Với giải Bài 5 trang 147 sgk Vật Lí lớp 11 được biên soạn lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh biết cách làm bài tập môn Vật Lí 11. Mời các bạn đón xem:
Giải Vật Lí Bài 23: Từ thông. Cảm ứng điện từ
Video Giải Bài 5 trang 147 SGK Vật Lí 11
Bài 5 trang 147 SGK Vật Lí 11: Xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong các thí nghiệm dưới đây [hình 23.9].
a] Nam châm chuyển động [hình 23.9a]
b] Mạch [C] chuyển động tịnh tiến [hình 25.9b]
c] Mạch [C] quay [hình 23.9c]
d] Nam châm quay liên tục [hình 23.9d]
Lời giải:
a] Nam châm tịnh tiến ra xa vòng dây, từ thông qua vòng dây giảm nên trong vòng dây xuất hiện dòng điện cảm ứng gây ra một từ trường cảm ứng cùng chiều với từ trường của nam châm [theo định luật Len-xơ]. Do đó dòng điện cảm ứng trong [C] ngược chiều kim đồng hồ như hình 23.9a. Mặt của [C] đối diện với cực S của nam châm là mặt Bắc.
b] Vòng dây tịnh tiến lại gần nam châm, từ thông qua [C] tăng. Trong vòng dây xuất hiện dòng điện cảm ứng sao cho từ trường mà nó sinh ra ngược chiều với từ trường của nam châm [theo định luật Len-xơ]. Do đó dòng điện cảm ứng trong [C] chạy theo chiều kim đồng hồ như hình 23.9b. Mặt của [C] đối diện với cực S của nam châm là mặt Nam.
c] [C] quay quanh trục vuông góc với [C] nên từ thông vòng dây không thay đổi. Trong mạch [C] không xuất hiện dòng điện cảm ứng.
d] Nam châm quay liên tục:
– Khi nam châm quay 90o đầu tiên, từ thông từ phải sang trái giảm, dòng điện cảm ứng trong mạch [C] có chiều như hình 23.9d1].
– Khi nam châm quay 90o tiếp theo, từ thông từ trái sang phải tăng lên, dòng điện có chiều như hình 23.9d2
⇒ Vậy trong nửa vòng quay đầu của nam châm, dòng điện cảm ứng trong [C] chạy theo một chiều.
– Khi nam châm quay 90o tiếp theo, từ thông từ trái sang phải giảm, dòng điện cảm ứng trong mạch [C] đổi chiều như hình 23.9d3].
– Khi nam châm quay 90o tiếp theo [nam châm trở về vị trí ban đầu], từ thông từ trái sang phải tăng lên, dòng điện giữ nguyên chiều như [hình 23.9d4]
⇒ Vậy trong nửa vòng quay cuối của nam châm, dòng điện cảm ứng trong [C] chạy theo chiều ngược lại.
Vậy khi nam châm quay liên tục trong mạch [C] sẽ xuất hiện dòng điện xoay chiều.
Xem thêm lời giải bài tập Vật Lí lớp 11 hay, chi tiết khác:
C1 trang 143 Vật Lí lớp 11: Hãy giải thích sự biến thiên từ thông qua mạch kín [C] trong từng thí nghiệm...
C2 trang 143 Vật Lí lớp 11: Mô tả và giải thích thí nghiệm Fa-ra-đây được vẽ trên hình 23.4...
C3 trang 145 Vật Lí lớp 11: Hãy xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện trong [C]...
Bài 1 trang 147 Vật Lí lớp 11: Phát biểu các định nghĩa...
Bài 2 trang 147 Vật Lí lớp 11: Dòng điện Fu-cô là gì...
Bài 3 trang 147 Vật Lí lớp 11: Hỏi trường hợp nào dưới đây, từ thông qua mạch biến thiên...
Bài 4 trang 147 Vật Lí lớp 11: Hỏi trường hợp nào dưới đây, từ thông qua [C] biến thiên...
VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 11 bài viết Xác định chiều của dòng điện cảm ứng, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 11.
Nội dung bài viết Xác định chiều của dòng điện cảm ứng: DẠNG 1: Xác định chiều của dòng điện cảm ứng Phương pháp chung Áp dụng định luật Lenxơ: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó. – Nếu độ lớn từ thông tăng, dòng điện cảm ứng sẽ tạo ra từ trường ngược chiều với từ trường ban đầu. – Nếu độ lớn từ thông giảm, dòng điện cảm ứng sẽ tạo từ trường cùng chiều với từ trường ban đầu. Ví dụ: Dùng định luật Len-xơ xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây dẫn trong các trường hợp sau: a. Thanh nam châm rơi đến gần khung dây, sau đó đi qua khung dây và rơi ra khỏi khung dây. b. Con chạy của biến trở R di chuyển sang phải. c. Đưa khung dây ra xa dòng điện. d. Đóng khóa K. e. Giảm cường độ dòng điện trong ống dây. f. Khung dây ban đầu trong từ trường hình vuông, sau đó được kéo thành hình chữ nhật ngày càng dẹt đi. Lời giải a] Thanh nam châm rơi đến gần khung dây, sau đó đi qua khung dây và rơi ra khỏi khung dây. + Cảm ứng từ B của nam châm có hướng vào S ra N. + Khi nam châm rơi lại gần khung dây ABCD thì cảm ứng từ cảm ứng Trang 2 BC của khung dây có chiều ngược với cảm ứng từ B. Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra dòng điện cảm ứng trong khung dây ABCD có chiều từ ADCBA như hình. + Sau khi nam châm qua khung dây thì nam châm sẽ ra xa dần khung dây, do đó cảm ứng từ cảm ứng BC của khung dây có chiều cùng với với cảm ứng từ B. Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra dòng điện cảm ứng trong khung dây ABCD có chiều từ ABCDA. b] Con chạy của biến trở R diện tích chuyển sang phải + Dòng điện tròn sinh ra cảm ứng từ B có chiều từ trong ra ngoài. + Khi biến trở dịch chuyển sang phải thì điện trở R tăng nên dòng điện I trong mạch giảm → cảm ứng từ B do vòng dây tròn sinh ra cũng giảm → từ thông giảm → từ trường cảm ứng BC sẽ cùng chiều với từ trường của dòng điện tròn [chiều từ trong ra ngoài] + Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng trong khung dây ABCD có chiều từ A B C D A. c] Đưa khung dây ra xa dòng điện + Cảm ứng từ B do dòng điện I gây ra ở khung dây ABCD có chiều từ ngoài vào trong. + Vì khung dây ra xa dòng điện I nên từ thông giảm → từ trường cảm ứng BC của khung dây sẽ cùng chiều với từ trường. + Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng trong khung dây ABCD có chiều từ A B C D A. d] Đóng khóa K. + Khi đóng khóa K trong mạch có dòng điện I tăng từ 0 đến I. + Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải xác định được chiều cảm ứng từ. B bên trong ống dây có chiều như hình. + Vì dòng điện có cường độ tăng từ 0 đến I nên từ thông cũng tăng suy ra cảm ứng từ cảm ứng BC sẽ có chiều ngược với chiều của cảm ứng từ. B + Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng trong khung dây ABCD có chiều từ A B C D A. e] Giảm cường độ dòng điện trong ống dây. + Cảm ứng từ B bên trong ống dây có chiều từ trên xuống như hình vẽ. + Vì cường độ dòng điện giảm nên từ thông gửi qua khung dây ABCD giảm do đó cảm ứng từ cảm ứng Bc cùng chiều với cảm ứng từ B của ống dây. + Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng trong khung dây ABCD có chiều từ A D C B A.
f] Kéo khung dây thành hình chữ nhật ngày càng dẹt đi Khi hai hình có cùng chu vi thì hình vuông có diện tích lớn hơn hình chữ nhật. Chứng minh: Giả sử hình chữ nhật có hai cạnh là a, b. Gọi chu vi của hình chữ nhật và hình vuông đều là x. Theo bất đẳng thức Cô-si ta có S ab Dấu bằng xảy ra khi 4 x a b nên diện tích lớn nhất của hình chữ nhật có chu vi x là 2 16 x lúc này hình chữ nhật là hình vuông có cạnh 4x Vậy khi hai hình có cùng chu vi thì hình vuông có diện tích lớn hơn hình chữ nhật. Quay trở lại bài tập, trong quá trình kéo thì diện tích của khung giảm dần, dẫn đến từ thông qua khung giảm ⇒ từ trường cảm ứng B cùng chiều với B ⇒ dòng điện cảm ứng CI có chiều.