Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ lớp 12 (Chuyên đề dạy thêm Vật Lí 12)

Tài liệu Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ lớp 12 trong Chuyên đề dạy thêm Vật Lí 12 gồm các dạng bài tập từ cơ bản đến nâng cao với phương pháp giải chi tiết và bài tập tự luyện đa dạng giúp Giáo viên có thêm tài liệu giảng dạy Vật Lí 12.

Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ lớp 12 (Chuyên đề dạy thêm Vật Lí 12)

Xem thử

Chỉ từ 300k mua trọn bộ Chuyên đề dạy thêm Vật Lí 12 (sách mới) bản word có lời giải chi tiết:

• B1: gửi phí vào tk: 0711000255837 - NGUYEN THANH TUYEN - Ngân hàng Vietcombank (QR)
• B2: Nhắn tin tới Zalo VietJack Official - nhấn vào đây để thông báo và nhận giáo án

I. Tóm tắt lý thuyết

            Hiện tượng cảm ứng điện từ có nhiều ứng dụng trong kĩ thuật và đời sống như: máy biến áp, đàn ghi ta điện, máy phát điện, dynamo xe đạp, hãm chuyển động bằng điện từ, ........

1. Máy biến áp

- Máy biến áp là thiết bị biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều mà không làm thay đổi tần số dòng điện.

- Cấu tạo: + (1) Lõi: làm bằng các lá sắt hoặc thép pha silicon, ghép cách điện với nhau.

                 + (2) Hai cuộn dây gồm nhiều vòng (thường làm bằng đồng, phủ lớp cách điện) có điện trở nhỏ, độ tự cảm lớn quấn trên 2 cạnh đối diện của khung.

Cuộn nối với nguồn điện xoay chiều gọi là cuộn sơ cấp: có số vòng là N₁.

Cuộn nối với tải tiêu thụ được gọi là cuộn thứ cấp: có số vòng là N₂.

- Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

- Công thức máy biến áp lí tưởng:

$\frac{{\displaystyle U_2}}{{\displaystyle U_1}}=\frac{{\displaystyle I_1}}{{\displaystyle I_2}}=\frac{{\displaystyle N_2}}{{\displaystyle N_1}}$

Trong đó: U₁ và U₂ lần lượt là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp; N₁ và N₂ lần lượt là số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp.

Chú ý:  N₂ > N₁ → U₂ > U₁ : Máy tăng áp

            N₂ <N₁ → U₂ <U₁: Máy hạ áp

- Ứng dụng: Sạc điện thoại không dây hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ như một máy biến áp; truyền tải điện năng đi xa bằng cách sử dụng máy biến áp tăng điện áp nơi phát và giảm dần điện áp ở nơi tiêu thụ.

2. Một số ứng dụng khác

3. Bổ sung kiến thức về dòng điện xoay chiều

- Đặt điện áp xoay chiều: u = U₀.cos(ωt+φ_u) (V) vào 2 đầu đoạn mạch AB. Trong đoạn mạch xuất hiện dòng điện xoay chiều có cường độ i = I₀.cos (ωt+φ_i) (A)

Trong đó:        u,i lần lượt là giá trị tức thời của điện áp và cường độ dòng điện.

                        U₀, I₀ lần lượt là giá trị cực đại của điện áp và cường độ dòng điện.

                        ω là tần số góc (rad/s)

- $Giá trị hiệu dụng = \frac{Giá trị cực đại}{\sqrt{2}}$

Giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều: $I=\frac{I_0}{\sqrt{2}}$; giá trị hiệu dụng của điện áp xoay chiều: $U=\frac{U_0}{\sqrt{2}}$; Giá trị hiệu dụng của suất điện động xoay chiều: $E=\frac{E_0}{\sqrt{2}}$.

Công suất điện tiêu thụ trong dòng điện xoay chiều: P = U.I.cosφ

Trong đó: φ = φ_u – φ_i là độ lệch pha của điện áp so với cường độ dòng điện (rad).

4. Bài tập ví dụ:

a. Đại cương về dòng điện xoay chiều

Phương pháp giải:

            Áp dụng các công thưc của dòng điện xoay chiều:

u = U₀.cos(ωt+φ_u) (V); i = I₀.cos (ωt+φ_i) (A)

              $I=\frac{I_0}{\sqrt{2}}, U=\frac{U_0}{\sqrt{2}}, E=\frac{E_0}{\sqrt{2}}$

VD1: Điện áp xoay chiều u = 100$\sqrt{2}$cos(ωt) (V) có giá trị hiệu dụng bằng

A. 200 V.

B. 100 V.

C. 100$\sqrt{2}$V.

D. 200$\sqrt{2}$V.

Hướng dẫn giải

            Giá trị cực đại U₀ = 100$\sqrt{2}$(V) → Giá trị hiệu dụng: U = 100 (V).

→ Chọn đáp án B.

b. Máy biến áp

Phương pháp giải:

            Áp dụng các công thức của máy biến áp lí tưởng: $\frac{{\displaystyle U_2}}{{\displaystyle U_1}}=\frac{{\displaystyle N_2}}{{\displaystyle N_1}}$

            Lưu ý:  + Xác định chính xác cuộn sơ cấp (U₁, I₁, N₁) và cuộn thứ cấp (U₂, I₂, N₂)

                        + Máy biến áp lí tưởng, nối với tải → $\frac{{\displaystyle U_2}}{{\displaystyle U_1}}=\frac{{\displaystyle I_1}}{{\displaystyle I_2}}=\frac{{\displaystyle N_2}}{{\displaystyle N_1}}$

                        + Nếu máy biến áp không lí tưởng, cho thêm hiệu suất thì H = P₂/P₁ khi tính cường độ dòng điện

VD1: Đặt một điện áp xoay chiều u = 100 cos(ωt) (V) vào hai đầu cuộn dây sơ cấp của một máy biến áp lí tưởng thì điện áp hiệu dụng đo được ở 2 đầu cuộn thứ cấp là 10$\sqrt{2}$ (V). Nếu điện áp xoay chiều u = 40 cos(ωt) (V) vào hai đầu cuộn thứ cấp thì điện áp đo được ở hai đầu cuộn dây sơ cấp bằng

A. 200 V.

B. 100$\sqrt{2}$V.

C. 400 V.

D. 200$\sqrt{2}$V.

Hướng dẫn giải

Áp dụng công thức máy biến áp cho 2 trường hợp

$\frac{{\displaystyle U_2}}{{\displaystyle U_1}}=\frac{{\displaystyle N_2}}{{\displaystyle N_1}}\stackrel{TH1}{\to }\frac{10\sqrt{2}}{50\sqrt{2}}=\frac{{\displaystyle N_2}}{{\displaystyle N_1}}\to \frac{{\displaystyle N_2}}{{\displaystyle N_1}}=\frac{1}{5}$

$\frac{{\displaystyle U_2}}{{\displaystyle U_1}}=\frac{{\displaystyle N_2}}{{\displaystyle N_1}}\stackrel{TH2}{\to }\frac{20\sqrt{2}}{{\displaystyle U_1}}=\frac{{\displaystyle N_2}}{{\displaystyle N_1}}=\frac{1}{5}\to U_1=100\sqrt{2}\left(V\right)$

→ Chọn đáp án B.

c. Truyền tải điện năng đi xa

Phương pháp giải:

            Nơi phát: U, I, P = U.I.cosφ

            Nơi tiêu thụ: U’, P’, I’, P’= U’.I’.cosφ’

            Hao phí trong quá trình truyền tải: $\Delta P=I^2.R=\frac{P^{2}R}{U^2{\cos }^2\phi }$

            Hiệu suất truyền tải: H = $\frac{P\text{'}}{P}.100\%$

            Độ sụt áp trong quá trình truyền tải: (Khi hệ số công suất tại nơi phát và nơi thu đều bằng 1):

U = U’+∆U

∆U = I.r

................................

................................

................................

Xem thử

Xem thêm Chuyên đề dạy thêm Vật Lí lớp 12 các chủ đề hay khác:

• Chủ đề 4: Máy phát điện xoay chiều

• Chủ đề 6: Điện từ trường. Mô hình sóng điện từ

• Chủ đề 7: Bài tập về Từ trường

• Chủ đề 1: Cấu trúc hạt nhân

• Chủ đề 2: Phản ứng hạt nhân và năng lượng liên kết

• Chủ đề 3: Hiện tượng phóng xạ

---