- Giải Vật Lí Lớp 11
- Sách Giáo Khoa Vật Lý 11
- Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 11
- Giải Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao
Hình 38.1 Thí nghiệm 1 về cảm ứng điện từ khi nam châm và ống dây Chuyển động đối với nhau. a) Khi nam châm ra xa ống dây, số đường sức qua ống dây giảm đi. b) Khi nam châm lại gần ống dây, số ường sức qua ống dây tăng lên. sức qua ống dây biến đổi, thì kim điện kế lệch khỏi vạch 0.Hình 382 Thí nghiệm 2 về cảm ứng điện từ khi dòng điện trong ống dây biển đổi Khi Con chạy di chuyển trên biến trở, kim điện kế lệch khỏi vạch số 0. Khi Con chạy dừng lại, kim điện kể lại trở về vạch số 0 Khi đóng hay mở ngắt điện trong thí nghiệm ở Hình 38.2, thì kim điện kế có lệch khỏi vạch 0 không ? Giải thích.184Thí nghiêm 0–xtét cho biết dòng điện sinh ra từ trưởng. Ngược lai từ trưởng có thể sinh ra dòng điên được không ? 1. Thí nghiệm a) Thí nghiệm 1 Sơ đồ của thí nghiệm như trên Hình 38.1. Thí nghiệm cho biết từ trường không sinh ra dòng điện. Nhưng khi số đường sức từ qua ống dây thay đổi, thì có dòng điện qua ống dây. b) Thí nghiệm 2 Thí nghiệm bố trí theo sơ đồ ở Hình 38.2 cho biết, khi di chuyển con chạy thì có dòng điện trong Vòng dây. Khi con chạy di chuyển, thì từ trường trong ống dây biến đổi. Điều đó cũng có nghĩa là khi đó số đường sức từ xuyên qua vòng dây biến đổi. Vậy thí nghiệm này cũng cho biết, khi số đường sức từ Xuyên qua vòng dây biến đổi thì trong vòng dây Xuất hiện dòng điện. 2. Khái niệm từ thông a) Định nghĩa từ thông Giả sử có một mặt phẳng diện tích S được đặt trong từ trường đều B, Vẽ vectơ pháp tuyến. Tỉ của S. Chiều của Tỉ có thể chọn tuỳ ý. Góc hợp thành bởi B và rỉ kí hiệu là C. Ta đặt:(D = BSCOSO (38.1)Đại lượng đD xác định bằng công thức (38,1) được gọi là Cảm ứng từ thông qua diện tích $, gọi tắt là từ thông qua diện tích S. Theo định nghĩa, từ thông là đại lượng đại số, dấu của từ thông phụ thuộc vào việc chọn chiều của vectơ ri . Trên Hình 38.3a ta có đD > 0, còn trên Hình 38.3b thì đb < 0. Tuy nhiên, để đơn giản, sau này ta quy ước là nếu không có những điều kiện bắt buộc đối với chiều của Tĩ thì ta chọn chiều của vectơ rỉ sao cho O là góc nhọn. Với quy ước đó, đD là đại lượng dương.b) Ý nghĩa của từ thôngTrong công thức (38.1) nếu G = 0, thì đD = BS. Lấy S=1 thì do = B. Đẳng thức này gợi ý ta đưa ra quy định là vẽ các đường sức từ sao cho số đường sức Xuyên qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với đường sức thì bằng trị số của cảm ứng từ B. Nếu vậy, từ thông bằng số đường sức từ Xuyên qua diện tích S đặt vuông góc với đường sức.Vì vậy người ta dùng khái niệm từ thông để diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó. Đó là ý nghĩa của từ thông.c) Đơn vị từ thôngTrong hệ SI, đơn vị từ thông là vềbe, kí hiệu là Wb. Theo công thức (38.1) nếu cosơ = 1, S=1 m”, B = 1 T thì qD = 1 Wb. Vậy 1Wb = 1 T-1 m2.3. Hiện tượng cảm ứng điện từ a) Dòng điện cảm ứng Từ các thí nghiệm 1, 2 và dùng khái niệm từ thông, ta có thể nói khi từ thông qua mặt giới hạn bởi mạch điện kín biến đổi theo thời gian thì trong mạch xuất hiện dòng điện. Dòng điện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch điện kín gọi là dòng điện cảm ứng. b) Suất điện động cảm ứng Trong mạch điện kín có dòng điện thì trong mạch phải tồn tại suất điện động. Ta gọi suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín là suất điện động cảm ứng.Hình 38.3. Các đường sức tử xuyên qua diện tích S.a) n hợp với B góc q < * ; 2b) n hợp với B góc q > *. 2 Từ thông qua diện tích Stănglên hai lần thì số đường sức từ qua diện tích đó thay đổi thế nào ?3. S. NNối với máyHình 38.4. Dây đàn và cuộn dây cảm ứng trong đàn ghi ta điện. 1. Nam châm Vĩnh Cửu, 2. Cuộn dây:3. Dây đàn bằng thép.185 Đàn ghi ta điện (ảnh đầu chương) có cấu tạo đặc, không có hộp cộng hưởng. Sở dĩ ta nghe được âm phát ra bởi dây dẫn là nhờ ở sáu cuộn dây cảm ứng gắn vào đàn ở bên dưới sáuđặt bên trong một cuộn (Hình 38.4). Cuộn dây 2 được nối với máy tăng âm.động. Do đó từ th 2 thay đổi, sinh ra dòng điệ ứng. Dòng điện cảm ứng biến đổi cả về chiều và cường độ phù hợp với dao động của dây đàn, nghĩa là phù hΟρ với đao động của âm. Dòng điệncảm ứng được đưa đến máy tăng âm và phát ra qua loa làm ta nghe được háâm do dây đàn phát ra,Hình 38.5 Thí nghiệm về định luật Len-XO.Trong thí nghiệm này ta dùng điện kể có vạch số 0 ở giữa để xác định chiều của dòng điện cảm ứng. a) Đưa cực Bắc của nam châm lại gần đầu (1) của ống dây. Chiều của dòng điện cảm ứng được Chỉ bằng các mũi tên ở ống dây. Đầu 1 là cực Bắc của ống dây. b) Đưa cực Bắc của nam châm ra xa đầu (1) của ống dây. Đầu 1 là cực Nam của ống dây.186Từ hai thí nghiệm nói trên và nhiều thí nghiệm khác, ta có thể rút ra kết luận chung là:Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng.Hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.Hiện tượng cảm ứng điện từ được Fa-ra-đây phát minh và công bố vào năm 1831. Đó là một trong số những phát minh quan trọng nhất trong lĩnh vực điện từ. 4. Chiều của dòng điện cảm ứng. Định luật Len-XO.a) Thí nghiệmTa xác định chiều dòng điện cảm ứng theo Sơ đồ thí nghiệm như trên Hình 38.5.b) Nhận xétTừ thí nghiệm, ta có nhận xét là khi nam châm lại gần ống dây thì từ trường của dòng điện cảm ứng trong ống dây như muốn ngăn cản nam châm lại gần nó ; còn khi nam châm ra xa ống dây thì từ trường của dòng điện cảm ứng lại cũng như muốn ngăn cản nam châm ra xa nó.c) Định luật Len-xơNhận xét trên cũng là nội dung của định luật Xác định chiều của dòng điện cảm ứng, gọi là định luật Leη-ΑΟ .Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó. 5. Định luật Fa-ra-đây về cảm ứng điện từTrên đây ta đã nói khi có sự biến thiên của từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng. Thực nghiệm chứng tỏ rằng, độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch. Phát biểu trên được gọi là định luật Fa-ra-đây về cảm ứng điện từ. Nếu trong khoảng thời gian AI đủ nhỏ, từ thông ΔΦΔι độ biến thiên của từ thông. Vì vậy, ta có thể viết:AGDAtqua mạch biến thiên một lượng Ad) thì là tốc|es| = kTrong hệ SI, hệ số tỉ lệ k = 1. Nếu kể đến định luật Len-xơ thì trong hệ SI công thức xác định suất điện động cảm ứng được viết dưới dạng sau : — ACP c Δι Dấu trừ (−) biểu thị định luật Len-xơ.(38.2)Trong trường hợp mạch điện là một khung dây có N vòng dây thì AdD e = – trong đó đD là từ thông qua diện tích giới hạn bởi một vòng dây.2. CÂU HÖ|Ở thí nghiệm Hình 38.5a, nếu giữ thanh nam châm đứng yên và cho ống dây lại gần thanh nam châm thì chiều dòng điện cảm ứng trong ống dây. Có thayđổi không ? Giải thích.Vẫn là thí nghiệm ở Hình 38.5a, nhưng bây giờ quay thanh nam châm để cho cực Nam của nam châm ở bên phải. Đưa nam châm lại gần ống dây thì chiều dòng điện cảm ứng trong ống dây có thay đổi không Giải thích.từ thông.2khung không ? Giải thích. Hãy phát biểu định luật Len-Xơ.- Hãy phát biểu định nghĩa từ thÔng và nêu ý nghĩa của khái niệm. Khung dây dẫn quay trong từ trưởng đều Xung quanh trục 00 đi qua tâm khung dây (Hình 38,6); Hỏi Có dÔng điện Cảm Ứng trongHình 33,6- Trong thí nghiệm ở Hình 382, đầu bên trái ống dây là đầu Bắc, di chuyển Con chạy về bên tráiDùng định luật Len-xơ hãy chỉ ra Chiều của dòng điện Cảm Ứng trong VÔng dây.5| Giả sử cho thanh nam châm và ống dây trong thí nghiệm ở Hình 385 Cùng Chuyển động sangbên trái với vận tốc như nhau thì kim của điện kế Có bị lệch khỏi Vạch-0 không ? Giải thích. 6. Hãy Viết Công thức xác định suất điện động cảm ứng trong một mạch điện kín. 57. BẢI TÂP1. Chọn Câu đúng. Khung dây dẫn ABCD được đặt trong từ trường đều như ——— Hình 387. Coi rằng bên ngoài vùng MNPQ không có từ *: trường. Khung chuyển động thẳng đều dọc theo hai đường song song XX, yy. Trong khung sẽ xuất hiệnM NyAdòng điện cảm ứng khi op A. khung đang chuyển động ở ngoài Vùng MNPQ. ##nh 33.7 B. khung đang chuyển động ở trong Vùng MNPQ. d(Wb) C. khung đang chuyển động từ ngoài vào trong Vùng MNPQ. 12 D, khung đang chuyển động đến gần Vùng MNPQ.2. Chọn phương án đúng.Từ thông đD qua một khung dây biến đổi theo thời gian được cho trên Hình 388, Suất điện động cảm ứng e trong khung A. trong khoảng thời gian 0-> 0,1 S là e = 3V. B. trong khoảng thời gian 0,1-> 02’s là e = 6 V. 0 0 1 0.2 0.3 (s)C. trong khoảng thời gian 02 → 03 S là ca = 9.V. Hình 33,9 D, trong khoảng thỞi gian 0-> 0,3 S là e,., = 4 V. M W 3. Chọn phương án đúng.iả sử khung dây mà qua đó từ thông biến thiên như trên Hình:388 Có dạng hình chữ nhật MNPQ (Hình 389). Theo định luật Len-xơܮܝܵ2:ܓܬܢܝ ܓܵܩܵܢܝ . .A ܥܝܢܐܝ1 4 ܕܩܕܘܬܐ’. ܕܗܘܗܶܗ ܕܝܘtiA܇ ܕܩܕܘA↓ܝ ܐ33,9 niiugud uu viivu Hình ܝܼܖ ܖ ܢܖ ܝܢA. MNPOM. B. MQPNM.C.O-O2S: MNPOMO2- 0.3SMOPNM. D. Chưa kết luận được vì chưa biết phương, chiếu của B. . Một khung dây dẫn hình chữ nhật kích thước 3 cm x 4 cm đặt trong từ trưởng đều có Cảm Ứng từ B = 510-4 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.5 cm, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 4.10-4 T. Từ thông qua hình VuÔng đó bằng 10-6Wb. Tính góc hợp bởi ảm ứng từ và pháp tuyến VỞ hình VuÔng đó, . Một khung dây phẳng, diện tích 20 cm2, gồm 10 VÔng được đặt trong từ trường đều. Vectơ cảm ứng từ hợp thành. Với mặt phẳng khung dây một góc Và có độ lớn bằng 2.10-4 T. Người ta làm4.56188 Người ta vẫn nói rằng Fa-ra-đây là người phát minh ra hiện tượng cảm ứng điện từ. Nhưng cũng nên nói thêm rằng độc lập và hầu như đồng thời với Fa-ra-đây. Còn có Hen-ri (Joseph Henry, 1797 – 1878, nhà vật lí người Mĩ) là người cũng nghiên Cứu hiện tượng này. Lúc ấy Hen-ri đang là một giáo Viên. Ông đã dành suốt kì nghỉ hè của mình để nghiên cứu hiện tượng này. Nhưng mãi một năm sau Hen-ri mới Công bố những kết quả nghiên Cứu Của mình. : 3811 Khung dao Vì Fa-ra-đây là người Công bố trước nên ông được ưu tiên hưởng ’’ 9. bản quyền phát minh.Tuy Hen-ri không được Công nhận là người phát minh ra hiện tượng cảm ứng điện từ, nhưng người ta vẫn lấy tên ông đặt tên cho đơn vị độ tự cảm của ống dây (sẽ nói đến ở bài 41) là henri. Còn đơn vị điện dung của tụ điện thì được gọi là fara. Đây là điều rất có ý nghĩa. Bởi vì, trong một mạch để tạo ra dao động điện từ (sẽ học ở lớp 12) bao giờ cũng Có tụ điện và ống dây như trên Hình 38.11.Ngoài ra, Về mặt Con người thì giữa hai nhà khoa học này lại có một sự giống nhau thú vị. Fa-ra-đây là người trưởng thành bằng tự học. Năm 13 tuổi ông đã phải đi học việc trong một hiệu đóng sách ở Luân Đôn. Ông đã học được rất nhiều qua những quyển sách ở đó. Còn Hen-ri thì từ năm 14 tuổi cũng đã phải đi học việc trong một hiệu đồng hồ ở Niu-Oóc.189