Bài tập cảm ứng điện từ(1).

[Alexman113]

1. Cho hệ thống như hình vẽ: thanh kim loại [tex]MN=20\,cm[/tex], có khối lượng [tex]m=20g,[/tex] nguồn có [tex]E=1,5\,V;\,r=0,1\Omega.[/tex] Cảm ứng từ thẳng đứng hướng xuống có [tex]B=0,4\,T.[/tex] Do lực ma sát nên [tex]MN[/tex] trượt đều với vận tốc [tex]v=5m/s.[/tex] Cho điện trở của hệ thống không đổi và bằng [tex]R=0,9\Omega[/tex].
         a) Tính độ lớn và chiều của dòng điện trong mạch.
         b) Tính hệ số ma sát giữa [tex]MN[/tex] và thanh ray.
         c) Để dòng điện chạy từ [tex]N[/tex] sang [tex]M[/tex] với độ lớn [tex]0,5\,A[/tex] thì phải kéo [tex]MN[/tex] sang phía nào? Lực kéo là bao nhiêu?

2. Một thanh kim loại [tex]MN=40\,cm[/tex] quay đều với vận tốc góc [tex]1\,rad/s[/tex] xung quanh một trục [tex]D[/tex] vuông góc với [tex]MN[/tex]. Thanh [tex]MN[/tex] quay trong từ trường đều, vecto cảm ứng từ có phương song song với [tex]D[/tex] và có độ lớn [tex]B=0,1\,T.[/tex] Tính hiệu điện thế giữa hai điểm [tex]M,\,N[/tex] trong hai trường hợp:
       a) Trục [tex]D[/tex] đi qua đầu [tex]M[/tex] của thanh kim loại.
       b) Trục [tex]D[/tex] đi qua đầu [tex]O[/tex] trên thanh [tex]MN[/tex] với [tex]OM=10\,cm,\,ON=30\,cm.[/tex]

3. Cho hệ thống như hình vẽ: dây dẫn [tex]CD=10\,cm,[/tex] khối lượng [tex]m=10\,g[/tex] có thể trượt luôn tiếp xúc vào hai thanh ray thẳng đứng, từ trường [tex]\overrightarrow{B}[/tex] nằm ngang có độ lớn [tex]0,4\,T.[/tex] Lấy [tex]g=10m/s^2.[/tex]
        a) Mô tả chuyển động của thanh [tex]CD.[/tex]
        b) Tính vận tốc [tex]CD?[/tex] Chiều và độ lớn của dòng điện cảm ứng khi [tex]CD[/tex] rơi đều? Biết [tex]R=1\Omega.[/tex]
        c) Tính lại câu b) khi các ray hợp với mặt ngang một góc [tex]\alpha=30^o.[/tex]

______________________________________________
Nhờ các thầy/cô xem giúp em ạ, em cảm ơn.      ~O)

[Điền Quang]

1. Cho hệ thống như hình vẽ: thanh kim loại [tex]MN=20\,cm[/tex], có khối lượng [tex]m=20g,[/tex] nguồn có [tex]E=1,5\,V;\,r=0,1\Omega.[/tex] Cảm ứng từ thẳng đứng hướng xuống có [tex]B=0,4\,T.[/tex] Do lực ma sát nên [tex]MN[/tex] trượt đều với vận tốc [tex]v=5m/s.[/tex] Cho điện trở của hệ thống không đổi và bằng [tex]R=0,9\Omega[/tex].
         a) Tính độ lớn và chiều của dòng điện trong mạch.
         b) Tính hệ số ma sát giữa [tex]MN[/tex] và thanh ray.
         c) Để dòng điện chạy từ [tex]N[/tex] sang [tex]M[/tex] với độ lớn [tex]0,5\,A[/tex] thì phải kéo [tex]MN[/tex] sang phía nào? Lực kéo là bao nhiêu?

[/center

Suất điện động cảm ứng trên MN: [tex]E_{c}= B.l.v.sin90^{0}[/tex] (xem trong chính topic trước của em)

Chiều của sđđ cảm ứng trên MN là cực dương gắn với M, cực âm với N.

(Do lực từ kéo thanh sang phải, làm từ thông qua khung tăng, nên theo ĐL Lenz trên thanh MN phải xuất hiện dòng điện cảm ứng có chiều chống lại sự tăng đó, nên có chiều như thế.)

Chiều dòng điện trong thanh MN là từ N đến M.

Cường độ dòng điện qua MN: [tex]I= \frac{E- E_{c}}{R+r}[/tex]

Lực từ tác dụng lên MN: [tex]F = B.I.l.sin90^{0}[/tex]

b) Do thanh trượt đều nên: [tex]F = F_{ms}[/tex]

Trong đó: [tex]F_{ms} = \mu mg[/tex]

Em tự tính hệ số ma sát.

c) (Sau khi tính câu b) Câu này có lẽ đề bài nên hỏi là thanh chuyển động thẳng đều về phía nào.

Để cường độ dòng điện chỉ còn I' = 0,5 (A) thì trên thanh MN phải có một sđđ cảm ứng [tex]E'_{c}[/tex] có chiều như câu (b), vì như vậy hai sđđ mới xung đối.

Tức là ta phải kéo thanh chuyển động thẳng đều sang phải: [tex]F' + F_{k} = F_{ms}[/tex]

Trong đó lực từ: [tex]F' = B.I'.l.sin90^{0}[/tex]

[Điền Quang]

       3. Cho hệ thống như hình vẽ: dây dẫn [tex]CD=10\,cm,[/tex] khối lượng [tex]m=10\,g[/tex] có thể trượt luôn tiếp xúc vào hai thanh ray thẳng đứng, từ trường [tex]\overrightarrow{B}[/tex] nằm ngang có độ lớn [tex]0,4\,T.[/tex] Lấy [tex]g=10m/s^2.[/tex]
        a) Mô tả chuyển động của thanh [tex]CD.[/tex]
        b) Tính vận tốc [tex]CD?[/tex] Chiều và độ lớn của dòng điện cảm ứng khi [tex]CD[/tex] rơi đều? Biết [tex]R=1\Omega.[/tex]
        c) Tính lại câu b) khi các ray hợp với mặt ngang một góc [tex]\alpha=30^o.[/tex][/size]

Những bài dạng này em nên tham khảo trong quyển GIẢI TOÁN VẬT LÝ 11 (TẬP 1 - PHẦN ĐIỆN TỪ) của thầy Bùi Quang Hân chủ biên.

Lúc đầu, do trọng lực [tex]\vec{P}[/tex] thanh CD sẽ trượt xuống dưới. Lúc này, từ thông qua mạch tăng (vì diện tích tăng), nên theo ĐL Lenz sẽ xuất hiện một suất điện động cảm ứng [tex]E_{c}[/tex] và trong mạch có dòng điện cảm ứng [tex]I_{c}[/tex].

Thanh CD do có dòng cảm ứng qua (trong từ trường), nên sẽ chịu tác dụng của lực từ [tex]\vec{F}[/tex].

Theo ĐL Lenz thì dòng cảm ứng phải có chiều chống lại sự biến thiên từ thông sinh ra nó, do đó [tex]\vec{F}[/tex] phải hướng thẳng đứng lên trên.

a) Mô tả chuyển động của CD:

- Lúc đầu CD rơi, vận tốc tăng dần. Nhưng [tex]I_{c}, E_{c}, F[/tex] cũng tăng dần (độ lớn).

- Đến một lúc nào đó thì F = P, thanh CD sẽ rơi đều.

b)

- Chiều dòng điện qua CD: từ C đến D. ( em tự suy nghĩ chỗ này, từ ĐL Lenz suy ra )

- Ta có: [tex]I_{c}= \frac{E_{c}}{R}= \frac{Blv}{R}[/tex] (1)

- Khi CD rơi đều: [tex]F = P \Leftrightarrow B. I_{c}.l = mg[/tex] (2)

Thế (1) vào (2) sẽ tìm được v. Sau đó thế v vào (1) ta tính được I.

c) Lúc này là khung AB hợp với phương ngang góc [tex]\alpha[/tex] (thanh CD vẫn tạo với AB thành một hình chữ nhật nghen)

Hiện tượng hoàn toàn giống như trên. Chỉ có vận tốc thanh CD là có hướng khác thôi. (Em chịu khó vẽ hình)

Lúc này khi thanh rơi xuống thì [tex]\left( \vec{B},\vec{v}\right)= \alpha[/tex]. Tức là [tex]\left( \vec{B},\vec{n}\right)= \frac{\pi }{2}-\alpha[/tex].

Do đó nên: [tex]E'_{c}=B.l.v'.cos \left(\frac{\pi }{2}-\alpha \right)= B.l.v'.sin\alpha[/tex]

Suy ra: [tex]I'_{c} = \frac{E'_{c}}{R}= \frac{B.l.v'.sin\alpha }{R}[/tex]

- Khi thanh chuyển động đều:

[tex]F'= P \Leftrightarrow B.l. I'_{c} = mg[/tex]

- Còn lại tương tự như trên.

[Osiris]

.....
Suất điện động cảm ứng trên MN: [tex]E_{c}= B.l.v.sin90^{0}[/tex] (xem trong chính topic trước của em)

Chiều của sđđ cảm ứng trên MN là cực dương gắn với M, cực âm với N.

(Do lực từ kéo...

Chiều dòng điện trong thanh MN là từ N đến M.

.....

.....

Trong đó lực từ: [tex]F' = B.I'.l.sin90^{0}[/tex]

em thưa thầy! Tại sao sđđ cảm ứng có cực + tại M , cực - tại N mà I cảm ứng lại chạy từ N đến M. Em tưởng là dòng điện phải đi từ cực + sang cực - chứ ạ !