Tài liệu Ôn tập chương Cảm ứng điện từ môn Vật lí 11 - Trường THPT Phạm Văn Đồng

 Tài liệu ôn tập chương cảm ứng điện từ 
 CHỦ ĐỀ 1. ĐẠI CƢƠNG VỀ HIỆN TƢỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 
I.KIẾN THỨC: 
1.Định nghĩa từ thông : 
+ Từ thông qua diện tích S đặt trong từ trường:  = BScos( n, B ). 
+ Từ thông qua khung dây có N vòng dây:  = NBScos( ). 
 với n, B =>  BS cos Chọn chiều của n sao cho α là góc nhọn 
* Đơn vị từ thông : Trong hệ SI đơn vị của từ thông là vêbe ,kí hiệu là Wb. 1Wb = 1T.m2. 
2.Hiện tƣợng cảm ứng điện từ 
a.Dòng điện cảm ứng: 
 Dòng điện xuất hiện khi có sự biến đổi từ 
thông qua mạch kín gọi là dòng điện cảm ứng. 
b.Suất điện động cảm ứng 
 Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn 
bởi một mạch kín thì trong mạch xuất hiện suất 
điện động cảm ứng. 
+ Để xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây (vòng dây) kín trước hết 
ta xác chiều của véc tơ cảm ứng từ ngoài sau đó xét xem từ thông  qua khung dây (vòng dây) 
tăng hay giảm theo thời gian: Nếu từ thông  tăng thì cảm ứng từ BC của dòng điện cảm ứng 
gây ra ngược chiều với cảm ứng từ ngoài B . Nếu từ thông  giảm thì cảm ứng từ của dòng 
điện cảm ứng gây ra cùng chiều với cảm ứng từ ngoài . Sau khi đã xác định được chiều của 
 ta sử dụng quy tắc nắm tay phải để tìm chiều của dòng điện cảm ứng. 
3..Định luật Len-xơ. 
 Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên 
nhân sinh ra nó. 
4.Định luật Fa-ra-đây về cảm ứng điện từ 
 Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua 
mạch. 
 
 e k Trong hệ SI, hệ số tỉ lệ k = 1 
 c t
 Theo định luật Len-xơ thì trong hệ SI suất điện động cảm ứng được viết dưới dạng : 
 
e 
 c t
 Trường hợp trong mạch điện là một khung dây có N vòng dây thì 
* VÍ DỤ MINH HỌA 
VD1. Một vòng dây phẵng giới hạn diện tích S = 5 cm2 đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 
0,1 T. Mặt phẵng vòng dây làm thành với B một góc = 300. Tính từ thông qua S. 
 Tổ vật lí- Công nghệ trường THPT Phạm Văn Đồng Tài liệu ôn tập chương cảm ứng điện từ 
a) Khi con chạy dịch chuyển về phía M, điện trở của biến trở giảm, cường 
độ dòng điện qua ống dây tăng, từ trường tăng, từ thông qua khung dây 
tăng, dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây gây ra từ trường cảm 
ứng ngược chiều với từ trường ngoài để chống lại sự tăng của từ thông 
nên dòng điện cảm ứng chạy trên cạnh AB theo chiều từ B đến A. 
 b) Khi con chạy dịch chuyển về phía N, điện trở của biến, Btrở tăng, cường độ dòng điện qua 
ống dây giảm, từ trường giảm, từ thông qua khung dây giảm, dòng điện cảm ứng xuất hiện 
trong khung dây gây ra từ trường cảm ứng cùng chiều với từ trường ngoài để chống lại sự giảm 
của từ thông nên dòng điện cảm ứng chạy trên cạnh AB theo chiều từ A đến B. 
VD7. Một khung dây phẵng diện tích 20 cm2, gồm 10 vòng được đặt trong từ trường đều. Véc 
tơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẵng khung dây góc 300 và có độ lớn bằng 2.10-4 T. Người ta 
làm cho từ trường giảm đều đến 0 trong thời gian 0,01 s. Tính suất điện động cảm ứng xuất 
hiện trong khung dây trong thời gian từ trường biến đổi. 
  0 NBS cos(n, B)
HD. Ta có: e = - = - = 2.10-4 V. 
 c t t
VD8. Một khung dây tròn bán kính 10 cm gồm 50 vòng dây được đặt trong từ trường đều. Cảm 
ứng từ hợp với mặt phẵng khung dây một góc 600. Lúc đầu cảm ứng từ có giá trị bằng 0,05 T. 
Tìm suất điện động cảm ứng trong khung nếu trong khoảng 0,05 s: 
 a) Cảm ứng từ tăng gấp đôi. 
 b) Cảm ứng từ giảm đến 0. 
 -2
HD. Từ thông qua khung dây lúc đầu: 1 = NBScos( ) = 6,8.10 Wb. 
 2 1
 a) Khi 2 = 21 thì ec = - = - 1,36 V. Dấu “-“ cho biết nếu khung dây khép kín thì 
 t
suất điện động cảm ứng sẽ gây ra dòng điện cảm ứng có từ trường cảm ứng ngược chiều với từ 
trường ngoài. 
 b) Khi 2 = 0 thì ec = - = 1,36 V. 
VD9. Một khung dây dẫn hình chữ nhật có diện tích 200 cm2, ban đầu ở vị trí song song với các 
đường sức từ của một từ trường đều có độ lớn B = 0,01 T. Khung quay đều trong thời gian t = 
0,04 s đến vị trí vuông góc với các đường sức từ. Xác định suất điện động cảm ứng xuất hiện 
trong khung. 
 -4
HD. Ta có: 1 = 0 vì lúc đầu n  ; 2 = BS = 2.10 Wb vì lúc sau // . 
 -3
=> ec = - = - 5.10 V. 
VD10. Một khung dây hình chữ nhật kín gồm N = 10 vòng dây, diện tích mỗi vòng S = 20 cm2 
đặt trong một từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ B hợp với pháp tuyến n của mặt phẵng khung 
dây góc = 600, độ lớn cảm ứng từ B = 0,04 T, điện trở khung dây R = 0,2 . Tính suất điện 
động cảm ứng và cường độ dòng điện xuất hiện trong khung dây nếu trong thời gian t = 0,01 
giây, cảm ứng từ: 
 a) Giảm đều từ B đến 0. b) Tăng đều từ 0 đến 0,5B. 
 B
 Tổ vật lí- Công nghệ trường THPT Phạm Văn Đồng Tài liệu ôn tập chương cảm ứng điện từ 
3. Một khung dây hình vuông, cạnh dài 4 cm, đặt trong từ trường đều, các đường sức xiên qua 
bề mặt và tạo với pháp tuyến của mặt phẳng khung dây một góc 300, từ trường có cảm ứng từ 
2.10-5 T. Hãy xác định từ thông xuyên qua khung dây nói trên? 
 ĐS: (16 3.10 9 Wb) 
4. Một khung dây có các tiết diện là hình tròn, bán kính khung dây là 20 cm, khung dây được 
đặt vuông góc với các đường sức từ của một từ trường đều có B = 2.10-5 T. Hãy xác định giá trị 
của từ thông xuyên qua khung dây nói trên? 
 ĐS: (2,51.10-6 Wb) 
5. Một khung dây hình chữ nhật có chiều dài là 25 cm, được đặt vuông góc với các đường sức 
từ của một từ trường đều B = 4.10-3 T. Từ thông xuyên qua khung dây là 10-5 Wb, hãy xác định 
chiều rộng của khung dây nói trên? 
 ĐS:(0,01 m) 
6. Một khung dây hình vuông có cạnh dài 5 cm, đặt trong từ trường đều, khung dây tạo với các 
đường sức một góc 300, B = 5.10-2 T. Hãy tính từ thông xuyên qua khung dây? 
 ĐS: (6,25.10-5 Wb) 
7. Một khung dây hình tam giác có cạnh dài 10 cm, đường cao của nó là 8 cm. Cả khung dây 
được đưa vào một từ trường đều, sao cho các đường sức vuông góc với khung dây, từ thông 
xuyên qua khung dây là 4.10-5 Wb. Tìm độ lớn cảm ứng từ. 
 ĐS(0,01 T) 
8. Một khung dây hình tròn có đường kính 10 cm. Cho dòng điện có cường độ 20 A chạy trong 
dây dẫn. Tính: 
 a. Cảm ứng từ B do dòng điện gây ra tại tâm của khung dây. 
 b. Từ thông xuyên qua khung dây. 
 ĐS: (2,51.10-4 T)ĐS:(1,97.10-6 Wb) 
9. Một ống dây có chiều dài 40 cm. Gồm 4000 vòng, cho dòng điện cường độ 10 A chạy trong 
ống dây. 
 a. Tính cảm ứng từ B trong ống dây. (12,56.10-2 T) 
b. Đặt đối diện với ống dây một khung dây hình vuông, có cạnh 5 cm. Hãy tính từ thông xuyên 
qua khung dây? 
 ĐS:(3,14.10-4 Wb) 
10. Một hình vuông có cạnh là 5 cm, đặt trong từ trường đều có B = 4.10-4 T, từ thông xuyên 
qua khung dây là 10-6 Wb. Hãy xác định góc tạo bởi khung dây và vector cảm ứng từ xuyên qua 
khung dây? 
 ĐS: (00) 
11. Một khung dây phẳng, diện tích 20 cm2, gồm 10 vòng dây đặt trong từ trường đều, góc giữa 
B và vector pháp tuyến là 300, B = 2.10-4 T, làm cho từ trường giảm đều về 0 trong thời gian 
0,01 s. Hãy xác định suất điện động cảm ứng sinh ra trong khung dây? 
 ĐS:(3,46.10-4 V) 
12. Một ống dây dẫn hình vuông cạnh 5 cm, đặt trong một từ trường đều 0,08 T; mặt phẳng 
khung vuông góc với các đường sức từ. Trong khoảng thời gian 0,2 s, cảm ứng từ giảm xuống 
đến 0. Độ lớn suất điện động cảm ứng trong khung? 
 ĐS: (10-3 V) 
II. ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP: 
Câu hỏi 1: Cho thanh dẫn điện MN đặt trên hai thanh ray xx’ và yy’ như hình vẽ. Hệ thống 
đặt trong từ trường đều. lúc đầu MN đứng yên, người ta tác dụng một lực làm MN chuyển 
động, bỏ qua mọi ma sát. Hỏi nếu hai thanh ray đủ dài thì cuối cùng MN x M x’ 
 F B 
 Tổ vật lí- Công nghệ trường THPT Phạm Văn Đồng 
 y N y’ Tài liệu ôn tập chương cảm ứng điện từ 
- Dùng trong phanh điện từ của xe có tải trọng lớn. 
- Nhiều ứng dụng trong Công tơ điện. 
b. Một vài ví dụ về trƣờng hợp dòng điện FU-CO có hại. 
- Làm nóng máy móc, thiết bị. 
- Làm giảm công suất của động cơ. 
3. Định nghĩa hiện tƣợng tự cảm: 
Hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do 
 chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây ra 
4. Suất điện động tự cảm: 
+ Trong mạch kín có dòng điện i chạy qua thì dòng điện i gây ra một từ trường, từ trường này 
gây ra một từ thông  được gọi là từ thông riêng của mạch:  = Li. 
 N 2
+ Hệ số tự cảm của một ống dây dài: L = 4 .10-7 S = 4π.10-7n2.V 
 l
 Đơn vị độ tự cảm là henry (H). 
+ Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự 
biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong 
mạch. 
 i
+ Suất điện động tự cảm: etc = - L . 
 t
 1
+ Năng lượng từ trường của ống dây có dòng điện: W = Li2. 
 L 2
 VÍ DỤ MINH HỌA 
VD1. Dòng điện trong cuộn tự cảm giảm từ 16A đến 0A trong 0,01s ; suất điện động tự cảm 
trong đó có giá trị trung bình 64V ;độ tự cảm có giá trị : 
A. 0,032H B . 0,04H C. 0,25H D. 4H 
 E 54
HD. LH 0,04 
 it/ 16
 0,01
VD2. Một ống dây dài l = 30 cm gồm N = 1000 vòng dây, đường kính mỗi vòng dây d = 8 cm 
có dòng điện với cường độ i = 2 A đi qua. 
 a) Tính độ tự cảm của ống dây. 
 b) Tính từ thông qua mỗi vòng dây. 
 c) Thời gian ngắt dòng điện là t = 0,1 giây, tính suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống 
dây. 
 2
 -7 -7 d 
HD. a) L = 4 .10  S = 4 .10  = 0,02 H. 
 2 
 b) Từ thông qua ống dây:  = Li = 0,04 Wb. 
  -5
 Từ thông qua mỗi vòng dây:  = = 4.10 Wb. 
 N
 c) |etc| = |- L | = 0,4 V. 
 Tổ vật lí- Công nghệ trường THPT Phạm Văn Đồng Tài liệu ôn tập chương cảm ứng điện từ 
VD10. Dòng điện trong cuộn tự cảm giảm từ 16A đến 0A trong 0,01s ; suất điện động tự cảm 
trong đó có giá trị trung bình 64V ;độ tự cảm có giá trị : 
A. 0,032H B . 0,04H C. 0,25H D. 4H 
 E 54
HD. L 0,04 H 
 i' 16
 0,01
VD11. Cuộn tự cảm có L = 2mH khi có dòng điện cường độ 10A đi qua.Năng lượng từ trường 
tích luỹ trong cuộn tự cảm có giá trị : 
A. 0,05J B . 0,1J C . 1J D . 4H B 
 A 
 112 3 2
HD. W LI .2.10 .10 0,1 J E 
 22 V 
 H42 B A 
BÀI TẬP TỰ LUẬN 
B1. Một ống dây dài có  =31,4cm , N = 1000 vòng , diện tích mỗi vòng S = 10cm2 , có dòng 
điện I = 2A đi qua. 
a. Tính từ thông qua mỗi vòng. 
b. Tính suất điện động tự cảm trong ống dây khi ngắt dòng điện trong thời gian 0,1s. 
c. Tính độ tự cảm của cuộn dây. 
 A. 8.10-6 Wb ; B.0,08V C. 0,004H 
B2. Ống dây hình trụ có lõi chân không , chiều dài 20cm, có 1000 vòng, diện tích mỗi vòng S= 
1000cm2. 
a. Tính độ tự cảm của ống dây. 
b. Dòng điện qua ống dây tăng đều từ 0 đến 5A trong 0,1s ; tính suất điện động tự cảm xuất 
hiện trong ống dây. 
c. Khi dòng điện trong ống dây đạt giá trị 5A tính năng lượng từ tích lũy trong ống dây lúc này? 
 ĐS:A. 6,38.10-2H ; B. 3,14V ; C.0,785J 
B3. Một cuộn dây có L= 3H được nối với một nguồn E=6V; r= 0 . Hỏi sau bao lâu tính từ lúc 
nối vào nguồn điện ,cường độ dòng điện tăng đến giá trị 5A? Giả sử cường độ dòng điện tăng 
đều theo thời gian. 
 Đs: 2,5s 
II. ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP: 
Câu hỏi 1: Dòng điện qua một ống dây không có lõi sắt biến đổi đều theo thời gian, trong 0,01s 
cường độ dòng điện tăng đều từ 1A đến 2A thì suất điện động tự cảm trong ống dây là 20V. 
Tính hệ số tự cảm của ống dây và độ biến thiên năng lượng của từ trường trong ống dây: 
A. 0,1H; 0,2J B. 0,2H; 0,3J C. 0,3H; 0,4J D. 0,2H; 0,5J 
Câu hỏi 2: Một ống dây dài 50cm có 2500 vòng dây, ban kính của ống bằng 2cm. Một dòng 
điện biến đổi đều theo thời gian chạy qua ống dây trong 0,01s cường độ dòng điện tăng từ 0 đến 
1,5A. Tính suất điện động tự cảm trong ống dây: 
A. 0,14V B. 0,26V C. 0,52V D. 0,74V 
Câu hỏi 3: Một dòng điện trong ống dây phụ thuộc vào thời gian theo biểu thức I = 0,4(5 – t); I 
tính bằng ampe, t tính bằng giây. Ống dây có hệ số tự cảm L = 0,005H. Tính suất điện động tự 
cảm trong ống dây: 
 Tổ vật lí- Công nghệ trường THPT Phạm Văn Đồng