Bài tập suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động và cách giải

---

---

Với Bài tập suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động và cách giải sẽ giúp học sinh nắm vững lý thuyết, biết cách làm bài tập từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu quả để đạt kết quả cao trong các bài thi môn Vật lí 11.

I. Lí thuyết

a, 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.

b, Biểu thức suất điện động cảm ứng trong đoạn dây chuyển động

- Xét trường hợp đơn giản từ trường $\overrightarrow{B}$ vuông góc với mặt khung dây, khi đó suất điện động trong khung dây được tính theo công thức:

- Xét ở trường hợp tổng quát:

Ta có công thức: |e_c| = Bℓvsinθ

Trong đó:

e_c: Suất điện động của đoạn dây, đơn vị (V)

B: Cảm ứng từ, đơn vị (T)

ℓ: Chiều dài đoạn dây, đơn vị (m)

v: vận tốc của đoạn dây (m/s)

θ = (v→, $\overrightarrow{B}$) 

- Dây dẫn chuyển động trong từ trường được coi như một nguồn điện. Khi đó, lực lorenxo tác dụng lên các electron đóng vai trò lực lạ tạo thành dòng điện. 

c, Quy tắc bàn tay phải

Đặt bàn tay phải sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, ngón cái choãi 90^o hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn 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.

Chú ý:

+ Khi mạch được nối kín thì dòng điện cảm ứng chạy trong dây dẫn có điện trở R là:  

+ Bên trong nguồn điện, dòng điện có chiều từ cực âm sang cực dương, bên ngoài thì ngược lại.

d, Máy phát điện

Là ứng dụng quan trọng và quen thuộc của hiện tượng cảm ứng điện từ trong các đoạn dây chuyển động.

Máy phát điện xoay chiều: 

+ Nguyên tắc hoạt động: Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ trong các đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường.

+ Cấu tạo: Máy phát điện xoay chiều gồm một khung dây quay trong từ trường của một nam châm. Bộ góp gồm hai vành khuyên bằng đồng tiếp xúc với hai chổi quét.

+ Hoạt động: Khi khung dây quay trong khung xuất hiện một suất điện động cảm ứng. Dòng điện trong khung đưa ra mạch ngoài nhờ bộ góp có chiều thay đổi theo thời gian.

Máy phát điện một chiều:

+ Hai vành khuyên được thay bằng hai bán khuyên.

+ Dòng điện ở mạch ngoài có chiều không đổi.

II. Phương pháp giải

- Vận dụng quy tắc bàn tay phải

 - Áp dụng công thức tính suất điện động cảm ứng trong đoạn dây chuyển động trong từ trường: |e_c| = Bℓvsinθ

III. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Vận dụng quy tắc bàn tay phải xác định các cực của đoạn dây và xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong mạch điện dưới đây?

A. M là cực âm, N là cực dương. Dòng điện cảm ứng có chiều từ M đến N.

B. M là cực âm, N là cực dương. Dòng điện cảm ứng có chiều từ N đến M.

C. M là cực dương, N là cực âm. Dòng điện cảm ứng có chiều từ M đến N.

D. M là cực dương, N là cực âm. Dòng điện cảm ứng có chiều từ N đến M.

Lời giải chi tiết

Áp dụng quy tắc bàn tay phải sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, ngón cãi choãi ra chỉ chiều chuyển động của đoạn dây (hướng từ trái sang phải). Khi đó chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều của dòng điện cảm ứng.

Vậy dòng điện cảm ứng có chiều từ M đến N và M là cực âm và N là cực dương.

Chọn đáp án A.

Ví dụ 2: Một thanh dẫn diện dài 1,2m, chuyển động trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,5T (Vecto B vuông góc với thanh) với vận tốc 4m/s, vuông góc với $\overrightarrow{B}$ thanh và làm với một góc 30^o. Tính suất điện động cảm ứng trong thanh?

A. 0,8V

B. 1V

C. 1,2V

D. 1,4V

Lời giải chi tiết

Suất điện động cảm ứng trong thanh là:

e_c = B.v. ℓ.sinθ = 0,5.4.1,2.sin30^o = 1,2 (V)

Chọn đáp án C

IV. Bài tập vận dụng

Bài 1: Xác định các cực của đoạn dây và chiều của dòng điện cảm ứng trong mạch dưới đây?

A. M là cực âm, N là cực dương. Dòng điện cảm ứng có chiều từ M đến N.

B. M là cực âm, N là cực dương. Dòng điện cảm ứng có chiều từ N đến M.

C. M là cực dương, N là cực âm. Dòng điện cảm ứng có chiều từ M đến N.

D. M là cực dương, N là cực âm. Dòng điện cảm ứng có chiều từ N đến M.

Chọn đáp án D

Bài 2: Một thanh dẫn điện dài 100cm, chuyển động vuông góc trong từ trường đều với vận tốc 4m/s. Biết cảm ứng từ có độ lớn B = 0,2T. Tính suất điện động cảm ứng trong thanh? Nếu dùng dây có điện trở không đáng kể nối hai đầu thanh với một điện trở R = 0,6Ω thành mạch kín thì cường độ dòng điện qua điện trở bằng bao nhiêu?

A. e_c = 1,2 V, I_c = 1A

B. e_c = 0,8 V, I_c = A 

C. e_c = 0,9 V, I_c = 1,5A

D. e_c = 1,2 V, I_c = 2A

Chọn đáp án B

Bài 3: Cho hệ thống như hình vẽ, trong đó thanh MN có chiều dài 60cm chuyển động với vận tốc 8m/s trong từ trường đều B = 0,5T. Tụ điện có điện dung C = 12µF. Tính độ lớn điện tích của tụ điện và cho biết bản nào tích điện dương?

A. q = 26,8µC, M là bản dương, N là bản âm.

B. q = 26,8µC, M là bản âm, N là bản dương.

C. q = 28,8µC, M là bản dương, N là bản âm.

D. q = 26,8µC, M là bản âm, N là bản dương.

Chọn đáp án C

Bài 4: Hai thanh kim loại song song thẳng đứng một dầu nối với tụ điện C = 4µF. Một đoạn dây dẫn AB có độ dài ℓ = 15cm, khối lượng m = 25g tì vào hai thanh kim loại, tự do trượt không ma sát xuống dưới và luôn vuông góc với hai thanh kim loại trên. Hệ thống đặt trong từ trường đều vuông góc có B = 2T (bỏ qua điện trở dây dẫn). Xác định gia tốc của thanh AB?

A. a ≈ 10m/s² 

B. a ≈ 8m/s²

C. a ≈ 12m/s²

D. a ≈ 9m/s²

Chọn đáp án A

Bài 5: Một thanh dẫn điện dài 90cm, chuyển động vuông góc trong từ trường đều với vận tốc 3m/s. Biết cảm ứng từ có độ lớn B = 0,1T. Tính suất điện động cảm ứng trong thanh? Nếu dùng dây có điện trở không đáng kể nối hai đầu thanh với một điện trở R = 0,5Ω thành mạch kín thì cường độ dòng điện qua điện trở bằng bao nhiêu?

A. e_c = 0,16 V, I_c = 0,32A 

B. e_c = 0,2 V, I_c = 0,4A  

C. e_c = 0,3 V, I_c = 0,6A  

D. e_c = 0,27 V, I_c = 0,54A  

Chọn đáp án D

Bài 6: Một thanh dẫn điện dài 30cm tịnh tiến trong từ trường đều, cảm ứng từ B = 6.10^–4 T. Vectơ vận tốc của thanh vuông gốc với vectơ cảm ứng từ và có độ lớn bằng 4m/s. Tính suất điện động cảm ứng trong thanh?

A. e_c = 7,2.10^–3 V 

B. e_c = 7,2.10^–4 V

C. e_c = ,2.10^–3 V 

D. e_c = 5,2.10^–4 V 

Chọn đáp án B

Bài 7: Chọn các đáp án SAI trong các đáp án dưới đây?

A. Máy phát điện hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

B. Bộ góp của máy phát điện một chiều gồm hai vành khuyên bằng đồng tiếp xúc với hai chổi quét.

C. Máy phát điện một chiều có chiều dòng điện ở mạch ngoài không đổi.

D. Máy phát điện xoay chiều gồm một khung dây quay trong từ trường của một nam châm.

Chọn đáp án B

Bài 8: Một thanh dẫn diện dài 1,5m, chuyển động trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,2T (Vectơ $\overrightarrow{B}$ vuông góc với thanh) với vận tốc 3,5m/s, vuông góc với thanh và làm với $\overrightarrow{B}$ một góc 45^o. Tính suất điện động cảm ứng trong thanh? (chọn đáp án gần đúng nhất).

A. 0,75V

B. 0,85V

C. 1,2V

D. 1,4V

Chọn đáp án A

Bài 9:  Một thanh dẫn điện tịnh tiến trong từ trường đều, cảm ứng từ bằng 0,5T. Vecto vận tốc của thanh hợp với đường sức từ một góc 45^o. Thanh dài 45cm. Một vôn kế nối với hai đầu thanh chỉ 0,4V. Tính tốc độ của thanh? (Chọn đáp án gần đúng nhất).

A. 1,5 m/s

B. 2 m/s

C. 2,5 m/s

D. 3 m/s

Chọn đáp án C

Bài 10: Một thanh dẫn điện tịnh tiến trong từ trường đều, cảm ứng từ bằng 0,3T. Vecto vận tốc của thanh hợp với đường sức từ một góc 30^o và có độ lớn 3 m/s. Một vôn kế nối với hai đầu thanh chỉ 0,5V. Tính chiều dài của thanh? (Chọn đáp án gần đúng nhất).

A. 0,5m

B. 0,9m

C. 1,1m

D. 1,3m

Chọn đáp án C

V. Bài tập bổ sung

Câu 1: Từ thông Φ qua một khung dây biến đổi, trong khoảng thời gian 0,1 s từ thông tăng từ 0,6 Wb đến 1,6 Wb. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung có độ lớn bằng:

A. 6 V.

B. 10 V.

C. 16 V.

D. 22 V.

Câu 2: Khi một từ trường qua một cuộn dây gồm 100 vòng dây biến thiên, suất điện động cảm ứng xuất hiện trên mỗi vòng dây là 0,02 mV. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên cuộn dây có giá trị là

A. 2 mV.

B. 0,2 mV.

C. 20 mV.

D. 2 V.

Câu 3: Một khung dây dẫn cứng hình chữ nhật có diện tích 100 cm², có thể quay trong một từ tường đều có cảm ứng từ B = 0,01 T, ban đầu khung ở vị trí mà mặt phẳng khung dây song song với các đường sức từ. Khung quay đều trong thời gian 0,02 s thì đến vị trí mặt phẳng của khung dây vuông góc với các đường sức từ. Xác định độ lớn suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung

A. 0,5 V.

B. 0,05 V.

C. 5 mV.

D. 0,5 mV.

Câu 4: Từ thông Φ qua một khung dây biến đổi, trong khoảng thời gian 0,2 s từ thông giảm từ 1,2 Wb xuống còn 0,4 Wb. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung có độ lớn bằng:

A. 6 V.

B. 4 V.

C. 2 V.

D. 1 V.

Câu 5: Một cuộn dây phẳng, có 100 vòng, diện tích 3,14.10^-2 (m²). Cuộn dây đặt trong từ trường đều và vuông góc với các đường cảm ứng từ. Nếu cho cảm ứng từ tăng đều đặn từ 0,2T lên gấp đôi trong thời gian 0,1s. Suất điện động cảm ứng trong cuộn dây có độ lớn bằng?

A. 0,628 V.

B. 6,28 V.

C. 1,256 V.

D. 2,36 V.

Câu 6: Một khung dây hình tròn bán kính 20 cm nằm toàn bộ trong một từ trường đều mà các đường sức từ vuông với mặt phẳng vòng dây. Trong khi cảm ứng từ tăng từ 0,1 T đến 1,1 T thì trong khung dây có một suất điện động không đổi với độ lớn là 0,2 V. Thời gian duy trì suất điện động đó là

A. 0,2 s.

B. 0,2π s.

C. 4 s.

D. 0,31 s.

Câu 7: Một khung dây dẫn tròn có 10 vòng dây, diện tích mỗi vòng bằng 50 cm ², đặt trong một từ trường đều B = 0,2 T. Mặt phẳng khung hợp với đường sức của từ trường một góc 45⁰. Từ ví trí nói trên, người ta quay cho mặt phẳng khung song song với đường sức trong thời gian 0,02 s. Suất điện động cảm ứng trong khung có độ lớn

A. 0,53 V.

B. 0,35 V.

C. 3,55 V.

D. 3,5 V.

Câu 8: Một khung dây dẫn có 100 vòng được đặt trong từ trường đều sao cho các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng của khung dây. Diện tích của mỗi vòng dây là 2 dm², cảm ứng từ giảm đều từ 0,5 T đến 0,2 T trong thời gian 0,1 s. Suất điện động cảm ứng trong khung dây là

A. 6 V.

B. 60 V.

C. 3 V.

D. 30 V.

Câu 9: Một khung dây hình vuông cạnh 20 cm nằm toàn bộ trong một từ trường đều và vuông góc với các đường cảm ứng. Trong thời gian 1/5 s, cảm ứng từ của từ trường giảm từ 1,2 T về 0. Suất điện động cảm ứng của khung dây trong thời gian đó có độ lớn là

A. 240 mV.

B. 240 V.

C. 2,4 V.

D. 1,2 V.

Câu 10: Một khung dây phẳng, diện tích 20 (cm²), gồm 10 vòng dây đặt trong từ trường đều. Vectơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẳng khung dây một góc 30⁰ và có độ lớn B = 2.10^-4 (T). Người ta làm cho từ trường giảm đều đến 0 trong khoảng thời gian 0,01 s. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong khoảng thời gian từ trường biến đổi là

A. 3,46.10^-4 V.

B. 0,2 (mV).

C. 4.10^-4 V.

D. 4 mV.

Câu 11: Một khung dây dẫn tròn có diện tích 60 cm², đặt trong từ trường đều. Góc giữa và mặt phẳng khung dây là 30⁰. Trong thời gian 0,01s từ trường tăng đều từ 0 lên 0,02T thì suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây có độ lớn là 0,6V. Khung dây trên gồm

A. 173 vòng.

B. 1732 vòng.

C. 100 vòng.

D. 1000 vòng.

Câu 12: Cuộn dây có N = 100 vòng, mỗi vòng có diện tích S = 300 cm². Đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,2 T sao cho trục của cuộn dây song song với các đường sức từ. Quay đều cuộn dây để sau Dt = 0,5 s trục của nó vuông góc với các đường sức từ thì suất điện động cảm ứng trung bình trong cuộn dây là

A. 0,6 V.

B. 1,2 V.

C. 3,6 V.

D. 4,8 V.

Xem thêm phương pháp giải các dạng bài tập Vật Lí lớp 11 hay, chi tiết khác:

• Bài tập về hiện tượng tự cảm và cách giải
• Bài tập năng lượng từ trường của ống dây tự cảm và cách giải
• Dạng bài tập về lăng kính và cách giải
• Các dạng bài tập về thấu kính và cách giải
• Các dạng bài tập về mắt và cách giải

---

---

---