Công thức tính suất điện động của nguồn điện là
|
Bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu suất điện động cảm ứng là gì? Công thức định luật Fa-ra-đây (Faraday) về dòng điện cảm ứng được viết ra sao? Suất điện động cảm ứng và định luật Len-xơ (Lenz) có mối quan hệ như thế nào? công thức tính suất điện động ra sao hãy cùng mobitool tham khảo nhé. Show ==>> Biểu thức suất điện cảm ứng và bài tập nâng cao 150 Bài tập tính suất điện cảm ứng hay Nhất – Định nghĩa: Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín. – Xét biến thiên từ thông Δϕ trong thời gian Δt trong mạch kín (C) do sự dịch chuyển của mạch.  – Công do lực từ tác dụng vào mạch: ΔA=i.Δϕ với i là cường động dòng điện cảm ứng. – Áp dụng định luật Len-xơ, công của ngoại lực sinh ra để gây ra biến thiên từ thông trong mạch là: ΔA′=−ΔA=−i.Δϕ (*) – Công ΔA′ chính là giá trị phần năng lượng bên ngoài cung cấp cho mạch: ΔA′=ec.i.Δt (**) – Trong đó: ec suất điện động cảm ứng (tương tự như điện năng do một nguồn điện sinh ra) – Từ (*) và (**) ta có, công thức suất điện động cảm ứng là: – Nếu chỉ xét về độ lớn thì: • Định luật Fa-ra-đây: Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó. • Sự xuất hiện dấu “-” trong công thức suất điện động cảm ứng là phù hợp với định luật Len-xơ. – Trước hết mạch kín (C) phải được định hướng. Dựa vào chiều đã chọn trên (C), ta chọn chiều pháp tuyến dương để tính từ thông qua mạch kín. – Nếu ϕ tăng thì ec <0: Chiều của suất điện động cảm ứng ngược với chiều dòng điện trong mạch. – Nếu ϕ giảm thì ec > 0: Chiều của suất điện động cảm ứng là chiều của dòng điện trong mạch. – Xét mạch kín (C) đặt trong từ trường không đổi, để tạo ra sự biến thiên của từ thông qua mạch (C), phải có một ngoại lực tác dụng vào (C) để thực hiện một dịch chuyển nào đó của (C) và ngoại lực này đã sinh một công cơ học. Công cơ học này làm xuất hiện suất điện động cảm ứng trong mạch, nghĩa là tạo ra điện năng. – Như vậy, bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ đã nêu ở trên là quá trình chuyển hóa cơ năng thành điện năng. * Bài 1 trang 152 SGK Vật Lý 11: Phát biểu các định nghĩa: – Suất điện động cảm ứng. – Tốc độ biến thiên của từ thông. ° Lời giải bài 1 trang 152 SGK Vật Lý 11: ◊ Suất điện động cảm ứng – Là suất điện động gây ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín. – Suất điện động cảm ứng trong mạch được xác định bằng biểu thức: – Dấu (-) trong công thức là phù hợp với định luật Len-xơ, ΔΦ là độ biến thiên từ thông qua mạch (C) trong thời gian Δt. ◊ Tốc độ biến thiên của từ thông: * Bài 2 trang 152 SGK Vật Lý 11: Nêu ít nhất ba ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ. ° Lời giải bài 2 trang 152 SGK Vật Lý 11: ◊ Hiện tượng cảm ứng điện từ là cơ sở: – Chế tạo máy phát điện một chiều, xoay chiều. – Chế tạo máy biến thế. – Chế tạo động cơ không đồng bộ 3 pha,… * Bài 3 trang 152 SGK Vật Lý 11: Phát biểu nào dưới đây là đúng? Khi một mặt kín phẳng, quay xung quanh một trục nằm trong mặt phẳng chứa mạch trong một từ trường, thì suất điện động cảm ứng đổi chiều 1 lần trong A.Một vòng quay. B.2 vòng quay. C.1/2 vòng quay. D.1/4 vòng quay. ° Lời giải bài 3 trang 152 SGK Vật Lý 11: ◊ Chọn đáp án: C. 1/2 vòng quay. – Giả sử, ban đầu từ thông qua mạch bằng không. – Trong nửa vòng tay đầu, từ thông qua mạch tăng dần đến giá trị cực đại (khi – Trong nửa vòng quay cuối, từ thông qua mạch giảm dần từ giá trị cực đại xuống 0 thì ec > 0: chiều của suất điện động cảm ứng là chiều của mạch. ⇒ Như vậy suất điện động cảm ứng trong mạch sẽ đổi chiều một lần trong 1/2 vòng quay. Khái niệm: Suất điện động E của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện, được đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi dịch chuyển một điện tích dương q ngược chiều điện trường bên trong nguồn điện và độ lớn của điện tích q đó. Chú thích: E: suất điện động (V, J/C) A: công của lực lạ (J) q: độ lớn của điện tích (C) Điện trở trong của nguồn điện: Nguồn điện cũng là một vật dẫn và cũng có điện trở. Điện trở này được gọi là điện trở trong của nguồn điện. Ký hiệu: r (Ω)
Chào các bạn học của Kiến Guru, hôm nay mình quay trở lại và tiếp tục đem đến cho các bạn các bài tập về mạch điện lớp 11 – phần định luật ôm. Các bài tập dưới đây đều thuộc dạng cơ bản, thường gặp nhất trong các kì thi và các bài kiểm tra của các bạn. Để giải được các dạng bài tập về mạch điện lớp 11 vận dụng định luật Ôm các bạn cần nắm chắc nội dung Định luật Ôm, công thức, cách tính Cường độ dòng điện (I), Hiệu điện thế (U) và Điện trở tương đương (R) trong các đoạn mạch mắc nối tiếp và đoạn mạch mắc song song.
Bây giờ chúng ta cùng bắt đầu vào bài viết. I. Bài tập về mạch điện lớp 11 (Cơ bản)1. Một nguồn điện có điện trở trong 0,1 (Ω) được mắc với điện trở 4,8 (Ω) thành mạch kín. Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 12 (V). Cường độ dòng điện trong mạch là bao nhiêu? 2. Một nguồn điện có điện trở trong 0,1 (Ω) được mắc với điện trở 4,8 (Ω) thành mạch kín. Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 12 (V). Suất điện động của nguồn điện là bao nhiêu? 3. Người ta mắc hai cực của nguồn điện với một biến trở có thể thay đổi từ 0 đến vô cực. Khi giá trị của biến trở rất lớn thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4,5 (V). Giảm giá trị của biến trở đến khi cường độ dòng điện trong mạch là 2 (A) thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4 (V). Suất điện động và điện trở trong của nguồn điện là bao nhiêu? 4. Một nguồn điện có suất điện động E = 6 (V), điện trở trong r = 2 (Ω), mạch ngoài có điện trở R. Để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là 4 (W) thì điện trở R phải có giá trị là bao nhiêu ? 5. Dùng một nguồn điện để thắp sáng lần lượt hai bóng đèn có điện trở R1 = 2 (Ω) và R2 = 8 (Ω), khi đó công suất tiêu thụ của hai bóng đèn là như nhau. Điện trở trong của nguồn điện là bao nhiêu? 6. Một nguồn điện có suất điện động E = 6 (V), điện trở trong r = 2 (Ω), mạch ngoài có điện trở R. Để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là 4 (W) thì điện trở R phải có giá trị là bao nhiêu? 7. Một nguồn điện có suất điện động E = 6 (V), điện trở trong r = 2 (Ω), mạch ngoài có điện trở R. Để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài đạt giá trị lớn nhất thì điện trở R phải có giá trị là bao nhiêu? 8. Biết rằng khi điện trở mạch ngoài của một nguồn điện tăng từ R1 = 3 (Ω) đến R2 = 10,5 (Ω) thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn tăng gấp hai lần. Điện trở trong của nguồn điện đó là bao nhiêu? 9. Cho một mạch điện kín gồm nguồn điện có suất điện động E = 12 (V), điện trở trong r = 2,5 (Ω), mạch ngoài gồm điện trở R1 = 0,5 (Ω) mắc nối tiếp với một điện trở R. Để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài lớn nhất thì điện trở R phải có giá trị là bao nhiêu
II. Hướng dẫn giải giải bài tập vật lý 11 cơ bản1. Hướng dẫn: Cường độ dòng điện trong mạch là 2. Cường độ dòng điện trong mạch sẽ là Suất điện động của nguồn điện sẽ là E = IR + Ir = U + Ir = 12 + 2,5.0,1 = 12,25 (V). 3. Hướng dẫn: Khi giá trị của biến trở rất lớn thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4,5 (V). Suy ra suất điện động của nguồn điện là E = 4,5 (V). Áp dụng công thức E = U + Ir với I = 2 (A) và U = 4 (V) ta tính được điện trở trong của nguồn điện là r = 0,25 (Ω). 4. Hướng dẫn: Công suất tiêu thụ mạch ngoài là P = R.I2 , cường độ dòng điện trong mạch là P = 4 (W) ta tính được là R = 1 (Ω). 5. Hướng dẫn: Áp dụng công thức , theo bài ra P1 = P2 ta tính được r = 4 (Ω). 6. Hướng dẫn: Áp dụng công thức và P = 4 (W) ta tính được R = 4 (Ω). 7. Hướng dẫn: Áp dụng công thức
8. Hướng dẫn: Khi R = R1 = 3 (Ω) thì cường độ dòng điện trong mạch là I1 và hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở là U1, khi R = R2 = 10,5 (Ω) thì cường độ dòng điện trong mạch là I2 và hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở là U2. Theo bài ra ta có U2 = 2U1 suy ra I1 = 1,75.I2. Áp dụng công thức E = I(R + r), khi R = R1 = 3 (Ω) ta có E = I1(R1 + r), khi R = R2 = 10,5 (Ω) ta có E = I2(R2 + r) suy ra I1(R1 + r) = I2(R2 + r). Giải hệ phương trình: I1=1,75.I2 I1(3+r)=I2.(10,5+r) ta được r = 7 (Ω). 9. Hướng dẫn: Điện trở mạch ngoài là RTM = R1 + R Xem hướng dẫn câu 7 Khi công suất tiêu thụ mạch ngoài lớn nhất thì RTM = r = 2,5 (Ω).
Vậy là chúng ta đã cùng nhau bước những bài tập về mạch điện lớp 11 trong phần định luật ôm. Nếu như các bạn chưa biết thì các dạng bài tập vận dụng định luật ôm là một trong những nội dung khá là quan trọng để các bạn hiểu rõ hơn phần lý thuyết trong các bài học trước và cũng là nền tảng giúp các bạn dễ dàng tiếp thu tốt các nội dung nâng cao về dòng điện sau này. Hãy học thật chăm chỉ lý thuyết và thực hành thật nhuần nhuyễn các bài tập về mạch điện lớp 11 nhé. Hẹn gặp các bạn vào các bài tập tiếp theo của Kiến Guru. |
