BÀI TẬP CHƯƠNG 5
Bài 1. Một vòng dây tròn có diện tích 30cm2 đặt trong từ trường đều sao cho đường sức từ hợp với vector pháp tuyến của vòng dây một góc 300. Tính cảm ứng từ của từ trường, biết từ thông qua khung dây có giá trị 1,2Wb.
Bài 2. Một hình chữ nhật có kích thước 3cm x 4cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10-4 (T).
Vector cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung một góc 300. Tính từ thông qua khung dây.
Bài 3. Một cuộn dây hình trụ gồm 10 vòng dây, diện tích mỗi vòng dây là 20cm2. Cuộn dây được đặt trong từ trường đều ( B = 0,5T ) sao cho đường sức từ hợp với mặt phẳng qua vòng dây một góc 300.
a. Tính từ thông qua mỗi vòng dây.
b. Tính từ thông qua cuộn dây.
Bài 4. Một ống dây dài 20cm gồm 1000 vòng, cho dòng điện I = 10A chạy qua ống.
a. Tính cảm ứng từ trong lòng ống.
b. Tính từ thông qua ống dây, biết diện tích mỗi vòng dây của ống là 20cm2. Bài 5. Từ thông qua khung dây biến đổi, trong khoảng thời gian 0,1s từ thông tăng từ 0,6Wb đến 1,6Wb. Tìm suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung.
Bài 6. Khung dây MNPQ cứng, phẳng, diện tích 25cm2, gồm 10 vòng. Khung dây được đặt trong từ trường đều. Vector cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung và có chiều như hình vẽ.
a. Tính độ biến thiên từ thông qua khung từ lúc t = 0s đến lúc t = 0,4s b. Xác định suất điện động cảm ứng trong khung.
c. Tìm chiều và độ lớn dòng điện cảm ứng trong khung. Cho điện trở của khung dây là 0,1Ω Bài 7. Cho một vòng dây đặt trong từ trường biến
thiên như hình vẽ. Đường sức từ hợp với mặt phẳng khung một góc 300.
a. Tìm suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung trong 2 giây đầu tiên.
b. Tìm suất điện cảm ứng trong khung trong 1,5 giây tiếp theo
Bài 8. Một mạch kín hình vuông cạnh 10cm, đặt vuông góc với đường sức từ trong một từ trường biến đổi đều theo thời gian. Tính tốc độ biến thiên của từ trường, biết dòng điện cảm ứng trong khung ic = 2A và điện trở của khung là r = 5Ω
Bài 9. Một cuộn dây hình trụ gồm 500 vòng đặt trong từ trường có cảm ứng từ biến thiên theo thời gian B = -0,5t (t đơn vị là giây, B đơn vị Tesla). Tìm suất điện động cảm ứng qua cuộn dây này, biết đường sức từ vuông góc với mặt phẳng cuộn dây. Diện tích mỗi vòng dây là 10cm2 .
Bài 10. Trong từ trường đều (B = 0,5T ),một thanh kim loại AB trượt đều không ma sát trên hai thanh ray Mx và Ny (như hình vẽ). Thanh AB dài 10cm.Tốc độ trượt v = 1,5m/
s.Tìm suất điện cảm ứng suất điện trên thanh . Vẽ chiều suất điện động cảm ứng này Bài 11. Xác định suất điện động cảm ứng trong khung dây kín, biết trong khoảng thời gian 0,5 s, từ thông giảm từ 1,5 Wb xuống 0.Đs: 3 V.
Bài 12. Một khung dây có diện tích 2 cm²đặt trong từ trường, các đường sức từ tạo với mặt phẳng khung dây một góc 30°. Xác định từ thông xuyên qua khung dây, biết rằng B = 5.10–2 T. Đs: Φ = 5.10–6 Wb.
Bài 13. Một khung dây hình vuông, cạnh 4 cm, đặt trong từ trường đều, các đường sức xiên qua bề mặt và tạo với pháp tuyến của mặt phẳng khung dây một góc 30°, từ trường có cảm ứng từ 2.10–5 T. Xác định từ thông xuyên qua khung dây nói trên? Đs. 2,77.10–8 Wb.
Bài 14. Một khung dây phẳng, diện tích 20 cm², gồm 10 vòng dây đặt trong từtrường đều, góc giữa B và vector pháp tuyến là 30°, B = 2.10–4 T, làm cho từ trường giảm đều về 0 trong thời gian 0,01 s. Hãy xác định suất điện động cảm ứng sinh ra trong khung dây? ĐS. 3,46.10–4 V.
- 1 -
Bài 15. Một vòng dây dẫn tròn bán kính r = 10cm, điện trở R = 0,2 Ω; mặt phẳng vòng dây nghiêng góc 30°
so với vector cảm ứng từ, có độ lớn B = 0,02T. Xác định suất điện động cảm ứng, độ lớn dòng điện cảm ứng trong vòng dây nếu trong thời gian 0,01s từ trường giảm đều xuống 0.
Đs. 0,0628 V; 0,314 A.
Bài 16. Vòng dây đồng có điện trở suất ρ = 1,75.10–8 Ω.m; đường kính d = 20cm; tiết diện dây So = 5 mm² đặt vuông góc với cảm ứng từ của từ trường đều. Tính độ biến thiên ΔB/Δt của cảm ứng từ khi dòng điện cảm ứng trong vòng dây là 2A. Đs. 0,14 T/s.
Bài 17. Một vòng dây dẫn có diện tích S = 100cm² nối vào một tụ điện C = 0,2nF, được đặt trong từ trường đều, vuông góc mặt phẳng vòng dây, có độ lớn tăng đều với tốc độ 5.10–2 T/s. Tính điện tích của tụ điện. q = 0,1 μC.
Bài 18. Đoạn dây dẫn dài l = 1m chuyển động với vận tốc v = 0,5m/s theo phương hợp với vector cảm ứng từ một góc 30°, B = 0,2T. Tính suất điện động xuất hiện trong dây dẫn.
Bài 19. Trong một ống dây điện có L = 0,6 H, dòng điện giảm đều từ I1 = 0,2 A đến I2 = 0 trong thời gian 12 s.
Tính suất điện động tự cảm trong mạch.
Bài 20. Tính độ tự cảm của ống dây, biết sau khoảng thời gian Dt = 0,01 s dòng điện trong mạch tăng từ 1A đến 2,5A và suất điện động tự cảm là 30V.
Bài 21. Cường độ dòng điện trong một ống dây giảm từ 12 A xuống 8 A thì năng lượng từ trường của ống dây giảm đi 2J. Tính năng lượng từ trường của ống dây trước và sau khi giảm.
Bài 22. Ống dây hình trụ có lõi chân không, chiều dài 20cm, có 1000 vòng, diện tích mỗi vòng S = 1000cm².
a. Tính độ tự cảm của ống dây.
b. Dòng điện qua ống dây tăng đều từ 0 đến 5A trong 0,1s; tính suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây.
c. Khi dòng điện trong ống dây đạt giá trị 5A tính năng lượng từ trường tích lũy trong ống dây.
ĐS. 6,38.10–2H; 3,14V; 0,785 J.
Bài 23. Một khung dây kín phẳng hình vuông ABCD có cạnh a = 10cm gồm N = 250 vòng. Khung chuyển động thẳng đều tiến lại khoảng không gian trong đó có từ trường.
Trong khi chuyển động cạnh AB và AC luôn nằm trên hai đường thẳng song song như hình vẽ. Tính cường độ dòng điện chạy trong khung trong khoảng thời gian từ khi cạnh CB của khung bắt đầu gặp từ trường đến khi khung vừa vặn nằm hẳn trong từ trường. Chỉ rõ chiều dòng điện trong khung. Cho biết điện trở của khung là 3 Ω. Vận tốc của khung v = 1,5 m/s và cảm ứng từ của từ trường B = 0,005T.
Đs. I = 0,0625 A; chiều dòng điện ngược chiều kim đồng hồ.
Bài 24. Một khung dây phẳng, tròn, bán kính 0,1m, có 100 vòng dây, đăt trong từ trường đều. Mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường cảm ứng từ. Lúc đầu cảm ứng từ có giá trị 0,2T. Xác định suất điện động cảm ứng trong cuộn dây nếu: a. Trong 0,2s cảm ứng từ tăng đều lên gấp đôi.
(ĐS: 3,14V; 0,628V)
b. Cảm ứng từ thay đổi theo thời gian có quy luật là Bt = 0,2(1 – t) (B tính bằng T, t tính bằng giây).
Bài 25. Đoạn dây dẫn dài ℓ = 1m chuyển động với vận tốc v = 0,5m/s theo phương hợp với cảm ứng từ một góc 30°, B = 0,2T. Tính suất điện động xuất hiện trong dây dẫn. Đs. 0,05 V.
Bài 26. Một thanh dẫn điện dài 40 cm, chuyển động tịnh tiến trong từ trường đều, cảm ứng từ bằng 0,4 T.
Vectơ vận tốc của thanh vuông góc với thanh và hợp với các đường sức từ một góc 30°. Suất điện động giữa hai đầu thanh bằng 0,2 V. Tìm vận tốc của thanh. Đs. 2,5 m/s
Bài 27. Thanh MN khối lượng m = 2g trượt đều với tốc độ v = 5m/s trên hai thanh thẳng đứng cách nhau l = 50cm được đặt trong từ trường đều nằm ngang như hình vẽ.
Biết B = 0,2T. Bỏ qua điện trở tiếp xúc. Cho g = 10m/s².
a. Tính suất điện động cảm ứng trong thanh MN.
b. Xác định lực từ và dòng điện trong thanh MN.
c. Tính R. Đs. a. 0,5 V b. 0,02 N; 0,2 A c. 2,5 Ω.
- 2 -
Bài 28: Tại tâm của một vòng dây tròn phẳng gồm N = 100 vòng, mỗi vòng có bán kính r1 = 10 cm, người ta đặt một khung dây nhỏ gồm N2 = 500 vòng, mỗi vòng có diện tích 1 cm2. Khung dây nhỏ này quay xung quanh một đường kính của khung dây lớn với vận tốc không đổi 300vòng/giây. Tìm suất điện động cực đại trong khung nếu dòng trong khung lớn có cường độ I = 10 A.
B R
B
A B
C D
DẠNG 3: SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG MỘT ĐOẠN DÂY DẪN CHUYỂN ĐỘNG
1. Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường.
Khi đoạn dây dẫn chuyển động cắt các đường sức từ thì trong đoạn dây đó xuất hiện suất điện động
(đóng vai trò như nguồn điện). Suất điện động trong trường hợp này cũng gọi là suất điện động cảm ứng.
2. Qui tắc bàn tay phải
Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón cái choãi ra 900 hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoan dây dẫn đóng vai trò như một nguồn điện, chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn điện đó.
3. Biểu thức suất điện động cảm ứng trong đoạn dây:
Khi đoạn dây dẫn chuyển động cắt các đường sức từ thì độ lớn của suất điện động trong đoạn dây đó là: = Blv
Nếu v vàB cùng vuông góc với đoạn dây, đồng thời v hợp với B một
góc thì độ lớn của suất điện động suất hiện trong đoạn dây là: = Blvsin .
BÀI TẬP Bài 31:
Một đoạn dây dẫn MN cĩ chiều dài l=0,5m chuyển động trong từ trường đều cĩ cảm ứng từ B=0,04T với vận tốc v=0,5m/s theo phương hợp với đường sức từ một gĩc 300.Tính suất điện động suất hiện trong đoạn dây
Bài 32. Một máy bay có chiều dài mỗi cánh 25m bay theo phương ngang với tốc độ 720km/h. Biết thành phần thẳng đứng của cảm ứng từ của trái đất B = 5.10-
5T. Tìm hiệu điện thế xuất hiện ở hai đầu cánh máy bay
- 3 -
Bài 29: Một khung dây kín phẳng hình vuơng ABCD cĩ cạnh a=20cm gồmN=200 vịng .Khung chuyển động thẳng đều tiến lại khoảng khơng gian trong đĩ cĩ từ trường.
Trong khi chuyển động cạnh AB và AC luơn nằm trên hai đường thẳng song song như hình vẽ.Tính cường độ dịng điện chạy trong khung trong khoảng thời gian từ khi cạnh CB của khung bắt đầu gặp từ trường đến khi khung vừa vặn nằm hẳn trong từ trường.Chỉ rõ chiều dịng điện trong khung.Cho biết điện trở của khung là 5. Vận tốc của khung v=2m/s và cảm ứng từ của từ trường B=0,001T
Bài 30: Một khung dây hình chữ nhật cĩ các cạnh lần lượt là :
a = 20 cm; b = 30 cm gồm 100 vịng dây quay đều trong một từ trường đều cĩ cảm ứng từ B = 0,05 T. Trục quay của khung nằm vuơng gĩc với đường sức từ. Lúc đầu mặt phẳng khung vuơng gĩc với vectơ cảm ứng từ. Khung quay với tốc độ gĩc 100 ( rad s/ ).Tính suất điện động trung bình trong khung dây trong thời gian nĩ quay được 150 kể từ vị trí ban đầu
Bài 33: Một thanh dẫn điện dài 1m,chuyển động trong từ trường đều cĩ cảm ứng từ B=0,4T(B
vuơng gĩc với thanh) với vận tốc 2m/s,vuơng gĩc với thanh và làm với B
1 gĩc 450 a. Tính suất điện động cảm ứng trong thanh
b. Nối hai đầu thanh với một điện trở R=0,2 thành mạch kín thì cường độ dịng điện qua điện trở bằng bao nhiêu?
- 4 -
Bài 34: Cho mạch điện như hình vẽ,nguồn có =3V,điện trở trong r=0,3.Thanh MN dài 1m có điện trở R=2,7.Từ trường có B
thẳng góc với MN và gướng xuống dưới.
Cảm ứng từ là 0,1T.Ampe kế có điện trở không đáng kể a. Ampe kế chỉ bao nhiêu khi MN đứng yên?
b. Ampe kế chỉ bao nhiêu khi MN di chuyển về phía phải với vận tốc v=3m/s sao c. cho hai đầu MN luôn tiếp xúc với hai thanh đỡ bằng kim loại?
d. Muốn Ampe kế chỉ số 0 phải để thanh MN di chuyển về phía nào với vận tốc là bao nhiêu?
Bài 35: Thanh dẫn MN trượt trong từ trường đều như hình vẽ.Biết B=0,5T,Thanh MN dài 20cm,vận tốc 2m/s,điện kế có điện trở R=2.Tính cường độ dòng điện qua điện kế và chỉ rõ chiều của dòng điện ấy
Bài 36: Cho hệ thống như hình vẽ, thanh AB = 20 cm, khối lượng m= 20 g, B
vuông góc với khung dây dẫn, độ lớn là 0,2 T, nguồn có suất điện động 1,5 V và điện trở trong 0,5 . Do lực điện từ và lực ma sát, AB trượt đều với vận tốc 10 m/s. Bỏ qua điện trở các ray và các nơi tiếp xúc.
a) Tính độ lớn và chiều của dòng điện trong mạch, hệ số ma sát giữa AB và ray.
b) Muốn dòng điện trong thanh AB chạy từ B đến A, cường độ 1,2 A phải kéo Ab c) trượt theo chiều nào và vận tốc bằng bao nhiêu ?
Bài 37: Cho mạch điện như hình vẽ,nguồn có =6V,r=0,1,tụ có điện dungC=5F ,điện trở của mạch R=2,9 .Điện trở thanh MN không đáng kể,MN dài 1m: cảm ứng từ B=0,5T
a. Hãy tính điện tích của tụ, cường độ dòng điện chạy trong mạch,lực từ tác dụng lên MN khi MN đứng yên b. Hãy tính điện tích của tụ, cường độ dòng điện chạy trong mạch,lực từ tác dụng lên MN khi MN chuyển động
đều sang phải với vận tốc 20m/s,bỏ qua lực ma sát giữa MN và khung c. Để tụ điện tích được một lượng điện tích là
Q=5,8.10-5C,thì thanh MN phải di chuyển về phía nào?và với vận tốc là bao nhiêu?
Bài 38: khung dây dẫn ABCD hình vuông, cạnh a = 10 cm, gồm 20 vòng dây, đặt trong một vùng không gian MNPQ có từ trường đều với kích cỡ và phương, chiều của từ trường như hình vẽ. Cảm ứng từ có độ lớn B = 0,01 T.
a. Tính từ thông gởi qua khung dây.
b.Cho khung dây tịnh tiến đều về phía bên phải với tốc độ v = 20 m/s. Xác định thời gian tồn tại suất điện động cảm ứng trong khung; tính độ lớn suất điện động cảm ứng trung bình xuất hiện trong khung (trong thời gian trên).
c. Xác định chiều và độ lớn của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây. Cho biết mật độ điện trở của dây
= 0,05 /m.
Bài 39: Thanh đồng AB có khối lượng m=10g trượt không ma sát trên hai thanh đồng đặt song song và thẳng đứng cách nhau đoạn l = 10cm, đầu trên hai thanh này được nối với điện trở R= 0,1Ω cả hai thanh đều đặt trong một từ trường đều có B vuông góc với mp chứa hai thanh.Cho thanh AB rơi với
Vo= 0
a)Thanh AB chuyển động như thế nào? Biết cảm ứng từ B = 0,5T.
b) Xác định dòng điện cảm ứng qua thanh AB.
