Cho hệ thống gồm một cuộn dây được quấn quanh lõi sắt nối với nguồn điện không đổi
Cho hệ thống gồm một cuộn dây được quấn quanh lõi sắt, nối với nguồn điện không đổi. Mạch điện có thể được đóng ngắt bằng khoá K. Một vòng kim loại nhẹ được luồn vào phần trụ trên của lõi sắt như Hình 12.9. Hiện tượng gì sẽ xảy ra đối với vòng kim loại khi vừa đóng khoá K? Giải thích.
Sách bài tập Vật Lí 12 Bài 12: Hiện tượng cảm ứng điện từ - Chân trời sáng tạo
Bài 12.7 (VD) trang 54 Sách bài tập Vật Lí 12: Cho hệ thống gồm một cuộn dây được quấn quanh lõi sắt, nối với nguồn điện không đổi. Mạch điện có thể được đóng ngắt bằng khoá K. Một vòng kim loại nhẹ được luồn vào phần trụ trên của lõi sắt như Hình 12.9. Hiện tượng gì sẽ xảy ra đối với vòng kim loại khi vừa đóng khoá K? Giải thích.
Lời giải:
Khi vừa đóng khoá K, dòng điện chạy trong mạch tăng lên dẫn đến độ lớn cảm ứng từ của từ trường tăng theo. Từ đó, từ thông xuyên qua vòng kim loại sẽ tăng theo thời gian. Do hiện tượng cảm ứng điện từ, trong vòng kim loại xuất hiện một dòng điện cảm ứng chạy cùng chiều kim đồng hồ (nhìn từ trên xuống). Xét một phần tử nhỏ của vòng kim loại ở vị trí có chiều của vectơ cảm ứng từ như hình vẽ. Dựa vào quy tắc bàn tay trái, lực từ tác dụng lên phần tử này do thành phần gây ra hướng thẳng đứng từ dưới lên (còn lực từ ứng với thành phần hướng vào tâm vòng kim loại). Tương tự cho các phần tử còn lại của vòng, dễ thấy tổng hợp lực tác dụng lên vòng trên phương ngang bằng không nên ta suy ra lực từ tổng hợp tác dụng lên dòng điện trong vòng kim loại đẩy vòng đi lên.
Cũng có thể lập luận một cách đơn giản như sau: Khi đóng khoá K, dòng điện chạy qua ống dây tăng lên dẫn đến từ thông xuyên qua vòng kim loại tăng dần theo thời gian. Theo định luật Lenz, dòng điện cảm ứng sinh ra phải có chiều chống lại nguyên nhân sinh ra nó, tức là lực từ tác dụng lên dòng điện này sẽ đẩy vòng lên trên để tránh sự tăng lên của từ thông.
Lời giải SBT Vật Lí 12 Bài 12: Hiện tượng cảm ứng điện từ hay khác: