Trọn bộ Công thức Vật Lí lớp 11 Chương 5: Cảm ứng điện từ quan trọng

Nhằm mục đích giúp học sinh dễ dàng nhớ và nắm vững các công thức Vật Lí lớp 11, VietJack biên soạn tài liệu trọn bộ công thức Vật Lí 11 Chương 5: Cảm ứng điện từ đầy đủ công thức quan trọng, lý thuyết và bài tập tự luyện giúp học sinh vận dụng và làm bài tập thật tốt môn Vật Lí lớp 11.

• Công thức tính từ thông

• Công thức tính từ thông cực đại

• Công thức tính suất điện động cảm ứng

• Công thức tính từ thông riêng

• Công thức tính độ tự cảm của ống dây

• Công thức tính suất điện động tự cảm

• Công thức tính năng lượng từ trường của ống dây

---

---

---

Công thức tính từ thông

1. Định nghĩa

Giả sử có một đường cong phẳng kín (C) là chu vi giới hạn một mặt có diện tích S, được đặt trong từ trường đều . Trên mặt S vẽ vectơ có độ dài bằng đơn vị theo một hướng xác định (tùy ý chọn), được gọi là vecto pháp tuyến dương. Gọi α là góc tạo bởi và , ta định nghĩa từ thông qua mặt S là đại lượng kí hiệu Φ, cho bởi:

Φ = B.S.cosα

Như vậy, từ thông để diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó.

2. Công thức – đơn vị đo

- Từ thông qua một diện tích S đặt trong từ trường đều là: 

F = BScosa

Trong đó: 

+ Φ là từ thông;

+ B là cảm ứng từ, có đơn vị tesla (T);

+ S là diện tích mặt kín C, có đơn vị m²;

+ a là góc giữa pháp tuyến  và  .

Nếu đặt khung dây có N vòng thì từ thông qua khung dây là:

Φ = NBScosa

- Trong hệ SI, đơn vị của từ thông là vêbe, kí hiệu là Wb. 

1Wb = 1T.1m².

3. Mở rộng

Từ thông là đại lượng đại số. Dấu của từ thông phụ thuộc vào việc chọn chiều của vecto .

Nếu α là góc nhọn (0 < α  < 90⁰) thì từ thông Φ >0.

Nếu α là góc tù (90⁰ < α  < 180⁰) thì từ thông Φ < 0.

Nếu α = 90⁰ thì Φ = 0

Nếu α = 0 thì Φ = B.S

Từ công thức từ thông, ta suy ra công thức xác định B hoặc S, hoặc α.

                           

4. Bài tập ví dụ

Bài 1: Một khung dây hình chữ nhật kích thước 3 (cm) x 4 (cm) đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10^-4 (T). Vectơ cảm ứng từ hợp với pháp tuyến của mặt phẳng khung một góc 30⁰. Từ thông qua hình chữ nhật đó là bao nhiêu?

Bài giải:

Diện tích khung dây hình chữ nhật là : 

S = a.b = 0,03.0,04 = 12.10^-4 (m²)

Từ thông qua khung dây là:

Φ = BScosa = 5.10^-4.12.10^-4.cos30⁰ = 52.10^-8 (Wb)

Bài 2: Một khung dây hình vuông cạnh 5 (cm), đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 4.10^-4 (T). Từ thông qua hình vuông đó bằng 10^-6 (Wb). Góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ và vectơ pháp tuyến với hình vuông đó là bao nhiêu?

Bài giải:

Diện tích khung dây là S = a.a = 0,05.0,05 = 25.10^-4 (m²)

Áp dụng công thức từ thông:

Đáp án: α = 0⁰

Công thức tính suất điện động cảm ứng

1. Định nghĩa

- Mỗi khi từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch kín xuất hiện một dòng điện gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín thi từ thông qua mạch gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

- Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua mạch kín biến thiên.

- Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín. Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó.

2. Công thức – đơn vị đo

Suất điện động cảm ứng:

Nếu chỉ xét về độ lớn của e_C thì:  |e_C| =

Trong đó:

+ e_c là suất điện động cảm ứng, có đơn vị Vôn (V);

+ ∆Φ = Φ₂ – Φ₁ là độ biến thiên từ thông, có đơn vị Vê be (Wb);

+ ∆t là khoảng thời gian từ thông biến thiên, có đơn vị giây (s).

Từ thông được xác định bởi công thức: Φ = NBScosa

Trong đó: 

+ Φ là từ thông;

+ B là cảm ứng từ, có đơn vị tesla (T);

+ S là diện tích mặt kín C, có đơn vị m²;

+ a là góc giữa pháp tuyến 

+ N là số vòng dây, nếu chỉ có 1 vòng dây thì N = 1, thì Φ = BScosa.

Dấu (-) trong biểu thức là để phù hợp với định luật Lenxo về chiều của dòng điện cảm ứng.

3. Mở rộng

Nếu từ thông qua khung dây biến thiên do sự biến thiên của cảm ứng từ B, ta còn có thể sử dụng công thức

 

Trong đó:

+ e_c là suất điện động cảm ứng, có đơn vị Vôn (V);

+ ∆B = B₂ – B₁ là độ biến thiên cảm ứng từ, có đơn vị Testla (T);

+ N là số vòng dây;

+ S là tiết diện của vòng dây, có đơn vị mét vuông (m²).

+ ∆t là khoảng thời gian từ thông biến thiên, có đơn vị giây (s).

+  là tốc độ biến thiên từ trường, có đơn vị  testla trên giây (T/s).

+ a là góc giữa pháp tuyến 

Khi biết e_c, ta có thể suy ra các biểu thức tính tốc độ biến thiên từ trường

Suy ra độ biến thiên từ thông:

                                 

..........................

..........................

..........................

Trên đây là phần tóm tắt một số công thức Vật Lí lớp 11 Chương 5: Cảm ứng điện từ năm học 2021 - 2022 quan trọng, để xem chi tiết mời quí bạn đọc vào từng công thức trên!

---