Phương pháp giải bài tập Từ thông qua một khung dây kín môn Vật Lý 11 năm 2020

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TỪ THÔNG QUA MỘT KHUNG DÂY KÍN

 

- Từ thông qua diện tích S đặt trong từ trường: Φ = BScos\(\left( {\overrightarrow B ,\overrightarrow n } \right)\)

- Từ thông qua khung dây có N vòng dây: Φ = NBScos\(\left( {\overrightarrow B ,\overrightarrow n } \right)\)

Trong đó: Φ: từ thông qua mạch kín

                S: diện tích của mạch (m²)

                B: cảm ứng từ gửi qua mạch (T)

                α = \(\left( {\overrightarrow B ,\overrightarrow n } \right)\) , \(\vec n\) 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 Φ_max = BS

    Khi α = 180° ⇒ cos α = -1 thì Φ_min = -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).

Bài 1: Một vòng dây phẵng giới hạn diện tích S = 5 cm² đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 0,1 T. Mặt phẵng vòng dây làm thành với  \(\vec B\) một góc α = 30°. Tính từ thông qua S.

Giải

Mặt phẵng vòng dây làm thành với góc 30° nên góc giữa  \(\vec B\) và pháp tuyến \(\vec n\)  là 60°.

Do đó: Φ = BScos\(\left( {\overrightarrow B ,\overrightarrow n } \right)\) = 25.10^-6 Wb.

Bài 2: Một khung dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,06 T sao cho mặt phẵng khung dây vuông góc với các đường sức từ. Từ thông qua khung dây là 1,2.10^-5 Wb. Tính bán kín vòng dây.

Giải

Ta có: Φ = BScos\(\left( {\overrightarrow B ,\overrightarrow n } \right)\) = BπR²cos\(\left( {\overrightarrow B ,\overrightarrow n } \right)\)

\(\Rightarrow R = \sqrt {\frac{\Phi }{{B\pi \cos (\overrightarrow B ,\overrightarrow n )}}} = {8.10^{ - 3}} = 8mm\)

Bài 3: Một khung dây phẵng giới hạn diện tích S = 5 cm² gồm 20 vòng dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ từ B = 0,1 T sao cho mặt phẵng khung dây hợp với véc tơ cảm ứng từ một góc 60°. Tính từ thông qua diện tích giới hạn bởi khung dây.

Giải

Ta có: Φ = NBScos\(\left( {\overrightarrow B ,\overrightarrow n } \right)\) = 8,7.10^-4 Wb.

Bài 4: Một khung dây hình vuông cạnh 5 cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 8.10^-4 T. Từ thông qua hình vuông đó bằng 10-6 Wb. Tính góc hợp giữa véc tơ cảm ứng từ và véc tơ pháp tuyến của hình vuông đó.

Giải

Ta có: Φ = Bscosα\(\left( {\overrightarrow B ,\overrightarrow n } \right)\)

\(\begin{array}{l} \Rightarrow \cos \alpha = \frac{\Phi }{{BS}} = \frac{{{{10}^{ - 6}}}}{{{{8.10}^{ - 4}}.{{({{5.10}^{ - 2}})}^2}}} = \frac{1}{2}\\ \Rightarrow \alpha = {60^0} \end{array}\)

Bài 5: Một khung dây hình chữ nhật ABCD gồm 20 vòng cạnh 5 cm và 4 cm. Khung đặt trong từ trường đều B = 3.10^-3 T, đường sức vuông góc với mặt phẳng khung. Quay khung 60° quanh cạnh AB, độ biến thiên từ thông qua khung bằng bao nhiêu?

Giải

Từ thông qua khung Φ = NBScos α

→ Độ biến thiên từ thông qua khung:

ΔΦ = NBS.Δcos α = 20.3.10^-3.(0,05.0,04).(cos60° - cos0°) = -60.10^-6 Wb

Bài 6: Một khung dây hình vuông cạnh 5 cm được đặt trong từ trường đều, B = 0,01 T. Đường sức từ vuông góc với mặt khung. Quay khung cho mặt phẳng khung song song với các đừng sức từ. Độ biến thiên từ thông bằng bao nhiêu?

Giải

Từ thông qua khung Φ = NBScos α

→ Độ biến thiên từ thông qua khung:

ΔΦ = NBS.Δcos α = 0,01.(0,05.0,05).(cos90° - cos0°) = -25.10^-6 Wb

...

------( Để xem đầy đủ nội dung của tài liệu, các em vui lòng đăng nhập để xem online hoặc tải về máy)------

Trên đây là một phần trích dẫn nội dung tài liệu Phương pháp giải bài tập Từ thông qua một khung dây kín môn Vật Lý 11 năm học 2020-2021. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.

Chúc các em học tập tốt !