Lời giải Câu hỏi hoạt động trang 78 SGK Vật lí 12 Kết nối tri thức – Bài 18. Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ. Gợi ý: Dựa vào biểu thức suất điện động cảm ứng của định luật Faraday.
Câu hỏi/Đề bài:
1. Dựa vào biểu thức suất điện động cảm ứng của định luật Faraday:
\({e_c} = – N\frac{{\Delta \phi }}{{\Delta t}}\)
Hãy chứng tỏ mối liên hệ sau:
\(\frac{{{U_1}}}{{{U_2}}} = \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}}\)
Trong đó, U1 và U2 lần lượt là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp; với N1 và N2 lần lượt là số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp.
2. Giải thích nguyên nhân xuất hiện điện áp u2 ở hai đầu cuộn thứ cấp.
Hướng dẫn:
Dựa vào biểu thức suất điện động cảm ứng của định luật Faraday
Lời giải:
1.
\(\begin{array}{l}{e_1} = – {N_1}\frac{{\Delta {\phi _1}}}{{\Delta t}} = – {N_1}B{S_1}\omega \cos (\omega t + {\varphi _1})\\{e_2} = – {N_2}\frac{{\Delta {\phi _2}}}{{\Delta t}} = – {N_2}B{S_2}\omega \cos (\omega t + {\varphi _2})\\ \Rightarrow \frac{{{e_1}}}{{{e_2}}} = \frac{{{E_1}}}{{{E_2}}} = \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}}\end{array}\)
Vì hai cuộn dây được đặt trong cùng từ trường B và có cùng tốc độ góc ω nên φ1 = φ2
Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là:
\(\begin{array}{l}{U_1} = \frac{{{E_1}}}{{\sqrt 2 }}\\{U_2} = \frac{{{E_2}}}{{\sqrt 2 }}\\ \Rightarrow \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}} = \frac{{{E_1}}}{{{E_2}}} = \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}}\end{array}\)
2. Nguyên nhân xuất hiện điện áp u2 ở hai đầu cuộn thứ cấp là do hiện tượng cảm ứng điện từ.
– Khi dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn sơ cấp, sẽ tạo ra từ trường biến thiên.
– Từ trường biến thiên này sẽ gây ra hiện tượng cảm ứng điện từ trong cuộn thứ cấp, làm xuất hiện dòng điện trong cuộn thứ cấp, và do đó xuất hiện điện áp u2 ở hai đầu cuộn thứ cấp.