Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng - Vật lý 9

A. Tóm tắt lý thuyết

1. Sự biến đổi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây

• Khi đưa một cực của nam châm lại gần hay ra xa đầu một cuộn dây dẫn thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng hoặc giảm (biến thiên).

2. Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng

• Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong một dây dẫn kín đặt trong từ trường của một nam châm khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đó biến thiên.

3. Cách giải thích sự xuất hiện dòng điện cảm ứng

• Dựa vào điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng để giải thích: Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một dây dẫn kín là số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đó biến thiên.
• Hay hiểu một cách cụ thể là:
  • Khi mạch điện kín hay một phần mạch điện kín chuyển động trong từ trường và cắt các đường cảm ứng từ.
  • Khi mạch điện kín không chuyển động trong từ trường nhưng từ trường xuyên qua mạch điện đó là từ trường biến đổi theo thời gian.

4. Bài tập minh họa

Bài 1 Một HS nói rằng: “Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một cuộn dây dẫn kín là chuyển động tương đối giữa nam châm và cuộn dây”. Lời phát biểu này đúng hay sai? Tại sao?

Hướng dẫn giải:

Phát biểu này không đúng vì có trường hợp chuyển động giữa nam châm và cuộn dây cũng không sinh ra sức điện động cảm ứng.

Bài 2 Trên hình 32.3, khi cho khung dây quay quanh trục PQ thì trong khung dây có xuất hiện dòng điện cảm ứng hay không? Vì sao?

Hướng dẫn giải:

Vì số đường sức từ xuyên qua tiết diện khung dây không biến thiên.

Lời kết

Qua bài này, các em sẽ được làm quen với các kiến thức liên quan đến Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng cùng với các bài tập liên quan theo nhiều cấp độ từ dễ đến khó…, các em cần phải nắm được:

• Sự biến đổi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây
• Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng
• Cách giải thích sự xuất hiện dòng điện cảm ứng

B. Bài tập trong sách giáo khoa

Bài C1 (trang 87 SGK Vật Lý 9): Hãy quan sát xem các đường sức từ (hình 32.1 SGK) xuyên qua tiết diện s của cuộn dây biến thiên như thế nào (tăng hay giảm) trong các trường hợp sau:

- Đưa nam châm lại gần cuộn dây theo phương vuông góc với tiết diện S của cuộn dây

- Đặt nam châm đứng yên trong cuộn dây.

- Đưa nam châm ra xa cuộn dây theo phương vuông góc với tiết diện S của cuộn dây

- Để nam châm nằm yên, cho cuộn dây chuyển động lại gần nam châm.

Hướng dẫn giải:

- Số đường sức từ tăng

- Số đường sức từ không đổi

- Số đường sức từ giảm

- Số đường sức từ tăng

Bài C2 (trang 88 SGK Vật Lý 9): Đối chiếu kết quả của thí nghiệm trong câu 1 với việc khảo sát số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây, hãy chọn từ thích hợp điền các ô trông trong bảng 1 (SGK).

Hướng dẫn giải:

Bài C3 (trang 88 SGK Vật Lý 9): Từ bảng 1 (SGK) suy ra trong điều kiện nào thì xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây kín?

Hướng dẫn giải:

Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây kín xuất hiện khi số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây tăng hay giảm

Bài C4 (trang 88 SGK Vật Lý 9): Vận dụng Nhận xét 2 trong bài học để giải thích vì sao trong thí nghiệm ở hình 31.3 SGK, khi đóng hay ngắt mạch của nam châm điện thì trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Hướng dẫn giải:

Vì khi đóng mạch điện, cường độ dòng điện tăng từ không đến có, từ trường của nam châm điện mạnh lên, số đường sức từ biểu diễn từ trường tăng lên, số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây cũng tăng lên, nên dòng điện cảm ứng xuất hiện.

Bài C5 (trang 89 SGK Vật Lý 9): Hãy vận dụng kết luận trong bài để giải thích vì sao khi quay núm của đinamô thì đèn xe đạp lại sáng.

Hướng dẫn giải:

Quay núm của đinamô, nam châm quay theo. Khi một cực của nam châm lại gần cuộn dây, số đường sức từ qua tiết diện s của cuộn dây tăng, lúc đó xuất hiện dòng điện cảm ứng. Khi cực đó của nam châm ra xa cuộn dây thì số đường sức từ qua tiết diện s của cuộn dây giảm, lúc đó cũng xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Bài C6 (trang 89 SGK Vật Lý 9): Hãy giải thích vì sao khi cho nam châm quay như ở hình 31.4 SGK thì trong cuộn dây dẫn kín lại xuất hiện dòng điện cảm ứng

Hướng dẫn giải:

Quay núm của đinamô, nam châm quay theo. Khi một cực của nam châm lại gần cuộn dây, số đường sức từ qua tiết diện s của cuộn dây tăng, lúc đó xuất hiện dòng điện cảm ứng. Khi cực đó của nam châm ra xa cuộn dây thì số đường sức từ qua tiết diện s của cuộn dây giảm, lúc đó cũng xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Bài viết gợi ý: