1. Phương pháp
Cho một vòng dây quay đều trong từ trường $\overrightarrow B $ với tốc độ góc ω sao cho $\overrightarrow B \bot \Delta $. Nếu lúc t = 0, $\overrightarrow B \uparrow \uparrow \overrightarrow n $ thì: Φ = $Φ_0$cos(ωt + φ)
Với $E_0$ = ωN$Φ_0$ là suất điện động cực đại ( đơn vị V)
Lưu ý: Suất điện động chậm pha hơn từ thông là π/2 nên : ${\left( {\frac{\phi }{{{\Phi _0}}}} \right)^2} + {\left( {\frac{e}{{{E_0}}}} \right)^2} = 1$
2. Vận dụng
Ví dụ 1:
Một máy phát điện xoay chiều, phần ứng có 4 cuộn giống nhau mắc nối tiếp. Từ thông cực đại qua mỗi vòng dây là 5.$10^-3$Wb. Suất điện động hiệu dụng sinh ra là 120V, tần số 50Hz. Số vòng dây của mỗi cuộn là
A. 57
B. 47
C. 37
D. 27
\left\{ \begin{array}{l}
n = 4\\
E = 120\left( V \right)\\
f = 50\left( {Hz} \right)\\
{\Phi _{01}} = {5.10^{ - 3}}\left( {{\rm{W}}b} \right)
\end{array} \right. \to {E_0} = \sqrt 2 E\\
\to \sqrt 2 E = 4N.2\pi f.{\Phi _0} \to N = \frac{{\sqrt 2 E}}{{4N.2\pi f}} = 27
\end{array}$
Chọn D.
Ví dụ 2:
Một khung dây hình chữ nhật kích thước 20cm x 30cm , gồm 100 vòng dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,02 T và có hướng vuông góc với trục quay đối xứng của khung dây. Khi khung quay đều với tốc độ 120 vòng/phút thì giá trị cực đại của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung là
A. 1,44 V.
B. 0,24 V .
C. 14,4 V.
D. 1,51 V .
B = 0,002T\\
N = 100\\
S = \left( {{{20.10}^{ - 2}}} \right).\left( {{{30.10}^{ - 2}}} \right) = 0,06{m^2}\\
\omega = 120\left( {\frac{{vong}}{{phut}}} \right) = 120\frac{{2\pi }}{{60}} = 4\pi \left( {\frac{{rad}}{s}} \right)
\end{array} \right. \to {E_0} = NBS\omega = 1,51\left( V \right)$
Chọn D.
Ví dụ 3:
Một vòng dây có diện tích S = 100 $cm^2$ và điện trở R = 0,45 Ω, quay đều với tốc độ góc ω = 100 rad/s, trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,1T xung quanh một trục nằm trong mặt phẳng vòng dây và vuông góc với các đường sức từ. Nhiệt lượng tỏa ra trong vòng dây khi nó quay được 1000 vòng là:
A. 1,39 J.
B. 7 J.
C. 0,7 J.
D. 0,35 J.
{E_0} = NBS = 0,1\left( V \right)\\
I = \frac{{{E_0}}}{{R\sqrt 2 }}
\end{array} \right\} \to Q = {I^2}Rt = {\left( {\frac{{{E_0}}}{{\sqrt 2 R}}} \right)^2}.Rt$
Thời gian quay được 1000 vòng: t = 20πs.
Thay số: Q = 0,7J.
Chọn C.
Bài tập về nhà
Cho một vòng dây quay đều trong từ trường $\overrightarrow B $ với tốc độ góc ω sao cho $\overrightarrow B \bot \Delta $. Nếu lúc t = 0, $\overrightarrow B \uparrow \uparrow \overrightarrow n $ thì: Φ = $Φ_0$cos(ωt + φ)
- $Φ_0$ = BS: Từ thông cực đại (Wb đọc là Vebe).
- $Φ_1$: từ thông vào thời điểm t gửi qua một vòng dây.
- B: Cảm ứng từ (T đọc là Tesla).
- S: diện tích khung dây ($m^2$).
Với $E_0$ = ωN$Φ_0$ là suất điện động cực đại ( đơn vị V)
Lưu ý: Suất điện động chậm pha hơn từ thông là π/2 nên : ${\left( {\frac{\phi }{{{\Phi _0}}}} \right)^2} + {\left( {\frac{e}{{{E_0}}}} \right)^2} = 1$
2. Vận dụng
Ví dụ 1:
Một máy phát điện xoay chiều, phần ứng có 4 cuộn giống nhau mắc nối tiếp. Từ thông cực đại qua mỗi vòng dây là 5.$10^-3$Wb. Suất điện động hiệu dụng sinh ra là 120V, tần số 50Hz. Số vòng dây của mỗi cuộn là
A. 57
B. 47
C. 37
D. 27
Lời giải
$\begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}
n = 4\\
E = 120\left( V \right)\\
f = 50\left( {Hz} \right)\\
{\Phi _{01}} = {5.10^{ - 3}}\left( {{\rm{W}}b} \right)
\end{array} \right. \to {E_0} = \sqrt 2 E\\
\to \sqrt 2 E = 4N.2\pi f.{\Phi _0} \to N = \frac{{\sqrt 2 E}}{{4N.2\pi f}} = 27
\end{array}$
Chọn D.
Ví dụ 2:
Một khung dây hình chữ nhật kích thước 20cm x 30cm , gồm 100 vòng dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,02 T và có hướng vuông góc với trục quay đối xứng của khung dây. Khi khung quay đều với tốc độ 120 vòng/phút thì giá trị cực đại của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung là
A. 1,44 V.
B. 0,24 V .
C. 14,4 V.
D. 1,51 V .
Lời giải
$\left\{ \begin{array}{l}B = 0,002T\\
N = 100\\
S = \left( {{{20.10}^{ - 2}}} \right).\left( {{{30.10}^{ - 2}}} \right) = 0,06{m^2}\\
\omega = 120\left( {\frac{{vong}}{{phut}}} \right) = 120\frac{{2\pi }}{{60}} = 4\pi \left( {\frac{{rad}}{s}} \right)
\end{array} \right. \to {E_0} = NBS\omega = 1,51\left( V \right)$
Chọn D.
Ví dụ 3:
Một vòng dây có diện tích S = 100 $cm^2$ và điện trở R = 0,45 Ω, quay đều với tốc độ góc ω = 100 rad/s, trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,1T xung quanh một trục nằm trong mặt phẳng vòng dây và vuông góc với các đường sức từ. Nhiệt lượng tỏa ra trong vòng dây khi nó quay được 1000 vòng là:
A. 1,39 J.
B. 7 J.
C. 0,7 J.
D. 0,35 J.
Lời giải
$\left. \begin{array}{l}{E_0} = NBS = 0,1\left( V \right)\\
I = \frac{{{E_0}}}{{R\sqrt 2 }}
\end{array} \right\} \to Q = {I^2}Rt = {\left( {\frac{{{E_0}}}{{\sqrt 2 R}}} \right)^2}.Rt$
Thời gian quay được 1000 vòng: t = 20πs.
Thay số: Q = 0,7J.
Chọn C.
Bài tập về nhà
- Từ thông - suất điện động: tải đề -- tải đáp án.
- Máy phát điện xoay chiều một pha: tải đề -- tải đáp án.
Chỉnh sửa cuối:
