Phương pháp giải Công thức tính từ thông cực đại (50 bài tập minh họa)

Ngọc Nguyễn Ngày: 17-07-2023 Lớp 11

218

Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu Phương pháp giải Công thức tính từ thông cực đại (50 bài tập minh họa) hay, chi tiết nhất, từ cơ bản đến nâng cao giúp học sinh nắm vững kiến thức, từ đó học tốt môn Vật lí 11.

Phương pháp giải Công thức tính từ thông cực đại (50 bài tập minh họa)

1. Định nghĩa

- Giả sử có một đường cong phẳng kín (C) là chu vi giới hạn một mặt có diện tích S, được đặt trong từ trường đều $\vec{B}$ . Trên mặt S vẽ vecto $\vec{n}$ có độ dài bằng đơn vị theo một hướng xác định (tùy ý chọn), $\vec{n}$ được gọi là vecto pháp tuyến dương. Gọi α là góc tạo bởi $\vec{n}$ và $\vec{B}$ , ta định nghĩa từ thông qua mặt S là đại lượng kí hiệu Φ, cho bởi:

Φ = B.S.cosα

Phương pháp giải Công thức tính từ thông cực đại (50 bài tập minh họa) (ảnh 1)

Như vậy, từ thông để diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó.

- Từ thông là đại lượng đại số. Dấu của từ thông phụ thuộc vào việc chọn chiều của vectơ $\vec{n}$ . Độ lớn của từ thông phụ thuộc vào góc α.

- Vì -1 ≤ cosα ≤ 1, nên từ thông qua khung dây cực đại khi cos α = 1, tức là α = 0⁰.

2. Công thức – đơn vị đo

Từ thông qua một khung dây kín cực đại khi các đường sức từ xuyên qua vuông góc với khung dây (α = 0), khi đó từ thông: Φ_max = B.S

Công thức tính từ thông cực đại hay nhất - Vật lý lớp 11 (ảnh 1)

3. Mở rộng

Khi từ thông cực đại, ta có thể suy ra công thức xác định B, S như sau:

+ B = Φ_max: S

+ S = Φ_max: B

4. Bài tập ví dụ

Bài 1: Một khung dây hình chữ nhật kích thước 3 (cm) x 4 (cm) đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10^-4 (T). Quay khung dây quanh đường trục vuông góc với cảm ứng từ $\vec{B}$ . Hãy tính độ lớn cực đại của từ thông qua khung dây.

Công thức tính từ thông cực đại hay nhất - Vật lý lớp 11 (ảnh 1)

Bài giải:

Khi quay khung dây, góc α thay đổi từ 0 đến 180⁰.

Từ thông qua khung cực đại khi α = 0; ta có

Φ = B.S = 5.10^-4.(0,03.0,04) = 6.10^-7 (T)

Đáp án: 6.10^-7 (T)

Bài 2: Một khung dây hình vuông cạnh a (cm), đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 4.10^-4 (T). Từ thông qua hình vuông đó có giá trị cực đại bằng 10^-6 (Wb). Hãy tính a.

Bài giải:

Từ thông cực đại Φ = B.S => S = Φ : B = 10^-6 : 4.10^-4 = 0,25.10^-2 (m²)

Vì khung hình vuông nên S = a² => a = $\sqrt{{0,25.10}^{- 2}}$ = 0,05 (m) = 5 cm

Đáp án: a = 5 cm