Giải bài tập SGK Vật lý 11 Bài 24: Suất điện động cảm ứng
Mời các em học sinh cùng tham khảo nội dung giải bài 24 SGK Vật Lý 11 dưới đây. Tài liệu được biên soạn và tổng hợp với nội dung đầy đủ, chi tiết, hy vọng đây sẽ là tài liệu hữu ích giúp các em học tập thật tốt.
Mục lục nội dung
1. Giải bài 1 trang 152 SGK Vật lý 11
Phát biểu các định nghĩa:
- Suất điện động cảm ứng.
- Tốc độ biến thiên của từ thông.
Phương pháp giải
- Suất điện động cảm ứng: \({e_c} = - \frac{{\Delta \phi }}{{\Delta t}}\)
- Tốc độ biến thiên của từ thông: \(\frac{{\Delta \phi }}{{\Delta t}}\)
Hướng dẫn giải
- Suất điện động cảm ứng:
+ Là suất điện động gây ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín
+ Suất điện động cảm ứng trong mạch được xác định bằng biểu thức:
\({e_c} = - \frac{{\Delta \phi }}{{\Delta t}}\)
+ Dấu (-) trong công thức là để phù hợp với định luật Len-xơ
+ ΔΦ là độ biến thiên từ thông qua mạch (C) trong thời gian Δt
- Tốc độ biến thiên của từ thông:
\(\frac{{\Delta \phi }}{{\Delta t}}\) là tốc độ biên thiên từ thông qua mạch (C) trong thời gian ∆t.
2. Giải bài 2 trang 152 SGK Vật lý 11
Nêu ít nhất ba ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ.
Phương pháp giải
Hiện tượng cảm ứng điện từ được ứng dụng trong nguyên lí làm việc của một số máy móc sử dụng động cơ điện từ trong công nghiệp.
Hướng dẫn giải
Hiện tượng cảm ứng điện từ là cơ sở:
- Chế tạo máy phát điện một chiều, xoay chiều.
- Chế tạo máy biến thế.
- Chế tạo động cơ không đồng bộ 3 pha,…
3. Giải bài 3 trang 152 SGK Vật lý 11
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. hai vòng quay.
C. 1/2 vòng quay.
D. 1/4 vòng quay.
Phương pháp giải
Suất điện động cảm ứng đổi chiều 1 lần trong 1/2 vòng quay đối với một mặt kín phẳng, quay xung quanh một trục nằm trong mặt phẳng chứa mạch trong một từ trường
Hướng dẫn giải
Giả sử mặt kín đặt trong từ trường như hình vẽ:
- Lúc đầu từ thông qua mạch bằng không.
- Trong nửa vòng quay đầu:
+ Từ thông qua mạch tăng dần đến giá trị cực đại.
+ Khi B vuông góc với mặt phẳng của mạch.
+ Trong mạch xuất hiện suất điện động eC có chiều cùng chiều (+) của mạch.
- Trong nửa vòng quay cuối:
+ Từ thông qua mạch giảm dần từ giá trị cực đại xuống 0.
+ Khi này suất điện động trong mạch có chiều ngược chiều của mạch.
- Vậy suất điện động cảm ứng trong mạch sẽ đổi chiều một lần trong 1/2 vòng quay.
- Chọn đáp án C.
4. Giải bài 4 trang 152 SGK Vật lý 11
Một mạch kín hình vuông cạnh 10 cm, 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.
Phương pháp giải
- Áp dụng công thức:
|ec |= i.r để xác định suất điện động cảm ứng.
- Áp dụng công thức:
\({e_c} = \left| {\frac{{\Delta \phi }}{{\Delta t}}} \right|\) để xác định độ biến thiên từ thông.
- Áp dụng công thức:
\(\Delta \phi = \Delta B.S\) để xác định từ thông.
- Áp dụng công thức:
\(\left| {\frac{{\Delta B}}{{\Delta t}}} \right| = \left| {\frac{{{e_c}}}{S}} \right|\) để xác định độ biến thiên của từ trường.
Hướng dẫn giải
- Suất điện động cảm ứng trong mạch:
|ec |= i.r =10 (V)
- Độ biến thiên từ thông qua mạch kín:
\(\left| {{e_c}} \right| = \left| {\frac{{\Delta \phi }}{{\Delta t}}} \right| = \left| {\frac{{\Delta B.S}}{{\Delta t}}} \right|\)
\( \Rightarrow \left| {\frac{{\Delta B}}{{\Delta t}}} \right| = \left| {\frac{{{e_c}}}{S}} \right| = \frac{{10}}{{{{0,1}^2}}} = {10^3}(T/s)\)
5. Giải bài 5 trang 152 SGK Vật lý 11
Một khung dây dẫn hình vuông cạnh a = 10cm, đặt cố định trong một từ trường đềucó vectơ cảm ứng từ vectơ B vuông góc với mặt khung. Trong khoảng thời gian Δt = 0,05s; cho độ lớn của vectơ B tăng từ 0 đến 0,5T. Xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung.
Phương pháp giải
- Áp dụng công thức:
\({e_c} = \left| {\frac{{\Delta \phi }}{{\Delta t}}} \right|\) để tính suất điện động cảm ứng.
- Áp dụng công thức:
\(\Delta \phi = \Delta B.S\) để xác định từ thông.
Hướng dẫn giải
Suất điện động cảm ứng trong khung:
\(\left| {{e_c}} \right| = \left| {\frac{{\Delta \phi }}{{\Delta t}}} \right| = \left| {\Delta B.\frac{S}{{\Delta t}}} \right| = \frac{{{{0,5.0,1}^2}}}{{0,05}} = 0,1(V)\)
6. Giải bài 6 trang 152 SGK Vật lý 11
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).
Phương pháp giải
- Áp dụng công thức:
\({e_c} = - \frac{{\Delta \phi }}{{\Delta t}}\) để xác định suất điện động.
- Áp dụng công thức:
Φ = B.S.cosα để xác định từ thông.
- Suy ra biểu thức suất điện động:
e(C)max = B.ω.π.R2
Hướng dẫn giải
- Suất điện động xuất hiện trong mạch (C):
\({e_c} = - \frac{{\Delta \phi }}{{\Delta t}} = - \phi '(t)\) khi ∆t rất nhỏ
- Biểu thức từ thông:
Φ(t) = B.S.cosα = B.S.cos(ωt + φ)
+ Φ là góc hợp bởi véctơ pháp tuyến khung dây n
+ Cảm ứng từ B tại thời điểm ban đầu t = 0
- Khi đó:
eC = - Φ’(t) = N.B.S.ω.sin(ωt + φ)
⇒ e(C)max = B.S.ω = B.ω.π.R2
