Hai thanh đồng song song T 1 và T 2 nằm trong mặt phẳng ngang, có hai đầu P và Q nối với nhau bằng một dây dẫn, được đặt vuông góc với các đường sức của một từ trường đều hướng thẳng đứng lên trên và có cảm ứng từ 0,20 T (Hình 24.1). Một thanh đồng MN dài 20 cm đặt tựa vuông góc trên hai thanh T 1 và T 2 , chuyển động tịnh tiến dọc theo hai thanh này với vận tốc không đổi u = 1,2 m/s. Xác định : Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong thanh đồng MN.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Vì từ thông qua diện tích quét ∆ S của thanh đồng MN luôn tăng ( ∆ Φ > 0) nên theo định luật Len-xơ, dòng điện cảm ứng i c chạy trong thanh đồng MN phải theo chiều MNQP sao cho từ trường cảm ứng của dòng i c luôn ngược chiều với từ trường để có tác dụng cản trở chuyển động của thanh đồng MN, chống lại sự tăng của từ thông qua diện tích quét ∆ S.
Thanh chịu tác dụng của ba lực: trọng lực P, phản lực Q, lực từ F.
Vì vận tốc của thanh không đổi nên các lực tác dụng lên thanh cân bằng nhau. Muốn vậy, F phải hướng lên. Theo quy tắc bàn tay trái, dòng điện chạy qua thanh nhôm hướng từ M đến N tức là M nối với cực dương của nguồn điện.
Chiếu đẳng thức véc tơ: P → + Q → + F → = 0 → lên mặt phẳng nghiêng (chọn chiều dương hướng xuống): P cos 90 0 − α − F cos α = 0
⇒ m g sin α − I I l cos α = 0 ⇒ I = m g tan α B I
⇒ I = 0 , 16.10 tan 30 0 0 , 05.1 = 18 , 475 A
Chọn A.
Khi thanh MN chuyển động với vận tốc v thì dòng điện cảm ứng xuất hiện trên thanh theo chiều từ M đến N.
Suất điện động cảm ứng trong mạch: e C = B . v . l
Cường độ dòng điện cảm ứng: I = e C R = B . v . l R
Lực từ tác dụng lên thanh MN hướng ngược chiều với v → và có độ lớn:
F t = B . I . l = B 2 . l 2 . v R
a) Do thanh MN chuyển động đều nên lực kéo tác dụng lên thanh cân bằng với lực từ tác dụng lên thanh.
Công suất của lực kéo: P k = F . v = F t . v = B 2 . l 2 . v 2 R = 0 , 5 2 . 0 , 5 2 . 2 2 0 , 5 = 0 , 5 ( W ) .
Công suất tỏa nhiệt trên thanh MN: P t n = I 2 . R = B 2 . l 2 . v 2 R bằng công của lực kéo.
b) Sau khi ngừng tác dụng lực, thanh chỉ còn chịu tác dụng của lực từ. Độ lớn trung bình của lực này là: F = F t 2 = B 2 . l 2 . v 2 R
Sau đó thanh này trượt thêm một đoạn đường s thì lực này thực hiện được một công: A = F . s = B 2 . l 2 . v . s 2 R
Công này là công cản và đúng bằng độ biến thiên động năng của thanh nên:
- B 2 . l 2 . v . s 2 R = 0 - 1 2 . m v 2 ⇒ s = m v . R B 2 . I 2 = 0 , 005 . 2 . 0 , 5 0 , 5 2 . 0 , 5 2 = 0 , 08 ( m ) .
+ Áp dụng quy tắc bàn tay trái ta xác định được chiều của lực từ như hình vẽ.
+ Áp dụng định luật II Niuton ta có:
mgsina - Fms - FB.cosa = ma
+ Ta lại có:
* FB = B.I.l
* Fms = m.N = m.(mgcosa + FB.sina)
+ Thay các giá trị m = 0,16;
m = 0,4; a = 0,2; g = 10;
a = 300; l = 1; B = 0,05 vào phương trình trên ta được: I » 4 A
Đáp án D
Sau khoảng thời gian Δt, thanh đồng MN có độ dài l chuyển động tịnh tiến với vận tốc v dọc theo hai thanh đồng T 1 và T 2 , quét được diện tích ∆ S = lv ∆ t. Khi đó từ thông qua diện tích quét ∆ S bằng :
∆ Φ = B ∆ S = Blv ∆ t
Áp dụng công thức của định luật Fa-ra-đây : | e c | = | ∆ Φ /Δt| ta xác định được độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong thanh đồng MN :
| e c | = Blv = 0,20.20. l0-2.1,2 = 48 mV