Các dạng bài tập Cảm ứng điện từ chọn lọc có đáp án chi tiết - Vật Lí lớp 11
Các dạng bài tập Cảm ứng điện từ chọn lọc có đáp án chi tiết
Với Các dạng bài tập Cảm ứng điện từ chọn lọc có đáp án chi tiết Vật Lí lớp 11 tổng hợp các dạng bài tập, 100 bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết với đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập Cảm ứng điện từ từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Vật Lí lớp 11.
Chuyên đề: Hiện tượng cảm ứng điện từ
- Lý thuyết Hiện tượng cảm ứng điện từ Xem chi tiết
- Dạng 1: Chiều dòng điện cảm ứng Xem chi tiết
- Trắc nghiệm Chiều dòng điện cảm ứng Xem chi tiết
- Dạng 2: Từ thông qua một khung dây kín Xem chi tiết
- Trắc nghiệm Từ thông qua một khung dây kín Xem chi tiết
- Dạng 3: Suất điện động cảm ứng trong khung dây Xem chi tiết
- Trắc nghiệm Suất điện động cảm ứng trong khung dây Xem chi tiết
- 50 câu trắc nghiệm Hiện tượng cảm ứng điện từ có đáp án chi tiết Xem chi tiết
Chuyên đề: Hiện tượng tự cảm
- Lý thuyết Hiện tượng tự cảm Xem chi tiết
- Dạng bài: Tự cảm - Suất điện động cảm ứng - Năng lượng Xem chi tiết
- Trắc nghiệm Tự cảm - Suất điện động cảm ứng - Năng lượng Xem chi tiết
Bài tập trắc nghiệm
- 40 câu trắc nghiệm Cảm ứng điện từ có lời giải chi tiết (cơ bản) Xem chi tiết
- 30 câu trắc nghiệm Cảm ứng điện từ có lời giải chi tiết (nâng cao) Xem chi tiết
Lý thuyết Cảm ứng điện từ hay, chi tiết nhất
1. Mối liên hệ giữa dòng điện và từ trường:
Xung quanh dòng điện thì có từ trường → Dòng điện có thể sinh ra được từ trường.
Ngược lại muốn từ trường sinh ra được dòng điện, nhất thiết ta phải tạo ra một từ trường biến thiên.
→ Đây chính là mối liên hệ giữa điện và từ (cảm ứng điện từ).
2. Từ thông:
- Từ thông: Đại lượng diễn tả số lượng đường sức từ xuyên qua một vòng dây kín (C) ( diện tích S).
Xét một khung dây gồm N vòng có diện tích S, nằm trong một từ trường đều, sao cho đường sức từ B→ hợp với vector pháp tuyến dương (n→) một góc α. Từ thông Φ là đại lượng được định nghĩa bằng công thức:
Φ = NBS.cos α
Trong đó: Φ: từ thông qua mạch kín
S: diện tích của mạch (m2)
B: cảm ứng từ gửi qua mạch (T)
α = (B→, n→), n→ là pháp tuyến của mạch kín
N: số vòng dây của mạch kín.
Tùy thuộc vào góc α mà từ thông có thể có giá trị âm hoặc dương:
Khi 0° < α < 90° ⇒ cos α > 0 thì Φ dương
Khi 90° < α < 180° ⇒ cos α < 0 thì Φ âm
Khi α = 90° ⇒ cos α = 0 thì Φ = 0
Khi α = 0° ⇒ cos α = 1 thì Φmax = BS
Khi α = 180° ⇒ cos α = -1 thì Φmin = -BS
⇒ -BS ≤ Φ ≤ BS
- Ý nghĩa của từ thông: Từ thông diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó
- Đơn vị: Vê-be (Wb).
3. Hiện tượng cảm ứng điện từ:
Khi có sự biến đổi từ thông qua một mặt giới hạn bởi một mạch kín ( vd: khung dây kín có diện tích S ) thì trong mạch kín xuất hiện một dòng điện cảm ứng.
Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một mạch kín khi có sự biến thiên từ thông qua mạch kín này được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ
4. Xác định chiều dòng điện cảm ứng bằng định luật Len-xơ:
Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong một mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông ba đầu qua mạch kín đó.
5. Suất điện động cảm ứng:
Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng. Kí hiệu : ec
với ΔΦ : độ biến thiên từ thông qua mạch kín (Wb), ΔΦ = Φ2 – Φ1
Δt : thời gian từ thông biến thiên qua mạch (s)
“ – “ : dấu trừ biểu thị định luật Len-xơ
(Độ lớn) suất điện động cảm ứng là đại lượng đặc trưng cho tốc độ biến thiên của từ thông được xác định bởi biểu thức:
( chiều áp dụng định lý Lenxo )
Chú ý: Nếu từ trường từ B1 đến B2 thì:
Nếu diện tích vòng dây thay đổi từ S1 đến S2 thì : 
Nếu góc xoay thay đổi từ α1 đến α2 thì:
Cường độ dòng điện cảm ứng qua mạch kín: 
với R: điện trở khung dây
6. Hiện tượng tự cảm và suất điện động tự cảm. Năng lượng từ trường
1. Hiện tượng tự cảm:
Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch.
2. Suất điện động tự cảm: 
L: hệ số tự cảm của mạch kín. Với ống dây (không có lõi sắt) đặt trong không khí: 
Độ lớn suất điện động tự cảm : 
3. Năng lượng từ trường: 
Lý thuyết Hiện tượng cảm ứng điện từ
1. Từ thông:
- Từ thông: Đại lượng diễn tả số lượng đường sức từ xuyên qua một vòng dây kín (C) ( diện tích S).
Xét một khung dây gồm N vòng có diện tích S, nằm trong một từ trường đều, sao cho đường sức từ B→ hợp với vector pháp tuyến dương (n→) một góc α. Từ thông Φ là đại lượng được định nghĩa bằng công thức:
Φ = NBS.cos α
Trong đó: Φ: từ thông qua mạch kín
S: diện tích của mạch (m2)
B: cảm ứng từ gửi qua mạch (T)
α = (B→, n→), n→ là pháp tuyến của mạch kín
N: số vòng dây của mạch kín.
Tùy thuộc vào góc α mà từ thông có thể có giá trị âm hoặc dương:
Khi 0° < α < 90° ⇒ cos α > 0 thì Φ dương
Khi 90° < α < 180° ⇒ cos α < 0 thì Φ âm
Khi α = 90° ⇒ cos α = 0 thì Φ = 0
Khi α = 0° ⇒ cos α = 1 thì Φmax = BS
Khi α = 180° ⇒ cos α = -1 thì Φmin = -BS
⇒ -BS ≤ Φ ≤ BS
- Ý nghĩa của từ thông: Từ thông diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó
- Đơn vị: Vê-be (Wb).
2. Hiện tượng cảm ứng điện từ:
Khi có sự biến đổi từ thông qua một mặt giới hạn bởi một mạch kín ( vd: khung dây kín có diện tích S ) thì trong mạch kín xuất hiện một dòng điện cảm ứng.
Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một mạch kín khi có sự biến thiên từ thông qua mạch kín này được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ
3. Xác định chiều dòng điện cảm ứng bằng định luật Len-xơ:
Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong một mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông ba đầu qua mạch kín đó.
4. Suất điện động cảm ứng:
Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng. Kí hiệu : ec
với ΔΦ : độ biến thiên từ thông qua mạch kín (Wb), ΔΦ = Φ2 – Φ1
Δt : thời gian từ thông biến thiên qua mạch (s)
“ – “ : dấu trừ biểu thị định luật Len-xơ
(Độ lớn) suất điện động cảm ứng là đại lượng đặc trưng cho tốc độ biến thiên của từ thông được xác định bởi biểu thức:
( chiều áp dụng định lý Lenxo )
Chú ý: Nếu từ trường từ B1 đến B2 thì:
Nếu diện tích vòng dây thay đổi từ S1 đến S2 thì :
Nếu góc xoay thay đổi từ α1 đến α2 thì:
Cường độ dòng điện cảm ứng qua mạch kín: với R: điện trở khung dây
Cách giải bài tập Chiều dòng điện cảm ứng hay, chi tiết
A. Phương pháp & Ví dụ
Bước 1: Xác định từ trường ban đầu (từ trường của nam châm) theo quy tắc "Vào nam (S) ra Bắc (N)"
Bước 2: Xác định từ trường cảm ứng Bc→ do khung dây sinh ra theo định luật Len-xơ.
+ Xét từ thông qua khung dây tăng hay giảm
+ Nếu Φ tăng thì Bc→ ngược chiều B→, nếu Φ giảm thì Bc→ cùng chiều B→.
+ Quy tắc chung: gần ngược – xa cùng. Nghĩa là khi nam châm hay khung dây lại gần nhau thì Bc→ và B→ ngược. Còn khi ra xa nhau thì Bc→ và B→ ngược
Bước 3: Xác định dòng điện cảm ứng sinh ra trong khung dây theo qui tắc nắm tay phải.
Ví dụ 1: Đặt một thanh nam châm thẳng ở gần một khung dây kín ABCD như hình vẽ. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây khi đưa nam châm lại gần khung dây.
Hướng dẫn:
Khi đưa nam châm lại gần khung dây, từ thông qua khung dây tăng, dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây gây ra từ trường cảm ứng ngược chiều với từ trường ngoài (để chống lại sự tăng của từ thông qua khung dây) nên dòng điện cảm ứng chạy trên cạnh AB theo chiều từ B đến A (xác định nhờ quy tắc nắm tay phải).
Ví dụ 2: Đặt một thanh nam châm thẳng ở gần một khung dây kín ABCD như hình vẽ. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây khi kéo nam châm ra xa khung dây.
Hướng dẫn:
Khi đưa nam châm ra xa khung dây, từ thông qua khung dây giảm, dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây gây ra từ trường cảm ứng cùng chiều với từ trường ngoài (để chống lại sự giảm của từ thông qua khung dây) nên dòng điện cảm ứng chạy trên cạnh AB theo chiều từ A đến B.
Ví dụ 3: Cho một ống dây quấn trên lỏi thép có dòng điện chạy qua đặt gần một khung dây kín ABCD như hình vẽ. Cường độ dòng điện trong ống dây có thể thay đổi được nhờ biến trở có có con chạy R. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong các trường hợp:
a) Dịch chuyển con chạy về phía N.
b) Dịch chuyển con chạy về phía M.
B. Bài tập
Bài 1: Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây kín ABCD, biết rằng cảm ứng từ B đang giảm dần.
Lời giải:
+ Vì cảm ứng từ B đang giảm nên từ thông giảm, do đó cảm ứng từ Bc→ phải cùng chiều với cảm ứng từ B→.
+ Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng có chiều cùng với chiều kim đồng hồ.
Bài 2: Một nam châm đưa lại gần vòng dây như hình vẽ. Hỏi dòng điện cảm ứng trong vòng dây có chiều như thế nào và vòng dây sẽ chuyển động về phía nào?
Lời giải:
+ Cảm ứng từ của nam châm có chiều vào S ra N
+ Vì nam châm đang lại gần nên cảm ứng từ cảm ứng Bc→ ngược chiều với cảm ứng từ B→ của nam châm ⇒ cảm ứng từ Bc→ có chiều từ phải sang trái
+ Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng có chiều như hình vẽ.
+ Cảm ứng từ cảm ứng của khung dây có chiều vào mặt Nam ra ở mặt bắc ⇒ mặt đối diện của khung dây với nam châm là mặt bắc
+ Vì cực bắc của nam châm lại gần mặt bắc của vòng dây nên vòng dây bị đẩy ra xa.
Bài 3: Cho hệ thống như hình. Khi nam châm đi lên thì dòng điện cảm ứng trong vòng dây sẽ có chiều như thế nào? Vòng dây sẽ chuyển động như thế nào?
Lời giải:
+ Từ trường do nam châm sinh ra có chiều vào S ra N (chiều từ trên xuống dưới)
+ Nam châm đang đi ra xa nên từ trường cảm ứng Bc→ do khung dây sinh ra có chiều cùng chiều với chiều của từ trường B→ của nam châm từ trên xuống.
+ Áp dụng quy tắc nắm tay phải suy ra chiều dòng điện cảm ứng như hình.
+ Cảm ứng từ do khung dây sinh ra (cảm ứng từ cảm ứng) có chiều đi vào mặt nam và ra ở mặt bắc.
+ Vì mặt nam của khung dây đối diện với cực bắc của nam châm nên chúng sẽ hút nhau do đó khung dây chuyển động lên trên.
Bài 4: Thí nghiệm được bố trí như hình vẽ. Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong mạch C khi con chạy của biến trở đi xuống?
Lời giải:
+ Dòng điện trong mạch điện chạy từ M đến N có chiều từ cực dương sang cực âm nên cảm ứng từ B→ do dòng điện chạy trong mạch MN gây ra trong mạch kín C có chiều từ trong ra ngoài.
+ Khi con chạy biến trở đi xuống thì điện trở giảm nên dòng điện tăng ⇒ cảm ứng từ B tăng nên từ thông qua mạch C tăng ⇒ cảm ứng từ cảm ứng Bc→ phải ngược chiều với B→.
+ Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng có chiều cùng với chiều kim đồng hồ.
