Giải Vật Lí 11 Chương 5: Cảm ứng điện từ
Giải Vật Lí 11 Chương 5: Cảm ứng điện từ
Haylamdo biên soạn và sưu tầm lời giải Vật Lí 11 Chương 5: Cảm ứng điện từ hay, chi tiết được biên soạn bám sát nội dung sách giáo khoa Vật Lí lớp 11 giúp bạn dễ dàng làm bài tập về nhà môn Vật Lí 11.
Giải bài tập Vật Lí 11 Bài 23: Từ thông. Cảm ứng điện từ
C1 trang 143 SGK: Hãy giải thích sự biến thiên từ thông qua mạch kín (C) trong từng thí nghiệm ở hình 23.3
Trả lời:
Theo công thức định nghĩa từ thông thì cảm ứng từ qua mạch kín càng nhiều thì từ thông càng lớn.
Ở hình 23.3a), khi nam châm tiến lại gần mạch kín (C) thì số lượng đường cảm ứng từ xuyên qua (C) càng tăng nên từ thông qua mạch (C) càng tăng.
Ở hình 23.3b), khi nam châm dịch chuyển ra xa (C) thì số lượng đường cảm ứng từ xuyên qua (C) giảm dần làm cho từ thông qua (C) cũng giảm xuống.
C2 trang 143 SGK: Mô tả và giải thích thí nghiệm Fa-ra-đây được vẽ trên hình 23.4SGK
Trả lời:
+ Ở hình 23.4a) thí nghiệm Fa-ra-đây gồm có:
- Một ống dây (1) có điện kế G tạo thành mạch kín.
- 1 ống dây (2) nối với nguồn điện và khóa K.
∗ Mô tả thí nghiệm
- Khi K ngắt, kim điện kế G không bị lệch.
- Khi đóng khóa K, kim điện kế G bị lệch chứng tỏ trong ống dây (1) có dòng điện.
∗ Giải thích hiện tượng
- Khi K ngắt, ống dây (2) không có dòng điện chạy qua. Không có sự biến thiên từ thông qua ống dây (1) nên không xuất hiện dòng điện cảm ứng. Kim điện kế không lệch.
- Khi đóng khóa K, ống dây (2) có dòng điện chạy qua trở thành một nam châm điện gây ra một từ trường xuyên qua ống dây (1). Từ thông qua ống dây (1) tăng (từ giá trị không khi K mở) làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong ống dây (1) để chống lại sự biến thiên từ thông qua nó. Kim điện kế lệch.
+ Ở hình 23.4b) thí nghiệm Fa-ra-đây gồm có:
- 1 ống dây (1) có điện kế G tạo thành một mạch kín.
- 1 ống dây (2) nối với nguồn điện và một biến trở và trở thành một nam châm điện.
∗ Mô tả thí nghiệm:
- Khi chưa dịch chuyển con chạy của biến trở, kim điện kế G không bị lệch.
- Dịch chuyển con chạy của biến trở, kim điện kế G bị lệch chứng tỏ trong ống dây (1) có dòng điện.
∗ Giải thích hiện tượng
- Khi chưa dịch chuyển con chạy, cường độ dòng điện trong ống dây không đổi nên từ thông qua ống dây (1) không đổi nên không xuất hiện dòng điện cảm ứng. Kim điện kế không lệch.
- Khi bắt đầu dịch chuyển con chạy trên biến trở, điện trở biến trở thay đổi làm cường độ dòng điện qua ống dây (2) biến đổi, làm cho từ trường của nam châm điện này thay đổi dẫn đến từ thông xuyên qua ống dây (1) để chống lại sự biến thiên từ thông này. Kim điện kế lệch.
C3 trang 145 SGK: Cho nam châm SN rơi thẳng đứng chui qua mạch kín (C) cố định như hình 23.5. Hãy xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện trong (C).
Trả lời:
- Khi nam châm rơi đến gần (C), từ trường qua (C) tăng, từ thông qua (C) cũng tăng làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong (C) chạy theo chiều âm (ngược chiều dương) (Hình 23.5a).
- Khi nam châm ở trong lòng mạch (C), từ thông coi như không đổi, không có dòng điện cảm ứng trong (C).
- Khi nam châm rơi qua (C), từ thông qua (C) giảm trong mạch (C) xuất hiện dòng điện cảm ứng hạy theo chiều dương.
Bài 1 (trang 147 SGK Vật Lý 11): Phát biểu các định nghĩa:
- Dòng điện cảm ứng.
- Hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Từ trường cảm ứng.
Lời giải:
∗ Dòng điện cảm ứng
Dòng điện cảm ứng là dòng điện xuất hiện trong một khung dây dẫn kín trong từ trường khi từ thông gửi qua khung dây bị biến thiên và có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông sinh ra nó.
∗ Hiện tượng cảm ứng điện từ
- Là hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một mạch kín khi từ thông qua mạch biến thiên.
- Khi có sự biến thiên từ thông qua diện tích giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng.
- Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua mạch kín biến thiên.
∗ Từ trường cảm ứng
- Từ trường cảm ứng là từ trường sinh ra bởi dòng điện cảm ứng và có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó. Tức là chống lại sự biến thiên của từ thông gửi qua mạch kín mang dòng điện cảm ứng.
- Nếu sự biến thiên của từ thông này là do sự chuyển động của khung dây thì từ trường cảm ứng sẽ sinh ra lực từ chống lại sự chuyển động đó.
Bài 2 (trang 147 SGK Vật Lý 11): Dòng điện Fu-cô là gì?
Lời giải:
Mọi khối kim loại chuyển động trong từ trường, lực từ Lo-ren-xơ tấc dụng nên các êlectron tự do trong khối kim loại làm các êlectron này chuyển động tạo thành dòng điện cảm ứng. Dòng điện cảm ứng gọi là dòng điện Fu-cô.
Bài 3 (trang 147 SGK Vật Lý 11) Mạch kín (C) không biến dạng trong từ trường đều B. Hỏi 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 phẳng 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 và trục này không song song với đường sức từ.
Lời giải:
Vì khi (C) quay xung quanh trục nằm trong mặt phẳng chứa mạch thì khi đó góc giữa
và 
thay đổi và làm từ thông qua mạch biến thiên.
Đáp án: D
....................................
....................................
....................................
Giải bài tập Vật Lí 11 Bài 24: Suất điện động cảm ứng
C1 trang 149 SGK:
a) Nhắc lại định nghĩa suất điện động của một nguồn điện.
b) Trong các sơ đồ mạch điện, nguồn điện lí tưởng một chiều được ký hiệu như hình 24.1a SGK. Ngoài ra nguồn điện còn được ký hiệu như hình 24.1b SGK, trong đó, điểm ngọn của mũi tên chỉ vào cực dương của nguồn; chiều của mũi tên được gọi là chiều của suất điện động. Tính UAB theo sơ đồ hình 24.1c SGK.
c) Tính UCD theo sơ đồ hình 24.1d SGK.
d) Tính UAB theo sơ đồ hình 24.1e SGK với một nguồn có r ≠ 0.
e) Nhắc lại biểu thức của điện năng do một nguồn điện sản ra trong một khoảng thời gian Δt.
Trả lời:
a) Suất điện động của nguồn điện:
Là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và được đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi dịch chuyển một điện tích dương q ngược chiều điện trường và độ lớn của điện tích q đó.
b) Ta có ε là suất điện động của nguồn điện, nên: UAB = ε - I.r
Vì r = 0 và mạch hở I = 0 ⇒ UAB = ε
c) ε = UDC + i.r. Vì r = 0 → ε = UDC → UCD = - ε
d) ε = i.r + UAB → UAB = ε - i.r
e) Điện năng do một nguồn điện sản ra trong một khoảng thời gian Δt là:
A = ε.i.Δt
C3 trang 151 SGK: Xác định chiều của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín (C) trên hình 24.2 khi nam châm:
a) Đi xuống.
b) Đi lên.
Trả lời:
a) Khi nam châm đi xuống, từ thông qua (C) tăng, eC < 0 nên suất điện động có chiều ngược chiều dương của mạch (hình 24.3a)
b) Khi nam châm đi lên, từ thông qua (C) giảm, eC > 0 nên suất điện động có chiều cùng chiều dương của mạch (hình 24.3b)
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.
Lời 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
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.
Bài 2 (trang 152 SGK Vật Lý 11): Nêu ít nhất ba ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ.
Lời 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,…
Bài 3 (trang 152 SGK Vật Lý 11): Phát biều 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.2 vòng quay.
C.1/2 vòng quay.
D.1/4 vòng quay.
Lời giải:
Đáp án: C
Giả sử mặt kín đặt trong từ trường như hình vẽ:
- Lúc đầu từ thông qua mạch bằng không.
- Trong nửa vòng tay 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.
....................................
....................................
....................................
