Bài tập tính từ thông (cách giải + bài tập)

Trang trước Trang sau

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Bài tập tính từ thông lớp 12 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Bài tập tính từ thông.

1. Phương pháp giải

Để tính từ thông gửi qua tiết diện của khung dây, ta sử dụng công thức: Φ=NBScosα

(α là góc hợp giữa B→ và pháp tuyến n→ của mặt phẳng khung).

2. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ: Một khung dây phẳng giới hạn diện tích S=5cm2 gồm 20 vòng dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B=0,1T sao cho mặt phẳng khung dây hợp với vectơ cảm ứng từ một góc 600. Tính từ thông qua diện tích giới hạn bởi khung dây?

Hướng dẫn:

Mặt phẳng khung dây hợp với vectơ cảm ứng từ một góc 60° suy ra α=90−60=300

Từ thông gửi qua khung dây: Φ=NBScosα=20.0,1.5.10−4.cos300=8,7.10−4(Wb)

3. Bài tập tự luyện

Câu 1. Một vòng dây dẫn phẳng hình tròn có diện tích S = 30 cm2 được đặt trong một từ trường đều có B = 0,2 T. Gọi a là góc hợp bởi chiều của vectơ pháp tuyến của mặt phẳng vòng dây dẫn và chiều của cảm ứng từ. Tính từ thông qua diện tích giới hạn bởi vòng dây dẫn trong các trường hợp sau đây.

a) Mặt phẳng vòng dây dẫn vuông góc với hướng của cảm ứng từ.

b) Mặt phẳng vòng dây dẫn tạo với hướng của cảm ứng từ góc 60°.

c) Mặt phẳng vòng dây dẫn tạo với hướng của cảm ứng từ góc 90°.

Hướng dẫn:

a) Φ=BScosα=0,2.30.10−4.cos0°=6.10−4Wb

b) Φ=BScosα=0,2.30.10−4.cos30°=5,2.10−4Wb

c) Φ=BScosα=0,2.30.10−4.cos0°=6.10−4Wb

Câu 2. Một 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 bởi vectơ cảm ứng từ với mặt phẳng của hình vuông đó.

Hướng dẫn:

Diện tích khung dây: S=25⋅10−4 m2.

Áp dụng công thức tính từ thông:

Φ=BScosα⇒10−6=8.10−4.25.10−4.cosα⇒cosα=12⇒α=±π3.

Trong đó α là góc tạo bởi vectơ pháp tuyến của mặt phẳng hình vuông và vectơ cảm ứng từ, nên góc tạo bởi vectơ cảm ứng từ với mặt phẳng hình vuông là: β=π2−α=π6 hoặc 5π6.

Do góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ với mặt phẳng của hình vuông là góc nhọn, nên chọn β=π6.

Câu 3. Một khung dây dẫn hình vuông cạnh 20cm nằm trong từ trường đều độ lớn B=1,2 T sao cho các đường sức từ vuông góc với mặt khung dây. Từ thông qua khung dây đó có độ lớn là

A. 0,048 Wb.

B. 24 Wb.

C. 480 Wb.

D. 0 Wb.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là A

Φ=B.S.cosα=1,2.(20.10−2)2.cos0=0,048 Wb.

Câu 4. Một khung dây phẳng diện tích S = 12 cm2, đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B=5.10−2T. Mặt phẳng của khung dây hợp với Vecto cảm ứng từ B→ một góc 300. Từ thông qua diện tích S bằng

A. 33.10−4Wb.

B. 3.10−4Wb.

C. 33.10−5Wb.

D. 3.10−5Wb.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là D

Từ thông qua diện tích S bằng

Φ=NBScosα=1.5.10−2.12.10−4.cos600=3.10−5 (Wb)

Câu 5. 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. Vecto cảm ứng từ hợp với pháp tuyến của mặt phẳng khung một góc 600. Từ thông qua khung dây đó là

A. 1,53.10−7 Wb

B. 1,5.10−7 Wb

C. 3.10−7 Wb

D. 2.10−7 Wb

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là C

Φ=BScosα=5.10−4.12.10−4.cos600=3.10−7 Wb

Câu 6. Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vòng dây, diện tích mỗi vòng 54 cm2. Khung dây quay đều quanh một trục đối xứng (thuộc mặt phẳng của khung), trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với trục quay với độ lớn 0,2T. Từ thông cực đại qua khung dây là

A. 54Wb

B. 5,4Wb

C. 0,54Wb

D. 540 Wb

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là C

Ta có Φ0 = NBS = 500.54.10-4.0,2 = 0,54Wb.

Câu 7. Một khung dây dẫn phẳng, hình chữ nhật, diện tích 50 cm2, gồm 1000 vòng dây, quay đều với tốc độ 25 vòng/giây quanh trục cố định ∆ trong từ trường đều có cảm ứng từ B. Biết ∆ nằm trong mặt phẳng khung dây và vuông góc với B. Từ thông cực đại qua khung dây là 1,8Wb. Độ lớn của B→ là

A. 0,18T

B. 0,72T

C. 0,36T

D. 0,51T

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là C

Đổi ω = 25 vònggiây=25.2π (rad)giây=50π(Rad/s)

Φ0= NBS⇒B=Φ0NS=1,81000.50.10-4 = 0,36 (T)

Câu 8. Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có diện tích 60cm2,quay đều quanh trục đối xứng (thuộc mặt phẳng khung) trong từ trường đều có Vecto cảm ứng từ vuông góc với trục quay và có độ lớn 0,4T. Từ thông cực đại qua khung dây là

A. 1,2.10-3 Wb.

B. 4,8.10−3 Wb.

C. 2,4.10−3 Wb.

D. 0,6.10−3 Wb.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là C

Ta có Φ0 = NBS = 1.60.10-4.0,4.1 = 2,4.10−3(Wb).

Câu 9. Một hình vuông cạnh 5 cm, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B=4.10−4T. Từ thông qua diện tích hình vuông đó bằng 10−6 Wb. Góc hợp giữa vecto cảm ứng từ và Vecto pháp tuyến của hình vuông đó là

A. α=0°

B. α=30°

C. α=60°

D. α=90°

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là A

Φ=BScosα⇒cosα=ΦBS=1⇒α=00

Câu 10. Một khung dây hình chữ nhật kích thước 5 (cm) x 4 (cm) đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B=5.10–4 T. Vectơ cảm ứng từ hợp với Vecto pháp tuyến của mặt phẳng một góc 300. Từ thông qua diện tích khung dây hình chữ nhật đó là

A. 52.10−7 Wb

B. 3.10−7 Wb

C. 53.10−7 Wb

D. 3.10−6 Wb

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là C

Φ=BScosα=5.10−4.20.10−4.cos300=53.10−7 Wb

Câu 11. Một vòng dây dẫn tròn, phẳng có đường kính 2cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B=15πT. Từ thông qua vòng dây khi Vecto cảm ứng từ B→ hợp với pháp tuyến n→ của mặt phẳng vòng dây góc α=60° bằng

A. 3.10−5Wb.

B. 10−5Wb.

C. 3.10−4Wb.

D. 10−4Wb.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là B

Ta có r=d2=1 (cm) = 0,01 (m)   ;  S= π.r2=  π.(0,01)2

Từ thông qua diện tích S bằng

Φ=NBScosα=1.15π.π(0,01)2.cos600=10−5 (Wb)

Câu 12. Hai khung dây tròn có mặt phẳng song song với nhau đặt trong từ trường đều sao cho các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng hai khung. Khung dây một có đường kính 20cm và từ thông qua khung là 30mWb. Khung dây hai có đường kính 40cm, từ thông qua khung có độ lớn là:

A. 60mWb

B. 120mWb

C. 15mWb

D. 7,5mWb

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là B

Hai khung dây đặt song song với nhau nên từ trường qua hai khung dây như nhau.

Φ1=B.S1cosα1→B=Φ1S1.cosα1=30.10−320.10−22.cos0=0,75  T.

Φ2=B.S2.cosα2=0,75.40.10−22.cos0=120 mWb.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 12 hay, chi tiết khác:

Trang trước Trang sau
Giải bài tập lớp 12 sách mới các môn học