dòng điện thẳng I ( Hình 23.8). Hỏi trường hợp nào dưới đây, từ thông qua (C) biến thiên?
A. (C) dịch chuyển trong P lại gần I hoặc ra xa I
B. (C) dịch chuyển trong P với vận tốc song song với dòng I.
C. (C) cố định, dây dẫn thẳng mang dòng I chuyển động tịnh thiến dọc theo chính nó.
D. (C) quay xung quanh dòng điện I.
Xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong các thí nghiệm dưới đây (Hình 23.9).
a) Nam châm chuyển động ( Hình 23.9a)
b) Mạch (C) chuyển động tịnh tiến (Hình 23.9b)
c) Mạch (C) quay (Hình 23.9c)
d) Nam châm quay liên tục (Hình 23.9d)
Chọn câu đúng
Trong khung dây dẫn ABCD được đặt trong từ trường đều như hình 38.7. Coi rằng bên ngoài vùng MNPQ không có từ trường. Khung chuyển động dọc theo hai đường song song x’x , y’y.
Trong khung sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng khi:
A. Khung đang chuyển động ở ngoài vùng MNPQ.
B. Khung đang chuyển động trong vùng MNPQ.
C. Khung đang chuyển động ngoài vào trong vùng MNPQ.
D. Khung đang chuyển động đến gần vùng MNPQ.
Chọn phương án đúng
Từ thông Φ qua một khung dây biến đổi theo thời gian được cho trên hình 38.8. Suất điện động cảm ứng ℰc trong khung.
A. Trong khoảng thời gian 0 → 0,1s là ℰC1 = 3V
B. Trong khoảng thời gian 0,1 → 0,2s là ℰC2 = 6V
C. Trong khoảng thời gian 0,2 → 0,3s là ℰC3 = 9V
D. Trong khoảng thời gian 0 → 0,3s là ℰC4 = 4V
Chọn phương án đúng
Giả sử khung dây mà qua đó từ thông biến thiên như trên hình 38.8 có dạng hình chữ nhật MNPQ (hình 38.9).
Theo định luật Len – xơ thì dòng điện cảm ứng trong khung dây có chiều:
A. MNPQM
B. MQPNM
C. 0 → 0,2s: MNPQ; 0,2 → 0,3s: MQPNM
D. Chưa kết luận được vì chưa biết chiều của \(\vec B\)
Một khung dây dẫn hình chữ nhật kích thước 3cm x 4cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10-4 T. Vectơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung một góc 30°. Tính từ thông qua khung dây dẫn đó.
Một hình vuông cạnh 5cm, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B =4.10-4 T. Từ thông qua hình vuông đó bằng 10 - 6 Wb. Tinh góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ và vectơ pháp tuyến với hình vuông đó.
Một khung dây phẳng, diện tích 20cm2, gồm 10 vòng được dặt trong từ trường đều. Vectơ cảm ứng từ hợp thành với mặt phẳng khung dây một góc π/6 và có độ lớn bằng 2.10 -4T. Người ta làm cho từ trường giảm đều đến không trong khoảng thời gian 0,01s. Tính suất điện dộng cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong thời gian từ trường biến đổi.
Khung dây MNPQ cứng, phảng, diện tích 25cm2, gồm 10 vòng dây. Khung dây được đặt trong từ trường đều. Vectơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung dây và có chiều như trên Hình 38.10a. Cảm ứng từ biến thiên theo thời gian như đường biểu diễn trên Hình 38.10b.
a) Tính độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ lúc t = 0 đến t = 0,4s.
b) Xác định suất điện động cảm ứng trong khung
c) Tìm chiều của dòng điện cảm ứng trong khung
Câu nào dưới đây nói về từ thông là không đúng ?
A. Từ thông qua mặt S là đại lượng xác định theo công thức Φ= B.S.cosα, với α là góc tạo bởi cảm ứng từ B và pháp tuyến n dương của mặt S.
B. Từ thông là một đại lượng vô hướng, có thể dương, âm hoặc bằng không.
C. Từ thông qua mặt S chỉ phụ thuộc diện tích của mặt S, không phụ thuộc góc nghiêng của mặt đó so với hướng của các đường sức từ.
D. Từ thông qua mặt S được đo bằng đơn vị vêbe (Wb) : 1 Wb = 1 T.m2, và có giá trị lớn nhất khi mặt này vuông góc với các đường sức từ.
Câu nào dưới đây nói dòng điện cảm ứng là không đúng ?
A. Là dòng điện xuất hiện trong một mạch kín khi từ thông qua mạch kín đó biến thiên.
B. Là dòng điện có chiều và cường độ không phụ thuộc chiều và tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch kín.
C. Là dòng điện chỉ tồn tại trong mạch kín trong thời gian từ thông qua mạch kín đó biến thiên.
D. Là dòng điện có chiều phụ thuộc chiều biến thiên từ thông qua mạch kín.
Câu nào dưới đây nói về định luật Len-xơ là không đúng ?
A. Là định luật cho phép xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong mạch kín.
B. Là định luật khẳng định dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua mạch kín.
C. Là định luật khẳng định dòng điện cảm ứng xuất hiện khi từ thông qua mạch kín biến thiên do kết quả của một chuyển động nào đó thì từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động này.
D. Là định luật cho phép xác định lượng nhiệt toả ra trong vật dẫn có dòng điện chạy qua.
Câu nào dưới đây nói về dòng điện Fu-cô là không đúng ?
A. Là dòng điện cảm ứng trong khối kim loại cố định trong từ trường đều.
B. Là dòng điện cảm ứng trong khối kim loại chuyển động trong từ trường hoặc được đặt trong từ trường biến thiên theo thời gian.
C. Là dòng điện cảm-ứng trong khối kim loại có tác dụng toả nhiệt theo hiệu ứng Jun - Len-xơ, được ứng dụng trong lò cảm ứng nung nóng kim loại.
D. Là dòng điện cảm ứng trong khối kim loại có tác dụng cản trở chuyển động của khối kim loại trong.
Xác định từ thông qua mặt phẳng diện tích 20 cm2đặt trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ \(\vec B\) hợp với mặt phẳng một góc 30° và có độ lớn là 1,2T. Xác định từ thông qua mặt phẳng này.
A. 2,0.10-3 Wb B. 1,2.10-3Wb
C. 12.10-5 Wb D. 2,0.10-5Wb
Một dây dẫn thẳng dài có dòng điện I được đặt cạnh một khung dây dẫn hình vuông. Từ thông do từ trường của dòng điện I gửi qua mặt của khung dây dẫn sẽ khác 0 trong trường hợp nào dưới đây?
A. Dây dẫn thẳng nằm vuông góc với mặt phẳng của khung dây.
B. Dây dẫn nằm trùng với một cạnh của khung dây.
C. Dây dẫn nằm trùng với một đường chéo của khung dây.
D. Dây dẫn nằm trùng với một đường trung trực chung của hai cạnh đối diện.
Một khung dây dẫn hình chữ nhật không bị biến dạng được đặt trong một từ trường đều \(\vec B\) ở vị trí mặt phẳng khung dây song song với các đường sức từ. Sau đó, cho khung dây quay 90° đến vị trí vuông góc với các đường sức từ. Hãy xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây dẫn
Một thanh nam châm NS được đặt thẳng đứng song song với mặt phẳng chứa vòng dây dẫn (C) và có trục quay O vuông góc với trục của vòng dây như Hình 23.1. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong vòng dây dẫn (C) khi thanh nam châm NS chuyển động :
a) Quay góc 90° để cực Nam (S) của nó tới đối diện với vòng dây dẫn (C).
b) Quay góc 90° để cực Bắc (N) của nó tới đối diện với vòng dây dẫn (C).
c) Quay đều quanh trục O của nó.
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
Câu trả lời của bạn
Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện được xác định bởi biểu thức: F=BIlsinα
A. Đèn (1) sáng ngay lập tức, đèn (2) sáng từ từ
B. Đèn (1) và đèn (2) đều sáng lên ngay
C. Đèn (1) và đèn (2) đều sáng từ từ
D. Đèn (2) sáng ngay lập tức, đèn (1) sáng từ từ
Câu trả lời của bạn
Khí đóng khóa K, đèn 1 sáng lên ngay còn đèn 2 sáng lên chậm hơn đèn 1.
* Giải thích: Khi đóng khóa K, dòng điện qua ống dây tăng lên đột ngột trong khoảng thời gian ngắn (cường độ dòng điện tăng từ 0 – I) làm cho từ trường qua ống dây tăng lên => từ thông qua cuộn dây tăng lên
Trong khoảng thời gian từ thông qua cuộn dây biến thiên sinh ra dòng điện cảm ứng theo định luật Lenxơ, dòng điện cảm ứng có chiều chống lại sự tăng của từ thông => nó làm giảm cường độ dòng điện qua đèn 2, làm đèn 2 sáng chậm hơn đèn 1.
Đáp án cần chọn là: A
Câu trả lời của bạn
Biểu thức xác định độ bội giác của kính lúp khi ngắm chừng ở vô cực là: \({G_\infty } = \frac{{O{C_C}}}{f} = \frac{}{f}\)
A. \(\tan {i_{gh}} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\)
B. \(\tan {i_{gh}} = \frac{{{n_1}}}{{{n_2}}}\)
C. \(\sin {i_{gh}} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\)
D. \(\sin {i_{gh}} = \frac{{{n_1}}}{{{n_2}}}\)
Câu trả lời của bạn
Góc giới hạn được xác định bởi biểu thức: \(\sin {i_{gh}} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\)
Đáp án cần chọn là: C
Một khung dây phẳng giới hạn diện tích S=25cm2, gồm 200 vòng dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B1=0,08T sao cho pháp tuyến của khung dây hợp với vectơ cảm ứng từ một góc 180
a) tính từ thông ban đầu quá diện tích giới hạn bởi khung dây?
b)sau đó giảm cảm ứng từ đến B2=0,04T trong thời gian 20s thì suất điện động cảm ứng trong khung dây là bao nhiêu?
Câu trả lời của bạn
khó quá
Câu trả lời của bạn
Câu trả lời của bạn
- Lực từ tác dụng lên hạt \(\alpha \): \(F=\left| q \right|vB.\sin \alpha =\left| q \right|vB\) (vì \(\alpha ={{90}^{o}}\))
- Vì hạt chuyển động theo quỹ đạo tròn nên lực F đóng vai trò là lực hướng tâm:
\(F=ma=m\frac{{{v}^{2}}}{R}\Leftrightarrow \left| q \right|vB=m\frac{{{v}^{2}}}{R}\Rightarrow v=\frac{\left| q \right|BR}{m}\)
Trong đó: \(q=+2e=2.1,{{6.10}^{-19}}=3,{{2.10}^{-19}}C;\,\,m=4{{m}_{p}}=4,1840{{m}_{e}}\)
\(\Rightarrow m=4,1840.9,{{1.10}^{-31}}=6,{{6976.10}^{-27}}\text{kg}\text{.}\)
\(\Rightarrow v=\frac{3,{{2.10}^{-19}}.1,2.0,45}{6,{{6976.10}^{-27}}}\approx 2,{{6.10}^{7}}.\)
- Chu kì: \(T=\frac{2\pi R}{v}=\frac{2.3,14.0,45}{2,{{6.10}^{7}}}\approx 1,{{1.10}^{-7}}\text{s}\text{.}\)
- Động năng:
\(W=\frac{1}{2}m{{v}^{2}}=\frac{1}{2}.6,{{6976.10}^{-27}}.{{\left( 2,{{6.10}^{7}} \right)}^{2}}=2,{{26.10}^{-12}}\text{J}={{14.10}^{6}}\text{eV}=14\,\text{MeV}\text{.}\)
(Lưu ý: \(1\text{eV}=1,{{6.10}^{-19}}\text{J}\))
- Áp dụng định lí động năng ta có: \(\Delta {{W}_{\tilde{n}}}=A.\)
\(\Rightarrow W-0=qU\Rightarrow U=\frac{W}{q}=\frac{{{14.10}^{6}}\text{eV}}{2.\text{e}}={{7.10}^{6}}\text{V}\text{.}\)
Câu trả lời của bạn
Câu trả lời của bạn
Vì vận tốc \(\overrightarrow{v}\) vuông góc với \(\overrightarrow{B}\) nên hạt chuyển động theo quỹ đạo tròn với bán kính: \(R=\frac{mv}{eB}\) và tần số góc: \(\omega =\frac{v}{R}=\frac{eB}{m}.\)
Từ đó, góc mà bán kính nối từ tâm đến hạt quay được trong thời gian t là:
\(\varphi =\omega t=\frac{eB}{m}t\)
Ta có: \(OH=2OI=2R.\sin \frac{\varphi }{2}=\frac{2mv}{eB}.\sin \left( \frac{eB}{2m}.t \right)\)
Vậy: Khoảng cách từ O đến êlectrôn tại thời điểm t là: \(l=\frac{2mv}{eB}.\sin \left( \frac{eB}{2m}.t \right).\)
a. Giải thích tại sao tụ điện lại có tác dụng như một nguồn điện cung cấp dòng điện không đổi cho R? Tính công suất tiêu thụ của R.
b. Với giá trị nào của R, công suất là cực đại? Tính giá trị cực đại này.
Áp dụng số:
\(\text{S}=1{{\text{m}}^{\text{2}}};\,\,\text{d}=1\text{m;}\,\,\text{B}=\text{2T;}\,\,\rho ={{10}^{2}}\Omega \text{m;}\,\,\text{v}=\text{1000m/s}\text{.}\)
Câu trả lời của bạn
a. Công suất tiêu thụ của R
- Giải thích:
Vì dòng plasma dẫn điện nên khi chuyển động trong từ trường \(\overrightarrow{B}\) thì sẽ chịu tác dụng của lực từ.
Vì vận tốc \(\overrightarrow{v}\) của dòng plasma vuông góc với \(\overrightarrow{B}\) nên lực từ tác dụng lên dòng plasma vuông góc với các bản tụ. Dưới tác dụng của lực từ này dẫn đến sự phân bổ điện tích trái dấu trên hai bản của tụ.
Khi nối hai bản tụ với điện trở R thì sẽ có dòng điện qua R, khi đó tụ điện đóng vai trò như một nguồn điện.
- Tính công suất tiêu thụ trên R:
Ta có: \(P={{I}^{2}}R\) (1)
Với \(I=\frac{E}{R+{{R}_{t}}}\) (2)
(\({{R}_{t}}\): là điện trở của phần plasma nằm trong không gian giữa hai bản của tụ; E: là suất điện động).
Ta có: \({{R}_{t}}=\rho .\frac{d}{S}\,\,\,\left( 3 \right)\) và \(E=\frac{A}{q}\)
(với q là điện tích của dòng plasma; A là công của lực điện làm di chuyển q từ bản này sang bản kia của tụ).
\(\Rightarrow A=Fd=qvBd;\,\,\,\,E=vBd\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\left( 4 \right)\)
- Thay (4) vào (2), ta được: \(I=\frac{vBd}{\left( R+\rho \frac{d}{S} \right)}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\left( 5 \right)\)
- Thay (5) vào (1), ta được: \(P=\frac{{{v}^{2}}{{B}^{2}}{{d}^{2}}}{{{\left( R+\rho \frac{d}{S} \right)}^{2}}}.R.\)
Vậy: Công suất tiêu thụ của R là \(P=\frac{{{v}^{2}}{{B}^{2}}{{d}^{2}}}{{{\left( R+\rho \frac{d}{S} \right)}^{2}}}.R\)
b. Xác định R để công suất P đạt cực đại
Ta có: \(p=\frac{{{v}^{2}}{{B}^{2}}{{d}^{2}}}{{{\left( R+\rho \frac{d}{S} \right)}^{2}}}.R\Rightarrow P={{P}_{\max }}\) khi \({{\left( R+\rho \frac{d}{S} \right)}_{\min }}\).
- Theo bất đẳng thức Cô-si, ta có: \(R+\rho \frac{d}{S}\ge 2\sqrt{R.\rho \frac{d}{S}}.\)
\(\Rightarrow {{\left( R+\rho \frac{d}{S} \right)}_{\min }}=2\sqrt{R.\rho \frac{d}{S}}\) khi và chỉ khi \(R=\rho \frac{d}{S}.\)
Và \(P={{P}_{\max }}=\frac{{{v}^{2}}{{B}^{2}}{{d}^{2}}}{4\rho \frac{d}{S}}=\frac{{{v}^{2}}{{B}^{2}}dS}{4\rho }.\)
- Áp dụng số: \(R={{10}^{-2}}.\frac{1}{1}={{10}^{-2}}\Omega .\)
Và \({{P}_{\max }}=\frac{{{1000}^{2}}{{.2}^{2}}.1.1}{{{4.10}^{-2}}}={{10.10}^{7}}W={{10}^{5}}kW.\)
Vậy: Để \(P={{P}_{\max }}\) thì \(R={{10}^{-2}}\Omega \) và \({{P}_{\max }}={{10}^{5}}kW.\)
Câu trả lời của bạn
- Giả sử ban đầu hai hạt cùng ở điểm O. Sau thời gian chuyển động hạt thứ nhất đến A, hạt thứ hai đến B.
- Ta có: \(OA=\frac{2m{{v}_{1}}}{qB}\sin \left( \frac{qB}{2m}t \right);\)
\(OB=\frac{2m{{v}_{2}}}{qB}\sin \left( \frac{qB}{2m}t \right).\)
- Vì vận tốc góc của hạt thứ nhất và hạt thứ hai đều bằng nhau và bằng \(\omega =\frac{qB}{m}\) nên trong cùng thời gian t thì góc quay \(\varphi \) của hai bán kính đều bằng nhau (hình vẽ), suy ra ba điểm O, A, B nằm trên cùng đường thẳng.
\(\Rightarrow AB=OB-OA=\frac{2m}{qB}\left( {{v}_{2}}-{{v}_{1}} \right)\sin \left( \frac{qB}{2m}.t \right)\)
Vậy: Khoảng cách giữa hai hạt là: \(r\left( t \right)=\frac{2m}{qB}\left( {{v}_{2}}-{{v}_{1}} \right)\sin \left( \frac{qB}{2m}.t \right)\), với \({{v}_{2}}>{{v}_{1}}.\)
Câu trả lời của bạn
- Khi đưa nam châm lại gần thì từ thông tăng nên \(\overrightarrow{{{B}_{0}}}\) ngược chiều với \(\overrightarrow{B}\). Theo quy tắc “Nắm tay phải” thì \({{I}_{c}}\) có chiều như hình vẽ
- Vì mặt bên trái của vòng dây là mặt Bắc (N) nên vòng dây sẽ bị đẩy, di chuyển về bên phải.
a) Thanh nam châm rơi đến gần khung dây, sau đó đi qua khung dây và rơi ra xa khung dây.
b) Con chạy của biến trở R di chuyển sang phải.
c) Ngắt khóa K (ban đầu đang đóng)
d) Khung dây trong từ trường ban đầu hình vuông, sau đó được kéo thành hình chữ nhật ngày càng dẹt đi.
e) Đưa khung dây ra xa dòng điện.
f) Giảm cường độ dòng điện trong xô-lê-nô-it
Câu trả lời của bạn
a) Thanh nam châm rơi xuống
- Khi nam châm rơi đến gần khung dây thì từ thông tăng, \(\overrightarrow{{{B}_{c}}}\) ngược chiều với \(\overrightarrow{B}\), dòng điện cảm ứng có chiều: \(A\to D\to C\to B\to A\)
- Khi nam châm đi qua khung dây và rơi ra xa khung dây thì từ thông giảm, \(\overrightarrow{{{B}_{c}}}\) cùng chiều với \(\overrightarrow{B}\), dòng điện cảm ứng có chiều \(A\to B\to C\to D\to A\).
b) Con chạy của biến trở R di chuyển
Ta có: Từ trường \(\overrightarrow{B}\) của dòng điện I có chiều từ trong ra ngoài. Khi con chạy của biến trở R di chuyển sang phải => điện trở tăng, nên cường độ dòng điện I giảm, từ thông qua khung giảm, \(\overrightarrow{{{B}_{0}}}\) cùng chiều với \(\overrightarrow{B}\), dòng điện cảm ứng có chiều: \(A\to B\to C\to D\to A\).
c) Khi ngắt khóa K (ban đầu K đóng):
- Ban đầu K đóng, \(\overrightarrow{B}\) có chiều hướng lên.
- Trong thời gian ngắt K, dòng điện trong cuộn dây giảm nên cảm ứng từ qua khung dây ABCD giảm => từ trường cảm ứng \(\overrightarrow{{{B}_{C}}}\) cùng chiều với \(\overrightarrow{B}\) => dòng điện cảm ứng \({{I}_{c}}\) có chiều \(A\to B\to C\to D\to A\).
d) Kéo khung dây thành hình chữ nhật ngày càng dẹt đi
Khi hai khung dây có cùng chu vi thì hình vuông có diện tích lớn hơn hình chữ nhật. Do đó, trong quá trình kéo thì diện tích của khung giảm dần, dẫn đến từ thông qua khung giảm.
=> Từ trường cảm ứng \(\overrightarrow{{{B}_{c}}}\) cùng chiều với \(\overrightarrow{B}\) => dòng điện cảm ứng \({{I}_{c}}\) có chiều \(A\to B\to C\to D\to A\).
f) Giảm cường độ dòng điện trong xô-lê-nô-it
Khi giảm cường độ dòng điện trong xô-lê-nô-it thì từ thông giảm, \(\overrightarrow{{{B}_{c}}}\) cùng chiều với \(\overrightarrow{B}\)dòng điện cảm ứng có chiều \(A\to D\to C\to B\to A\)
Câu trả lời của bạn
Từ trường của dòng điện I trong vòng dây tròn 1 có phương vuông góc với mặt phẳng vòng dây 1, nghĩa là song song với mặt phẳng vòng dây 2. Do vậy khi I biến thiên thì từ trường do I gây ra biến thiên nhưng các đường sức điện song song với mặt phẳng vòng dây 2 nên từ thông qua vòng dây 2 bằng không nên không có dòng điện cảm ứng xuất hiện trong vòng dây 2.
Câu trả lời của bạn
Độ lớn của suất điện động cảm ứng: \(e=\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}=\left| \frac{NBS\left( \cos {{\alpha }_{2}}-\cos {{\alpha }_{1}} \right)}{\Delta t} \right|\)
\(\Rightarrow e=\frac{100.0,{{2.300.10}^{i}}}{0,5}=1,2V\)
Vậy: Suất điện động cảm ứng trung bình trong cuộn dây là \(e=1,2V\)
Câu trả lời của bạn
Cảm ứng từ do \({{I}_{1}},{{I}_{2}}\) gây ra tại \(A\): \({{B}_{1}}={{B}_{2}}={{2.10}^{-7}}.\frac{1}{r}={{2.10}^{-7}}.\frac{2}{0,05}={{8.10}^{-6}}T\).
Cảm ứng từ tổng hợp tại \(A\): \(\overrightarrow{B}=\overrightarrow{{{B}_{1}}}+\overrightarrow{{{B}_{2}}}\).
Vì \(\overrightarrow{{{B}_{1}}}\) cùng chiều với \(\overrightarrow{{{B}_{2}}}\) nên \(B={{B}_{1}}+{{B}_{2}}={{8.10}^{-6}}+{{8.10}^{-6}}={{16.10}^{-6}}T\).
Vậy: Độ lớn của cảm ứng từ do hai dây gây nên tại nơi cách chúng \(5cm\) là \(B={{16.10}^{-6}}T\).
Câu trả lời của bạn
Ta có: Chiều dài của mỗi vòng dây là chu vi của ống dây thẳng.
Số vòng dây được quấn trên ống: \(N=\frac{300}{\pi d}=\frac{300}{3,14.0,02}=4775\) (vòng)
Mật độ vòng dây: \(n=\frac{N}{I}=\frac{4775}{0,2}=23873\) (vòng/m)
Cảm ứng từ trong ống dây: \(B=4\pi {{.10}^{-7}}.nI==4\pi {{.10}^{-7}}.23873.0,5=0,015T\).
Câu trả lời của bạn
Mật độ vòng dây: \(n=\frac{1}{0,{{5.10}^{-3}}}=2000\) (vòng/m)
Cảm ứng từ trong ống dây: \(B=4\pi {{.10}^{-7}}.nI==4\pi {{.10}^{-7}}.2000.0,4=0,001T\).
Câu trả lời của bạn
Cảm ứng từ do cuộn dây gây ra ở tâm vòng dây là: \(B=2\pi {{.10}^{-7}}.\frac{1}{R}=\frac{{{5.10}^{-4}}}{100}\Rightarrow I=\frac{{{5.10}^{-4}}.0,05}{100.2\pi {{.10}^{-7}}}=0,4A\).
Vậy: Cường độ dòng điện qua mỗi vòng dây là \(I=0,4A\).
a) Cùng chiều.
b) Ngược chiều.
Câu trả lời của bạn
- Cảm ứng từ do dòng điện \({{I}_{1}}\) gây ra tại \(M\): \({{B}_{1}}={{2.10}^{-7}}.\frac{{{I}_{1}}}{R}={{2.10}^{-7}}.\frac{1,25}{0,25}={{10}^{-6}}T\).
- Cảm ứng từ do dòng điện \({{I}_{2}}\) gây ra tại \(M\): \({{B}_{2}}={{2.10}^{-7}}.\frac{{{I}_{2}}}{R}={{2.10}^{-7}}.\frac{1,25}{0,25}={{10}^{-6}}T\).
- Cảm ứng từ tổng hợp tại \(M\): \(\overrightarrow{B}=\overrightarrow{{{B}_{1}}}+\overrightarrow{{{B}_{2}}}\).
a. Hai dòng điện chạy cùng chiều:
Gọi \(\alpha \) là góc hợp bởi \(\overrightarrow{{{B}_{1}}},\overrightarrow{{{B}_{2}}}\), ta có: \(\alpha ={{90}^{0}}-\beta ;\ {{O}_{1}}M{{O}_{2}}={{90}^{0}}-\beta \Rightarrow \alpha ={{O}_{1}}M{{O}_{2}};\ \frac{\alpha }{2}=\widehat{{{O}_{2}}MH}\).
Ta có:
\(\begin{align} & \cos \frac{\alpha }{2}=\frac{\frac{B}{2}}{{{B}_{1}}}=\frac{MH}{M{{O}_{2}}}=\frac{\sqrt{MO_{2}^{2}-{{O}_{2}}{{H}^{2}}}}{M{{O}_{2}}} \\ & \Rightarrow B=\frac{2{{B}_{1}}\sqrt{MO_{2}^{2}-{{O}_{2}}{{H}^{2}}}}{M{{O}_{2}}}=\frac{{{2.10}^{-6}}\sqrt{0,{{25}^{2}}-0,{{07}^{2}}}}{0,25}=1,{{92.10}^{-6}}T \\ \end{align}\)
Vậy: Cảm ứng từ tổng hợp tại \(M\) có độ lớn \(B=1,{{92.10}^{-6}}T\), có phương song song \({{O}_{1}}{{O}_{2}}\).
b. Hai dòng điện chạy ngược chiều:
Ta có: \(\overrightarrow{B}=\overrightarrow{{{B}_{1}}}+\overrightarrow{{{B}_{2}}}\ \ \ \ \left( 1 \right)\)
Chiếu (1) lên phương của \(\overrightarrow{{{B}_{M}}}\): \(B={{B}_{1}}\cos \alpha +{{B}_{2}}\cos \alpha =2{{B}_{1}}\cos \alpha \) (vì \({{B}_{1}}={{B}_{2}}\)).
Mặt khác:
\(\begin{align} & \alpha =\beta \Rightarrow \cos \alpha =\cos \beta =\frac{{{O}_{2}}H}{{{O}_{1}}M}=\frac{0,07}{0,25} \\ & \Rightarrow B={{2.10}^{-6}}.\frac{0,07}{0,25}=0,{{56.10}^{-6}}T \\ \end{align}\)
và \(\overrightarrow{B}\) có phương vuông góc với \({{O}_{1}}{{O}_{2}}\), chiều hướng từ \(M\) đến \(H\).
Vậy: Cảm ứng từ tổng hợp tại \(M\) có độ lớn \(B=0,{{56.10}^{-6}}T\), có phương vuông góc \({{O}_{1}}{{O}_{2}}\), chiếu từ \(M\) đến \(H\).
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *