Từ thông qua một khung dây kín

TỪ THÔNG QUA MỘT KHUNG DÂY KÍN

A)Lý thuyết và phương pháp giải:

-Từ thông qua diện tích S đặt trong từ trường: $\phi =BS\cos \left( \overrightarrow{n},\overrightarrow{B} \right)$.

-Từ thông qua khung dây có N vòng dây: $\phi =NBS\cos \left( \overrightarrow{n},\overrightarrow{B} \right)$.

Trong đó:

$\phi$: từ thông qua mạch kín

S: diện tích của mạch (m$^{2}$)

B: cảm ứng từ gửi qua mạch (T)

$\alpha =\left( \overrightarrow{B},\overrightarrow{n} \right)$, $\overrightarrow{n}$ là pháp tuyến của mạch kín

N: số vòng dây của mạch kín

Tùy thuộc vào góc $\alpha$ mà từ thông có thể có giá trị âm hoặc dương:

$\centerdot$ Khi ${{0}^{0}}<\alpha <{{90}^{0}}\Rightarrow \cos \alpha >0$ thì $\phi$ dương

$\centerdot$ Khi ${{90}^{0}}<\alpha <{{180}^{0}}\Rightarrow \cos \alpha <0$ thì $\phi$ âm

$\centerdot$ Khi $\alpha ={{90}^{0}}\Rightarrow \cos \alpha =0$ thì $\phi$ = 0

$\centerdot$ Khi $\alpha ={{0}^{0}}\Rightarrow \cos \alpha =1$ thì ${{\phi }_{\max }}$ = BS

$\centerdot$ Khi $\alpha ={{180}^{0}}\Rightarrow \cos \alpha =-1$ thì ${{\phi }_{\min }}$ = -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).

B)Ví dụ minh họa:

Hướng dẫn:

Mặt phẳng vòng dây làm thành với góc 30$^{0}$ nên góc giữa $\overrightarrow{B}$ và pháp tuyến $\overrightarrow{n}$ là    60$^{0}$.

Do đó: $\phi =BS\cos \left( \overrightarrow{n},\overrightarrow{B} \right)={{25.10}^{-6}}$ Wb.

Chọn đáp án A.

Hướng dẫn:

Ta có: $\phi =BS\cos \left( \overrightarrow{n},\overrightarrow{B} \right)=B\pi {{R}^{2}}\cos \left( \overrightarrow{n},\overrightarrow{B} \right)$

$\to R=\sqrt{\frac{\phi }{B\pi \cos \left( \overrightarrow{n},\overrightarrow{B} \right)}}={{8.10}^{-3}}$m = 8mm

Chọn đáp án C.

Hướng dẫn:

Ta có: $\phi =BS\cos \alpha $

$\to \cos \alpha =\frac{\phi }{BS}=\frac{{{10}^{-6}}}{{{8.10}^{-4}}.{{({{5.10}^{-2}})}^{2}}}=\frac{1}{2}\to \alpha ={{60}^{0}}$

Chọn đáp án D. 

Hướng dẫn:

Từ thông qua khung: $\phi =NBS\cos \alpha \to $Từ thông cực đại: $\phi $ = NBS

$\to $ Độ lớn cảm ứng từ: $B=\frac{\phi }{NS}=\frac{{{5.10}^{-3}}}{{{50.5.10}^{-4}}}$= 0,2T

Chọn đáp án B. 

Hướng dẫn:

${{\phi }_{truoc}}=NBS\cos {{0}^{0}}=1,{{2.10}^{-4}}$ Wb

${{\phi }_{sau}}=NBS\cos {{60}^{0}}={{6.10}^{-5}}$ Wb

$\Delta \phi ={{\phi }_{truoc}}-{{\phi }_{sau}}={{6.10}^{-5}}-1,{{2.10}^{-4}}=-{{6.10}^{-5}}$ Wb

Chọn đáp án A.

C)Bài tập tự luyện:

Câu 1: Một khung dây kín đặt trong từ trường đều. Từ thông qua mặt phẳng vòng dây lớn nhất khi:

A.Mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường cảm ứng từ.

B.Mặt phẳng khung dây song song với các đường cảm ứng từ.

C.Mặt phẳng khung dây hợp với các đường cảm ứng từ một góc 30$^{0}$.

D.Một cạnh khung dây song song với các đường cảm ứng từ.

Câu 2: Giá trị tuyệt đối của từ thông qua diện tích S đặt vuông góc với cảm ứng từ B:

A.tỉ lệ với số đường sức qua một đơn vị diện tích S.

B.tỉ lệ với độ lớn chu vi của diện tích S.

C.là giá trị của cảm ứng từ B tại nơi đặt diện tích S.

D.tỉ lệ với số đường sức qua diện tích S.

Câu 3: Từ thông phụ thuộc vào các yếu tố nào sau đây?

A.Điện trở suất dây dẫn làm khung.

B.Đường kính dây dẫn làm khung.

C.Hình dạng và kích thước của khung dây dẫn.

D.Điện trở của dây dẫn.

Câu 4: Một vòng dây dẫn được đặt trong một từ trường đều, sao cho mặt phẳng của vòng dây vuông góc với đường cảm ứng. Hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra khi:

A.nó bị làm cho biến dạng.

B.nó được quay xung quanh pháp tuyến của nó.

C.nó được dịch chuyển tịnh tiến.

D.nó được quay xung quanh một trục trùng với đường cảm ứng từ.

Câu 5: Chọn câu đúng:

A.Số đường sức và từ thông là hai khái niện khác nhau, vì vậy không thể có mối quan hệ gì với nhau.

B.Từ thông qua một diện tích bằng với số đường sức qua diện tích đó.

C.Từ thông qua diện tích S chính là giá trị của cảm ứng từ tại đó.

D.Người ta dùng khái niệm từ thông để diễn tả số đường sức từ qua một diện tích nào đó.

Câu 6: Khung dây kín đặt vuông góc với các đường sức của một từ trường đều, rộng. Trong trường hợp nào sau đây, từ thông qua khung dây không thay đổi?

A.Khung dây chuyển động tịnh tiến với tốc độ tăng dần.

B.Khung dây quay quanh một đường kính của nó.

C.Khung dây đứng yên nhưng bị bóp méo.

D.Khung dây vừa chuyển động tịnh tiến, vừa bị bóp méo.

Câu 7: Từ thông qua một mạch điện phụ thuộc vào:

A.đường kính của dây dẫn làm mạch điện.

B.điện trở suất của dây dẫn.

C.khối lượng riêng của dây dẫn.

D.hình dạng và kích thước của mạch điện.

Câu 8: Một khung dây hình vuông cạnh 5cm được đặt trong từ trường đều, B = 0,01T. Đường sức từ vuông góc với mặt khung. Quay khung cho mặt phẳng khung song song với các đường sức từ. Độ biến thiên từ thông bằng?

A.-20.10$^{-6}$ Wb             B.-15.10$^{-6}$ Wb                C.-25.10$^{-6}$ Wb             D.-30.10$^{-6}$ Wb

Câu 9: Một khung dây có diện tích 5 cm$^{2}$ gồm 50 vòng dây. Đặt khung dây trong từ trường đều có cảm ứng từ B và quay khung theo mọi hướng. Từ thông qua khung có giá trị cực đại là 5.10$^{-3}$Wb. Cảm ứng từ B có giá trị?

A.0,2T                          B.0,02T                          C.2,5T                       D.Một giá trị khác

Câu 10: Một hình vuông cạnh 5cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 8.10$^{-4}$T. Từ thông qua hình vuông đó bằng 10$^{-6}$ Wb. Góc hợp bởi vec tơ cảm ứng từ với mặt phẳng của hình vuông đó là:

A.30$^{0}$                           B.45$^{0}$                              C.60$^{0}$                       D.0$^{0}$

Câu 11: Một khung dây phẳng có diện tích 10 cm$^{2}$ đặt trong từ trường đều, mặt phẳng khung dây hợp với đường cảm ứng từ một góc 30$^{0}$. Độ lớn từ thông qua khung là 3.10$^{-5}$ Wb. Cảm ứng từ có giá trị?

A.3.10$^{-2}$T                    B.4.10$^{-2}$T                        C.5.10$^{-2}$T                 D.6.10$^{-2}$T

Câu 12: Một hình vuông cạnh 5cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 4.10$^{-4}$T, từ thông qua hình vuông đó bằng 5.10$^{-7}$ Wb. Tính góc hợp bởi vecto cảm ứng từ và vecto pháp tuyến của hình vuông đó?

A.0$^{0}$                                  B.30$^{0}$                             C.45$^{0}$                             D.60$^{0}$ 

Câu 13: Một khung dây hình vuông cạnh 5cm được đặt trong từ trường đều, B = 0,01T. Đường sức từ vuông góc với mặt khung. Quay khung cho mặt phẳng khung song song với các đường sức từ. Độ biến thiên từ thông bằng bao nhiêu?

A.-25.10$^{-6}$ Wb               B.50.10$^{-6}$ Wb               C.-50.10$^{-6}$ Wb              D.25.10$^{-6}$ Wb

Câu 14: Một khung dây phẳng giới hạn diện tích S = 5cm$^{2}$ gồm 20 vòng dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,1T sao cho mặt phẳng khung dây hợp với vecto cảm ứng từ một góc 60$^{0}$. Tính từ thông qua diện tích giới hạn bởi khung dây?

A.5,6.10$^{-4}$ Wb               B.8,7.10$^{-4}$ Wb               C.7,2.10$^{-4}$ Wb            D.9,8.10$^{-4}$Wb 

Câu 15: Phát biểu nào sau đây không đúng?

A.từ thông là một đại lượng vô hướng.

B.từ thông qua mặt phẳng khung dây bằng 0 khi khung dây dẫn đặt trong từ trường có các đường sức từ song song với mặt phẳng khung dây.

C.từ thông qua một mặt kín luôn khác 0.

D.từ thông qua một mặt kín có thể bằng 0 hoặc khác 0.

Câu 16: Mọt khung dây hình tròn có diện tích S = 2cm$^{2}$ đặt trong từ trường có cảm ứng từ B = 5.10$^{-2}$T, các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung dây. Từ thông qua mặt phẳng khung dây là:

A.10$^{-1}$ Wb                   B.10$^{-2}$ Wb                      C.10$^{-3}$ Wb                     D.10$^{-5}$ Wb

Câu 17: Một khung dây hình vuông, cạnh dài 4 cm, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 2.10$^{-5}$T, các đường sức từ hợp với pháp tuyến của mặt phẳng khung dây góc 60$^{0}$. Từ thông qua mặt phẳng khung dây là:

A.1,6.10$^{-6}$ Wb            B.1,6.10$^{-8}$ Wb              C.3,2.10$^{-8}$ Wb             D.3,2.10$^{-6}$ Wb

Câu 18: Một khung dây hình vuông có cạnh dài 5cm, đặt trong từ trường đều có cảm ứng B = 4.10$^{-5}$ T, mặt phẳng khung dây tạo với các đường sức từ một góc 30$^{0}$. Từ thông qua mặt phẳng khung dây nhận giá trị nào sau đây?

A.5.10$^{-8}$ Wb              B.5.10$^{-6}$ Wb                 C.8,5.10$^{-8}$ Wb               D.8,5.10$^{-6}$ Wb

Đáp án:

C1	C2	C3	C4	C5	C6	C7	C8	C9
A	A	D	C	D	A	A	C	A
C10	C11	C12	C13	C14	C15	C16	C17	C18
A	D	C	A	B	C	D	B	A

 

 

 

Bài viết gợi ý: