Bài tập về suất điện động cảm ứng

Kiến thức cần nhớ

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.

Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Một khung dây phẵng diện tích 20 cm², gồm 10 vòng được đặt trong từ trường đều. Véc tơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẵng khung dây góc 30° và có độ lớn bằng 2.10^-4 T. Người ta làm cho từ trường giảm đều đến 0 trong thời gian 0,01 s. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong thời gian từ trường biến đổi.

Hướng dẫn:

Ta có: 

Ví dụ 2: Cuộn dây có N = 100 vòng, diện tích mỗi vòng S = 300cm² có trục song song với B→ của từ trường đều, B = 0,2 T. Quay đều cuộn dây để sau Δt = 0,5s, trục của nó vuông góc với B→. Tính suất điện động cảm ứng trung bình trong cuộn dây.

Hướng dẫn:

Ban đầu:

    + Trục của vòng dây song song với B→ nên: α₁ = ∠(n→; B→) = 0

    + Từ thông qua N vòng dây lúc đầu: Φ₁ = NBScosα₁ = NB₁S

Lúc sau:

    + Trục của vòng dây vuông góc với B→ nên: α₂ = ∠(n→; B→) = 90°

    + Từ thông qua N vòng dây lúc sau: Φ₂ = NBScosα₂ = 0

    + Độ biến thiên từ thông: ΔΦ = Φ₂ - Φ₁ = - Φ₁ = - NBS

    + Độ lớn suất điện động:

Vậy: Suất điện động cảm ứng trung bình trong cuộn dây là 1,2 V.

Ví dụ 3: Một ống dây hình trụ dài gồm N = 1000 vòng dây, diện tích mỗi vòng dây S = 100 cm². Ống dây có R = 16 Ω, hai đầu nối đoản mạch và được đặt trong từ trường đều: vectơ cảm ứng từ B→ song song với trục của hình trụ và độ lớn tăng đều 0,04 T/s. Tính công suất tỏa nhiệt trong ống dây

Hướng dẫn:

    + Từ thông qua ống dây: Φ = NBScos0° = NBS

    + Tốc độ biến thiên từ thông: 

    + Độ lớn suất điện động trong khung dây:

    + Dòng điện cảm ứng trong ống dây:

    + Công suất tỏa nhiệt trên R:

Bài tập tự luyện có hướng dẫn

Câu 1. Một khung dây phẳng, diện tích 20cm², gồm 10 vòng dây đặt trong từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ B = 2.10^-4T, góc giữa B→ và véctơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây là 60^o. Làm cho từ trường giảm đều về 0 trong thời gian 0,01s. Độ lớn của suất điện động cảm ứng sinh ra trong khung dây là

A. 2.10^-2V

B. 2.10^-4V

C. 2V

D. 2.10^-6V.

Đáp án: B

Độ lớn của suất điện động cảm ứng:

Câu 2. Một khung dây dẫn diện tích S đặt vuông góc với đường sức của từ trường đều có cảm ứng từ B. Nếu trong thời gian 2 giây, cảm ứng từ giảm đi một nửa thì suất điện động cảm ứng trong khung có độ lớn là:

A. e_c = B.S

B.e_c = B.S/2

C. e_c = B.S/4

D. e_c = 2.B.S.

Đáp án: C

Độ lớn của suất điện động cảm ứng:

Câu 3. Khi từ trường qua một cuộn dây gồm 100 vòng dây biến thiên, suất điện động cảm ứng xuất hiện trên mỗi vòng dây là 0,02mV. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên cuộn dây có giá trị là

A. 2mV

B. 0,2mV

C. 20mV

D. 2V

Đáp án: A

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên cuộn dây có giá trị là:

Câu 4. Một khung dây dẫn tròn có diện tích 60cm², đặt trong từ trường đều. Góc giữa B→ và mặt phẳng khung dây là 30^o. Trong thời gian 0,01s từ trường tăng đều từ 0 lên 0,02T. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây có độ lớn là 0,6V. Khung dây trên gồm.

A. 173 vòng

B. 1732 vòng

C. 100 vòng

D. 1000 vòng.

Đáp án: C

Mặt phẳng khung dây tạo với các đường sức từ một góc 30^o nên

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây có độ lớn:

Câu 5. Một khung dây hình chữ nhật kính gồm N = 10 vòng dây, diện tích mỗi vòng S = 20 cm² đặt trong một từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ B hợp với pháp tuyến của mặt phẳng khung dây góc 60^o, độ lớn cảm ứng từ B = 0,04 T, điện trở khung dây R = 0,2Ω. Tính cường độ dòng điện xuất hiện trong khung dây nếu trong thời gian 0,01 giây, cảm ứng từ giảm đều từ B đến 0.

A. 0,1 A

B. 0,4 A

C. 0,2 A

D. 0,3 A

Đáp án: C

Ta có:

Cường độ dòng điện xuất hiện trong khung dây:

Câu 6. 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

Đáp án: B

+ 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: 

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: 

+ 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 7. Suất điện động cảm ứng trong mạch tỉ lệ với

A. độ lớn của từ thông qua mạch.

B. tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch.

C. độ lớn của cảm ứng từ.

D. thời gian xảy ra sự biến thiên từ thông qua mạch.

Đáp án: B

Suất điện động cảm ứng trong mạch tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch:

Câu 8. Đại lượng  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

Đáp án: A

Câu 9. Khi cho nam châm chuyển động qua một mạch kín, trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng. Điện năng của dòng điện được chuyển hoá từ

A. hoá năng

B. quang năng

C. cơ năng

D. nhiệt năng

Đáp án: C

Khi cho nam châm chuyển động qua một mạch kín, trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng. Cơ năng chuyển hoá thành điện năng của dòng điện.

Câu 10. 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 đọ 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

Đáp án: D

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 11. Một khung dây hình tròn bán kính 20 cm nằm toàn bộ trong một từ trường đều mà các đường sức từ vuông với mặt phẳng vòng dây. Trong khi cảm ứng từ tăng từ 0,1 T đến 1,1 T thì trong khung dây có một suất điện động không đổi với độ lớn là 0,2 V, thời gian duy trì suất điện động đó là

A. 0,2 s.

B. 0,2 π.s.

C. 4 s.

D. chưa đủ dữ kiện để xác định.

Đáp án: B

Câu 12. Một khung dây dẫn đặt vuông góc với một từ trường đều, cảm ứng từ B có độ lớn biến đổi theo thời gian. Tính tốc độ biến thiên của cảm ứng từ, biết rằng cường độ dòng điện cảm ứng là Ic = 0,5 A, điện trở của khung là R = 2Ω và diện tích của khung là S = 100 cm².

A. 150 T/s.

B. 100 T/s.

C. 200 T/s.

D. 300 T/s.

Đáp án: B

Câu 13. Một vòng dây diện tích S = 100 cm² nối vào tụ điện có điện dung C = 200 µF, được đặt trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây, có độ lớn tăng đều 5.10^-2 T/s. Tính điện tích tụ điện.

A. 10-7 C

B. 10-9 C

C. 2.10-7 C

D. 2.10-9 C

Đáp án: A

Ta có:

Điện tích tụ điện

Câu 14. 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 suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung kể từ t = 0 đến t = 0,4s.

A. 10^-4 V

B. 1,2.10^-4 V

C. 1,3.10^-4 V

D. 1,5.10^-4 V

Đáp án: D

Ta có:

Câu 15. Từ thông qua một khung dây biến thiên theo thời gian biểu diễn như hình vẽ. Độ lớn suất điện động cảm ứng trong khung trong khoảng thời gian nào sau đây là đúng?

A. Từ 0 s đến 0,1 s là 4 V

B. Từ 0,1 s đến 0,2 s là 3 V

C. Từ 0,2 s đến 0,3 s là 6 V

D. Từ 0 s đến 0,3 s là 6 V

Đáp án: C

Ta có:

Câu 16. . Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của cảm ứng từ B theo thời gian của một từ trường như hình vẽ. Một khung dây dẫn đặt trong từ trường này sao cho mặt phẳng khung dây vuông góc với B→ . Gọi e_a, e_b, e_c là độ lớn của các suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung ứng với các đoạn AB, BC và CD. Xếp theo thứ tự tăng dần của các độ lớn suất điện động này là

A. e_a, e_b, e_c.

B. e_b, e_c, e_a.

C. e_a, e_c, e_b.

D. e_c, e_b, e_a.

Đáp án: C

Dựa vào đồ thị ta thấy thời gian xảy ra sự biến thiên của cảm ứng từ trên các đoạn là như nhau nên độ lớn của các suất điện động ứng với các đoạn phụ thuộc vào độ lớn độ biến thiên của cảm ứng điện từ tương ứng.

Trên đoạn AB: ∆B_a = 0

Trên đoạn BC: ∆B_b = 3 ô

Trên đoạn CD: ∆B_c = 2 ô

Suy ra: e_a < e_c < e_b

Câu 17. Biết MN trong hình vẽ dài l = 15cm chuyển động với vận tốc 3m/s, cảm ứng từ B = 0,5 T, R = 0,5 Ω. Tính cường độ dòng điện cảm ứng qua điện trở R.

A. 0,7 A

B. 0,5 A

C. 5 A

D. 0,45 A

Đáp án: D

Ta có:

Suy ra:

Câu 18. Một thanh đồng dài 20 cm, quay với tốc độ 50 vòng/s trong một từ trường đều có cảm ứng từ 25 mT quanh một trục song song với từ trường và đi qua một đầu và vuông góc với thanh đồng. Suất điện động cảm ứng suất hiện trong thanh đồng này là

A. 0,6V

B. 0,157V

C. 2,5V

D. 36V

Đáp án: B

Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập liên quan khác:

Tóm tắt công thức Điện tích Điện trường (2024) chi tiết nhất

70 Bài tập về Kính thiên văn (có đáp án)

70 Bài tập về Kính hiển vi (có đáp án)

70 Bài tập về Kính lúp (có đáp án)

70 Bài tập về Mắt (có đáp án)