Câu hỏi trang 72 Vật lí 12 Kết nối tri thức: Khung dây dẫn trong Hình 17.2 ở vị trí nào thì suất điện động có giá trị cực đại? Giải thích. Giả sử tại thời điểm t

Câu hỏi/Đề bài:

1. Khung dây dẫn trong Hình 17.2 ở vị trí nào thì suất điện động có giá trị cực đại?

Giải thích.

2. Giả sử tại thời điểm t, từ thông qua khung dây dẫn phẳng MNPQ là:

Ф = BScosα = BScosωt

Hãy chứng tỏ, suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây này có dạng:

e = BSωcos(ωt + φ₀) (V)

Hướng dẫn:

Vận dụng công thức: e = -NBSωcos(ωt + α)

Lời giải:

1. Khung dây dẫn trong Hình 17.2 ở vị trí vuông góc với từ trường (α = 90°) thì suất điện động có giá trị cực đại.

Giải thích:

– Suất điện động cảm ứng trong khung dây dẫn được xác định theo công thức:

e = -NBSωcos(ωt + α)

– Từ công thức trên, ta thấy suất điện động cảm ứng phụ thuộc vào góc α.

– Khi α = 90°, cosα = 1, do đó suất điện động cảm ứng đạt giá trị cực đại.

2. Từ công thức từ thông qua khung dây dẫn phẳng:

Φ = BScosα = BScosωt

Ta có tốc độ biến thiên từ thông:

\(\frac{{d\phi }}{{dt}} = – NBS\omega \sin \omega t\)

Theo định luật Faraday, suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây:

\(e = – \frac{{d\phi }}{{dt}} = NBS\omega \sin \omega t = NBS\omega \cos (\omega t + \frac{\pi }{2}) = BS\omega \cos (\omega t + {\varphi _0})\)

Với \({\varphi _0} = \frac{\pi }{2}\)

Vậy, suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây có dạng:

e = BSωcos(ωt + φ₀) (V)