Bài tập Cảm ứng điện từ

CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ *************** Bài 1:Tìm chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong các trường hợp sau: 1. Đưa thanh nam châm ra xa khung dây. (h.a) 2. Tăng dòng điện qua dây dẫn. (h.b) C A B D C A B D I C A B D I 3. Cho khung chuyển động theo chiều . (h.c) Bài 2:Một vòng dây đồng có đường kính D = 20cm, tiết diện dây s = 0,5 mm2 đặt vào trong từ trường đều có cảm ứng từ vuông góc mặt phẳng vòng dây. Tính tốc độ biến thiên của cảm ứng từ qua vòng dây để dòng điện cảm ứng xuất hiện trong vòng dây là 2A. Cho điện trở suất của đồng = 1,75.10-8 m. Bài 3.Một vòng dây tròn có bán kính R = 10cm, đặt trong từ trường đều B = 10-2T. Mặt phẳng vòng dây vuông góc với các đường cảm ứng. Sau thời gian t = 10-2 s, từ thông giảm đều đến 0. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây. 600 Bài 4.Một vòng dây tròn đường kính D = 10cm, điện trở R = 0,1 đặt nghiêng một góc 600 với cảm ứng từ của từ trường đều như hình vẽ.Xác định suất điện động cảm ứng, độ lớn và chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong vòng dây nếu trong thời gian t = 0,029 s. a. Từ trường giảm đều từ B = 0,4T xuống 0 b. Từ trường tăng đều từ B1 = 0,1T đến B2 = 0,5T. c. Từ trường không đổi B = 0,4T nhưng quay đều vòng dây đến vị trí mà cảm ứng từ trùng với mặt phẳng vòng dây. Bài 5.Một cuộn dây có 500 vòng, diện tích mỗi vòng S = 10 cm2 có trục song song với của từ trường đều. Tính độ biến thiên của cảm ứng từ trong thời gian Dt = 10-2 s nếu suất điện động cảm ứng có độ lớn 5V. P P B A N D M Q Å Bài 6.(h 6).Khung dây ABCD đặt thẳng đứng, một phần khung nằm trong từ trường đều như hình. B = 1T trong khoảng MNPQ, B = 0 ngoài khoảng đó. Cho AB = l = 5cm, khung có điện trở R = 2. Khung di chuyển đều xuống dưới với vận tốc 2 m/s. Tính dòng điện cảm ứng qua khung và nhiệt lượng toả ra trong khung khi nó di chuyển một đoạn x = 10cm (cạnh AB chưa ra khỏi từ trường). Hinh 7 D A B E2 C E1 Å Hinh 8 Å C Hinh 6 Bài 7.(h7)Một khung dây hình vuông, ABCD, cạnh a = 20cm, điện trở tổng cộng R = 0,8, trên đó có các nguồn E1 = 12V; r1 = 0,1; E2 = 8V; v2 = 0,1 mắc như hình vẽ. Mạch được đặt trong từ trường đều vuông góc với mặt phẳng của khung. a. Cho tăng theo thời gian bằng quy luật B = k.t (k = 40 T/s). Tính I chạy qua khung dây. b. Để dòng điện qua khung dây bằng 0, từ trường phải thay đổi thế nào? Bài 8.(h8).Một vòng dây có điện tích S = 100 cm2, hai đầu nối với tụ có điện dung C = 5F. Mặt phẳng vòng dây đặt vuông góc với các đường cảm ứng của từ trường B = kt; (k = 0,5 T/s). a. Tính điện tích trên tụ. b. Nếu không có tụ thì công suất toả nhiệt trên vòng dây là bao nhiêu? Cho điện trở của vòng dây R = 0,1. Bài 9.Một thanh kim loại dài l = 1,2 m quay trong từ trường đều có vuông góc với thanh (B = 0,2T). Tìm hiệu điện thế ở hai đầu thanh khi thanh quay quanh trục với tần số góc n = 120 vòng/phút khi: a. Trục quay qua một đầu thanh. b. Trục quay qua một điểm trên thanh, cách một đầu một qua l = 20cm. Bài 10.Một cuộn dây có 100 vòng, bán kính 10 cm. Trục của cuộn dây song song với cảm ứng từ của một từ trường đều B = 0,2T. Ta quay đều cuộn dây sao cho sau 0,5s trục của nó vuông góc với vectơ . Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây. Bài 11.Một đoạn dây MN dài l = 10 cm được treo nằm ngang bằng hai dây dẫn mảnh, nhẹ, thẳng đứng, dài L = 0,9m.Hệ thống được đặt trong từ trường đều thắng đứng hướng xuống, B = 0,2T. Kéo lệch dây MN để dây treo hợp với phương đứng một góc = 600 rồi buông ra. a. Tìm biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiện trong dây MN khi dây treo lệch một góc với phương đứng. b. Tìm giá trị suất điện động cực đại. Bỏ qua sức cản của không khí, lấy g = 10 m/s2. Bài 12.(h12).Cho mạch điện như hình vẽ, E = 1,2V, r = 1, thanh MN dài l = 40cm; RMN = 3, vuông góc với mp khung dây, B = 0,4T. Bỏ qua điện trở các phần còn lại của khung dây. Thanh MN có thể trượt không ma sát trên hai thanh ray. a. Thanh MN chuyển động đều sang phải với vận tốc v = 2m/s.Tìm dòng điện qua mạch và lực từ tác dụng vào thanh MN. b. Để không có dòng điện qua mạch, MN phải chuyển động theo hướng nào? Với vận tốc bao nhiêu? Bài 13(h13).Một dẫy dẫn ( bọc chất cách điện )được uốn thành mạch điện thẳng có dạng hai hình vuông cạnh a = 10cm, b = 20cm như hình . Mạch đặt trong từ trường đều có vuông góc với mặt phẳng hai khung, B = 3,6.10-2T. Cho dây dẫn có tiết diện 1 mm2, điện trở suất =1,5.10-6 m. a. Người ta cho từ trường giảm đều xuống 0 trong thời gian t = 10-2 s. Tính dòng điện chạy qua mạch. b. Giữ nguyên từ trường, mở khung cạnh b bằng cách xoay ngược lại, sau đó dãn khung ra thành hình vuông mới với cùng thời gian. Tính dòng điện qua mạch lúc này. Bài 14(h14). Hệ thống dây dân đặt nằm ngang như hình. Thanh Mz trượt trên cách cạnh Ox, Oy và luôn vuông góc với phân giác OH, Mz tiếp xúc với Ox, Oy tại M và N. Góc xOy = 2. Thanh Mz chuyển động với vận tốc không đổi v. Các dây dẫn đồng chất, cùng tiết diện, có điện trở cho một đơn vị chiều dài là r. Bỏ qua điện trở tiếp xúc tại M, N. Hệ thống đặt trong từ trường đều thẳng đứng, có độ lớn B. Xác định chiều và độ lớn dòng điện chạy qua MN khi Hz trượt đều. O Å M Z H N x y h 14 b a Å Å h 13 M N E h 12 Bài 15(h15).Cho khung dây dẫn có kích thước như hình, điện trở một đơn vị chiều dài là R0 = 1 /m. Khung đặt trong từ trường đều vuông góc mặt phẳng khung. Cho tăng theo quy luật B = kt (k = 10 T/s). Tính cường độ dòng điện qua các đoạn của khung. Cho a = 50cm, =1,4. Bài 16(h16).Cho hệ thống như hình vẽ, thanh kim loại MN = l = 20cm, khối lượng m = 20g; E = 1,5v, r = 0,1. Cảm ứng từ thẳng đứng hướng xuống, B = 0,4T. Do lực từ cân bằng với lực ma sát nên thanh MN trượt đều với vận tốc 5 m/s. Cho điện trở của hệ thống là R = 0,9 và không đổi. Lấy g = 10m/s2. a. Tính độ lớn và chiều dòng điện trong mạch. b. Hệ số ma sát giữa MN và các ray. c. Để dòng điện chạy từ N đến M với độ lớn 0,5A thì phải kéo MN sang phía nào? Vận tốc và lực kéo bao nhiêu? Bài 17(h17).Hai thanh kim loại thẳng đứng, điện trở không đáng kể, hai đầu nối nhau bằng điện trở R. Một thanh kim loại MN = l, khối lượng m được thả cho trượt không ma sát trên hai thanh đứng xuống dưới và luôn luôn năm ngang. Hệ thống đặt trong từ trường đều có vuông góc với mặt phẳng khung như hình vẽ. Bỏ qua sức cản không khí. a. Tính vận tốc cực đại của thanh MN. Cho hai thanh đứng thẳng đứng đủ dài. a A B C D E a Å Å a A B C D E a Å Å h15 a 8 M N R h17 b. Tính như câu a trong trường hợp hai thanh đứng bây giờ hợp với phương ngang một góc . M N E h 16 Bài 18. Trong hình vẽ của bài 17, thay điện trở R bằng tụ có điện dung C. Tính gia tốc chuyển động của thanh MN và cho biết sự biến đổi năng lượng trong mạch. Bài 19. Thanh đồng khối lượng m trượt trên hai thanh ray đặt nghiêng một góc a(tg > k); k là hệ số ma sát giữa thanh đồng và hai ray. Phía trên hai đầu thanh ray có nối nhau bằng một điện trở R. Hệ thống đặt trong từ trường đều có mặt phẳng của hai ray. Tính vận tốc của thanh đồng có thể đạt được. Cho khoảng cách giữa hai thanh ray là l; bỏ qua điện trở các phần khác. Bài 20. Trong bài 19 nếu thay R bằng tụ có điện dung C. Tìm gia tốc chuyển động của thanh đồng. Bài 21(h21).Hai cuộn dây có hệ số tự cảm L1, L2 có điện trở không đáng kể mắc song song và được nối với nguồn (E, r) qua điện trở R (như hình). Đóng K, tìm cường độ dòng điện ổn định trong các cuộn dây và qua điện trở R. Bỏ qua sự hỗ cảm giữa các cuộn dây. Bài 22(h22).Cuộn dây có hệ số tự cảm L, điện trở không đáng kể mắc với tụ có điện dung C như hình vẽ. Khi K đóng lại và dòng điện qua mạch đã ổn định. Tìm hiệu điện thế cực đại ở hai đầu tụ C sau khi K mở. Cho nguồn có (E, r). Bài 23(h23).Cuộn dây hệ số tự cảm L, điện trở không đáng kể mắc song song với điện trở R vào mạch như hình vẽ. Đầu tiện K mở. Tìm điện lượng chạy qua điện trở R sau khi đóng khoá K. Cho nguồn có (E, r). h22 L C E E L1 L2 R h21 Bài 24(h24).Cho mạch điện như hình vẽ. Ban đầu tụ C1 được tích điện đến hiệu điện thế U và K mở. Tụ C2 không tích điện.Tìm dòng điện cực đại qua cuộn dây L sau khi đóng khoá K. Cho C1 = C2 = C, bỏ qua điện trở của cuộn dây. C1 C2 L h24 E L R h23 Bài 25.Một cuộn dây có N=1000 vòng , đường kính d = 10cm được quấn bằng một sợi dây kim loại ( tiết diện S0= 0,2mm2; r=2.10-8Wm) và có trục song song với từ trường đều. Tốc độ biến thiên của từ trường = 0,2T/s. Nối hai đầu của cuộn dây với tụ C = 1mF. Tính điện tích của tụ điện. Bỏ tụ, nối hai đầu cuộn dây với nhau . Tính cường độ dòng điện cảm ứng và công suất nhiệt trong cuộn dây ĐS : a) 1,6mC; b) 0,05A, 0,08W Bài 26(h26).Hai thanh kim loại song song thẳng đứng, điện trở không đáng kể, hai đầu nối nhau bằng điện trở R= 0,5W. Một đoạn dây dẫn AB = l = 14cm, khối lượng m= 2g, điện trở r = 0,5W được thả cho trượt không ma sát trên hai thanh kim loại thẳng đứng xuống dưới và luôn luôn nằm ngang tiếp xúc với hai thanh kim loại. Hệ thống đặt trong từ trường đều có vuông góc với mặt phẳng khung như hình vẽ, B = 0,2T. Bỏ qua sức cản không khí. a) Xác định chiều dòng điện qua R b) Chứng tỏ rằng ban đầu dây dẫn AB chuyển động nhanh dần, sau một thời gian trở thành chuyển động đều.Tính vận tốc v0 của chuyển động đều đó của thanh AB và tính UAB. Cho hai thanh kim loại thẳng đứng đủ dài. M N R H26 Å c) Bây giờ cho hai thanh kim loại hợp với phương ngang một góc = 600. vẫn giữ như cũ.Tính vận tốc v0' của chuyển động đều của AB và U'0. Lấy g = 9,8m/s2. ĐS :b) 25m/s; 0,175V c) 14,45m/s ; 0,175V Bài 27. Một ống dây dài có đường kính d = 5cm. có N= 1000 vòng dây đồng có tiết diện S0= 0,2mm2 được đặt trong từ trường đều có song song với trục ống dây. Cảm ứng từ biến thiên với tốc độ = 10-2 T/s. Nếu mắc hai đầu ống dây với một tụ điện có C = 10mF thì điện tích của tụ bằng bao nhiêu? Nếu bỏ tụ đi và nối tắt hai đầu ống dây thì công suất cuare ống dây bằng bao nhiêu?(cho r = 1,75.10-8 Wm) ĐS:a) 1,96.10-7C; b) » 2,8.10-5W Bài 28. Một vòng dây dẫn có điện trở trên một mét dài là R0= 1W, có đường kính d = 0,8m được đặt trong một từ trường đều có vuông góc với mặt phẳng vòng dây. Tìm tốc độ biến thiên của từ trường để cường độ dòng điện chạy trong vòng dây bằng 1A. Mắc ampe kế A1 vào trong vòng dây và ampe kế A2 vào hai đầu của đường kính AOB( điện trở các ampe kế không đáng kể).Tìm số chỉ của các ampe kế, biết cảm ứng từ B biến đổi theo thời gian theo quy luật B=kt. Thay ampe kế A2 bằng một vôn kế có điện trở rất lớn , tìm số chỉ của vôn kế và ampe kế A1. ĐS: a) 5T/s; b)IA1 = 0,2k, IA2 = 0, V=0 Bài 29. (h29).Thanh kim loại AB được kéo trượt đều trên hai thanh ray đặt trong mặt phẳng nằm ngang với vận tốc v = 10m/s. Hai thanh ray đặt cách nhau một đoạn ℓ = 0,5m. Hệ thống đặt trong từ trường đều có thẳng đứng .Mắc hai tụ điện C1 và C2 ( với C2 = 1,5C1) nối tiếp nhau vào hai đầu của hai thanh ray. Biết hiệu điện thế hai đầu tụ C2 là 0,5V . Tính B Bài 30. (h30) Thanh kim loại AB được kéo trượt đều trên hai thanh ray đặt trong mặt phẳng nằm ngang như hình vẽ.Các ray được nối với nhau bằng biến trở R . Hệ thống đặt trong từ trường đều có thẳng đứng( B= 0,4T) Cho R = 1,5W. Kéo AB với vận tốc v= 6m/s.Tìm cường độ dòng điện cảm ứng qua R. Điều chỉnh biến trở R = 150W , kéo AB với vận tốc v = 10m/s, để cường độ dòng điện cảm ứng I= 0,2A. Tìm lực kéo B A R h 30 ĐS : a) I = 0,32A; b) F = 0,6N Å C2 C1 h 29