Bài giảng Trắc nghiệm cảm ứng điện từ và điện từ trường biến thiên Lê Quang Nguyên

Câu 1

Đặt một khung dây dẫn trong một từ trường ñều B song song với mặt phẳng của khung. Trong dây sẽ xuất hiện một sức ñiện ñộng cảm ứng khi:

Trắc nghiệm Cảm ứng ñiện từ & Điện từ trường biến thiên

Lê Quang Nguyên www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen nguyenquangle@zenbe.com

(a) B tăng. (b) B giảm. (c) Tịnh tiến khung dây. (d) Quay khung dây quanh một trục không song song với B.

Trả lời câu 1

Câu 2

x B

• Khi khung dây song song với từ trường thì từ thông qua nó bằng không. Do ñó nếu:

Một khung dây dẫn hình chữ nhật chuyển ñộng với vận tốc không ñổi ra khỏi một từ trường ñều. Chọn phát biểu ñúng:

• thay ñổi B nhưng giữ yên khung

dây,

• tịnh tiến khung dây (chuyển ñộng nhưng luôn luôn song song với chính nó),

• quay khung quanh trục song song

với B,

• thì không có sññ cảm ứng. • Câu trả lời ñúng là (d).

(a) Không có dòng cảm ứng qua khung. (b) Dòng cảm ứng ñi ngược chiều kim ñồng hồ. (c) Dòng cảm ứng ñi theo chiều kim ñồng hồ. (d) Cả ba câu trên ñều sai.

Trả lời câu 2

Câu 3

x B

x B’

Đặt một khung dây dẫn gần một dòng ñiện thẳng, dài vô hạn. Để có dòng cảm ứng như hình vẽ thì khung dây phải di chuyển:

• Khi khung dây ñi ra khỏi từ miền có từ trường thì thông ñi vào khung giảm. • Dòng cảm ứng phải tạo một từ trường hướng vào ñể chống lại sự giảm từ thông. • Muốn thế dòng cảm ứng phải ñi theo chiều kim ñồng hồ.

• Câu trả lời ñúng là (c).

(a) lại gần dòng ñiện. (b) ra xa dòng ñiện. (c) song song với dòng ñiện. (d) cả ba câu trên ñều sai.

Trả lời câu 3

Câu 4

B lớn hơn

●

Một thanh dẫn chiều dài l di chuyển với vận tốc không ñổi v ra xa một dòng ñiện thẳng vô hạn, cường ñộ I. Ở khoảng cách r, sññ cảm ứng giữa hai ñầu thanh là:

(a)

(b)

• Dòng cảm ứng tạo một từ trường ñi vào khung dây. Từ trường ñó dùng ñể bù trừ: 1. Một từ thông ñi vào giảm, 2. hay một từ thông ñi ra tăng. • Ở ñây dòng ñiện vô hạn gửi một từ thông ñi ra khung dây, ta ñang ở trường hợp 2.

e = m e = m vl p 20 r vIr p 20 l

(c)

(d)

Câu trả lời ñúng là (a).

• Khung phải tiến lại gần dòng ñiện ñể từ thông tăng ñi ra tăng lên.

e = m e = m vI p 20 r vIl p 20 r

Trả lời câu 4

Trả lời câu 4 (tt)

• Trong thời gian dt, thanh quét

• Dòng cảm ứng trong trường hợp

một diện tích dS = ldr = lvdt.

này do lực từ tạo nên.

x B

• Từ thông quét ñược trong thời

• Lực từ tác ñộng lên một electron

gian ñó:

trong thanh dẫn:

(cid:1) (cid:1) Bve

(cid:1) Fm

−

• Fm hướng xuống: các e− ñi xuống, còn dòng ñiện thì ñi lên. • Hai ñầu thanh sẽ tích ñiện trái

• Vậy sññ cảm ứng trong thanh là:

dấu, với ñầu dương ở trên.

=F = m d BdS lvdt I p 20 r

• Câu trả lời ñúng là (d).

• Khi có thanh dẫn chuyển ñộng ta dùng lực từ ñể tìm chiều của dòng cảm ứng.

Câu 5

Trả lời câu 5 - 1

B’

B(t)

p 2aB

cos

• Từ thông qua khung dây: a a cos • Sức ñiện ñộng cảm ứng:

Một khung dây dẫn tròn bán kính a ñược ñặt trong một từ trường ñều B = B0e−ωt, với B0 không ñổi và hợp với mặt phẳng khung dây một góc α. Sức ñiện ñộng cảm ứng xuất hiện trong khung là:

F e = = m vl d dt I p 20 r

cos

F p a e -= -= cos -

e e

= =

p tp

a a

- - dB dt ) = -= d dt ( eB 0 w eB 0 - dB dt d dt

e e

= =

a a

(a) (b) (c) (d)

a p 2

cos 2 cos

cos

w eB 0 w eB 0 w eB 0 w eB 0

w eB 0

Từ thông ñi lên giảm, từ trường cảm ứng hướng lên.

• Câu trả lời ñúng là (a).

- -

Trả lời câu 5 - 2

Trả lời câu 5 - 3

B(t)

• Công của lực ñiện trường xoáy khi dịch chuyển một ñơn vị ñiện tích dương thành dòng kín chính là sức ññ cảm ứng, do ñó:

• Trong trường hợp này từ trường biến thiên ñã tạo ra một ñiện trường có ñường sức khép kín – ñiện trường xoáy.

F (cid:215) (cid:215) (cid:219)

∫

d dt

(cid:1) (cid:1) rdE )

(

(cid:1)(cid:1) dSnB )

(

• (C) là khung dây, (S) là mặt giới hạn trong (C). • Đó là ñịnh luật Maxwell-Faraday. Dưới dạng vi

phân:

• Điện trường xoáy làm các ñiện tích trong khung dây chuyển ñộng thành dòng kín, tạo nên dòng cảm ứng.

Câu 6

Câu 6 (tt)

Cho thanh trượt với vận tốc không ñổi v, dòng ñiện cảm ứng trong khung có chiều và ñộ lớn:

¶ -= (cid:1) Erot ¶ (cid:1) B t

Một khung dây dẫn gồm hai dây dài song song nối với nhau bằng một ñiện trở R, và một thanh trượt. Đặt khung gần một dòng ñiện thẳng vô hạn cường ñộ I, song song với hai dây dẫn.

(a) ngược chiều kim ñồng hồ,

0 p 2 m

m = i ln

(b) ngược chiều kim ñồng hồ,

0 p 2 m

= i ln

0 p 2 m

= i ln

(d) cùng chiều kim ñồng hồ,

0 p 2

= i ln vI R vI R vI R vI R b a a b b a a b

Trả lời câu 6 - 1

Trả lời câu 6 - 2

• Từ thông qua mỗi dải bằng: B(r)vdtdr. • Từ thông qua dS bằng tổng từ thông qua các dải:

( ) rB

• dS là diện tích do thanh quét trong thời gian dt. • Để tìm từ thông qua dS ta chia nó thành các dải hẹp song song với dòng ñiện I, mỗi dải cách I một khoảng r, có bề rộng dr.

∫

0 p 2

x B

vdt

Trả lời câu 6 - 3

Trả lời câu 6 - 4

m m I =F = = d vdtdr vdt dr vdt I r dr ∫ a r

0 p 2

m I • Khi thanh chuyển ñộng từ thông ñi vào khung, tạo =F d vdt ln bởi hai dây ngang và thanh, tăng lên. b a

0 p 2

• Dòng i ñi ngược chiều kim ñồng hồ ñể tạo một từ • Suy ra sức ñiện ñộng và dòng ñiện cảm ứng: trường cảm ứng hướng ra. m I e = • Câu trả lời ñúng là (a). v ln b a

x Φ tăng

e m = = i v ln R I 0 p 2 R b a

Câu 7

Trả lời câu 7 - 1

● B

• Diện tích do thanh quét

trong thời gian dt:

2 dl

= a = w 2 dS l dt 1 2 1 2

dα

• Từ thông qua dS: Một thanh dẫn ñiện dài 1 m quay ñều quanh một ñầu với tần số 2 vòng/s trong một từ trường ñều B = 0,1 T vuông góc với thanh. Hiệu thế giữa hai ñầu thanh bằng:

=F w2 d BdS Bl dt 1= 2

• Sức ñiện ñộng cảm ứng:

Trả lời câu 7 - 2

Trả lời câu 7 - 3

F e = w 2 Bl d = dt 1 2 (a) 0,314 V. (b) 0,628 V. (c) 3,14 V. (d) 0 V.

● B

• Vì mạch hở nên hiệu thế giữa hai ñầu thanh bằng • Lực từ tác ñộng lên một

sức ññ cảm ứng:

ñiện tích dương: (cid:1) (cid:1) (cid:1) Fm Bvq

== e w 2 D · V Bl 1 2

ñịnh của thanh.

• Lực này hướng về ñầu cố

• Với l = 1 m, B = 0,1 T, ω = 2 × 2π (rad/s). • Suy ra: ∆V = 0,628 (V). • Câu trả lời ñúng là (b).

• Vậy dòng cảm ứng hướng về ñầu cố ñịnh của thanh: • Đầu này sẽ tích ñiện dương, và ñầu còn lại tích ñiện âm.

Câu 8

Trả lời câu 8

x B

F’

• Khi một phần của khung ở trong từ trường thì từ thông ñi vào khung tăng lên.

F’

Một khung dây dẫn ñi vào một từ trường ñều với một vận tốc ban ñầu nào ñó. Sau ñó khung sẽ chuyển ñộng:

• Dòng cảm ứng sẽ xuất hiện theo ngược chiều kim ñồng hồ ñể tạo một từ trường hướng ra. • Lực từ lên hai cạnh ngang bù

(cid:1) (cid:1) (cid:1) ·= BliF

trừ lẫn nhau.

Trả lời câu 8 (tt)

Câu 9

• Cạnh thẳng ñứng bên phải nằm ngoài từ trường nên không chịu tác ñộng của lực từ. (a) thẳng với vận tốc không ñổi. (b) thẳng chậm dần. (c) thẳng nhanh dần. (d) theo một quỹ ñạo cong nào ñó.

Cho hai ñiện trường E1, E2 với:

x B

¶ = -= · (cid:209) · (cid:209) 0 (cid:1) E (cid:1) E 1 ¶ (cid:1) B t • Vậy lực từ toàn phần trên khung dây bằng lực từ tác ñộng lên cạnh thẳng ñứng bên trái.

• Lực này nằm ngang và hướng sang trái, cản lại chuyển ñộng của khung dây. (a) E1 là ñiện trường xoáy. (b) E2 là ñiện trường tĩnh. (c) E1 do từ trường biến thiên sinh ra. (d) E2 do từ trường biến thiên sinh ra.

(cid:1) Erot

(cid:1) E

• Khung dây sẽ chuyển ñộng (cid:209)= (cid:215) · (cid:209) ”

(cid:1) Ediv (cid:1) e z

(cid:1) e x

(cid:1) e y

thẳng chậm dần. Ghi chú: ¶ ¶ ¶ + + ” (cid:209) • Câu trả lời ñúng là (b). ¶ ¶ ¶ z x y

Trả lời câu 9

Câu 10

(cid:1) E

(cid:1) E 1

(cid:1) B t

¶ = -= · (cid:209) · (cid:209) 0 ¶

(cid:1) (cid:1) += jH

(cid:1) D t

¶ ¶ · (cid:209) (cid:215) (cid:209) (b) (a) • E1 là ñiện trường tĩnh. • E2 là ñiện trường do từ trường biến thiên sinh ra ¶ ¶

(cid:1) (cid:209) H

(cid:1) (cid:1) = DH

Trả lời câu 10

Trả lời câu 10 (tt)

¶ · (cid:209) (cid:215) (d) (c) (ñiện trường xoáy). • Câu trả lời ñúng là (d). ¶ Dạng vi phân của ñịnh luật Maxwell-Ampère (ñịnh luật về dòng ñiện toàn phần) là: (cid:1) D t (cid:1) j t

• Ta ñã biết từ trường biến thiên tạo ra một ñiện

(cid:1) E

¶ (cid:215) (cid:215) • Câu trả lời ñúng là (a). • Trên ñây là hai trong bốn phương trình căn bản của ñiện trường và từ trường (hệ phương trình Maxwell). -= · (cid:209)

∫

d dt

(cid:1)(cid:1) dSnB )

(cid:1) (cid:1) ldE )

(

¶ trường xoáy (ñịnh luật Maxwell-Faraday): (cid:1) B t • Hai phương trình còn lại diễn tả ñịnh luật Gauss:

(cid:1) D

• Ngược lại, ñiện trường biến thiên cũng tạo ra một (cid:215) (cid:209) (cid:215)

∫

(cid:1)(cid:1) dSnD )

(

từ trường (ñịnh luật Maxwell-Ampère):

+= I

(cid:1) (cid:1) += jH

(cid:1) B

¶ (cid:215) (cid:215) · (cid:209) (cid:215) (cid:209) (cid:215)

∫

d dt

(cid:1) D t

(cid:1) (cid:1) ldH )

(

(cid:1)(cid:1) dSnD )

(

(cid:1)(cid:1) dSnB )

(

Câu 11

Trả lời câu 11

• (a) và (b) là dạng vi phân của ñịnh luật Maxwell-

Chọn phát biểu ñúng với các luận ñiểm của Maxwell: Faraday và Maxwell-Ampère.

(cid:1) E

(cid:1) (cid:1) += jH

(cid:1) B t

(cid:1) D t

¶ ¶ -= · (cid:209) · (cid:209) (b) (a) • Còn (c) chính là dạng tích phân của (b). • Gọi (S) là mặt giới hạn trong chu tuyến (C), dS là ¶ ¶

(cid:1) Sd

(cid:1) j

(cid:1) Sd

¶ ” • Ta có = + (cid:215) (c)

∫

(cid:1) D t

  

 (cid:215) 

(cid:1) (cid:1) ldH )

(

)

(cid:1) j

(cid:1) Sd

¶ ¶ + (cid:215) += I

∫

  

 (cid:215) 

(

)

(cid:1)(cid:1) dSnD )

(

(d) Tất cả ñều ñúng. ¶ diện tích vi phân trong (S). (cid:1) dSn (cid:1) D t d dt

Câu 12

Trả lời câu 12

• Câu trả lời ñúng là (d).

Chọn biểu thức ñúng:

• (a) và (c) là ñịnh luật Gauss ñối với từ trường. • Lấy tích phân của (c) trong thể tích (V) ta ñược

(cid:1) dVB

(b). (cid:215) (cid:215) (a) (b)

∫

(cid:209)∫

(cid:1) (cid:1) SdB )

(

V (

)

• Câu trả lời ñúng là (d).

(cid:1) B

(cid:215) (cid:209) (c) (d) Tất cả ñều ñúng.

với (V) là thể tích giới hạn trong mặt kín (S).

Câu 13

Trả lời câu 13

Định lý về dòng ñiện toàn phần ñược thể hiện qua công thức:

• (a) là ñịnh luật Ampère, dùng cho từ trường tĩnh. • (b) và (c) là ñịnh luật Gauss ñối với từ trường. • Định luật về dòng ñiện toàn phần (hay ñịnh luật

(cid:215) (cid:215) (a) (b) Maxwell-Ampère) là: