Xác định chiều dòng điện cảm ứng (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Xác định chiều dòng điện cảm ứng lớp 12 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Xác định chiều dòng điện cảm ứng.

Xác định chiều dòng điện cảm ứng (cách giải + bài tập)

1. Phương pháp giải

• Để xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện khi làm thay đổi vị trí tương đối của nam châm và cuộn dây ta thực hiện các bước sau:

Bước 1: Xác định chiều cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ của nam châm.

Bước 2: Xác định chiều dịch chuyển của nam châm. hoặc cuộn dây.

+ Nếu nam châm và cuộn dây rời xa nhau thì từ thông giảm, để chống lại sự giảm của từ thông thì dòng điện cảm ứng sinh ra từ trường $\overrightarrow{B_C}$ cùng chiều với $\overrightarrow{B}$

+ Nếu nam châm và cuộn dây lại gần nhau thì từ thông tăng, để chống lại sự tăng của từ thông thì dòng điện cảm ứng sinh ra từ trường $\overrightarrow{B_C}$ ngược chiều với $\overrightarrow{B}$

Bước 3: Khi đã biết chiều của $\overrightarrow{B_C}$ ta vận dụng quy tắc nắm bàn tay phải để xác định chiều dòng điện cảm ứng chạy trong cuộn dây.

• Để xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện khi làm thay đổi từ trường của nam châm điện ta thực hiện các bước sau đây:

Bước 1: Xác định chiều dòng điện chạy qua nam châm điện.

Lưu ý nếu nam châm điện mắc vào nguồn điện thì dòng điện sẽ chạy từ cực dương của nguồn qua nam châm rồi về cực âm của nguồn.

Bước 2: Vận dụng quy tắc nắm tay phải để xác định hướng từ trường $\overrightarrow{B}$ của nam châm.

Bước 3: Xác định chiều cảm ứng từ $\overrightarrow{B_C}$ sinh ra do dòng điện cảm ứng.

+ Nếu $\overrightarrow{B}$ giảm thì $\overrightarrow{B_C}$ cùng chiều với $\overrightarrow{B}$.

+ Nếu $\overrightarrow{B}$ tăng thì $\overrightarrow{B_C}$ ngược chiều với $\overrightarrow{B}$.

Bước 4: Khi đã biết chiều của $\overrightarrow{B_C}$ ta vận dụng quy tắc nắm tay phải để xác định chiều dòng điện cảm ứng chạy trong cuộn dây.

2. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ: Xác định chiều dòng điện cảm ứng chạy trong khung dây ở hình vẽ sau:

Hướng dẫn:

Dòng điện chạy từ cực dương qua nam châm điện rồi đến cực âm của nguồn như hình vẽ.

Vận dụng quy tắc nắm tay phải ta xác định được từ trường $\overrightarrow{B}$ có chiều hướng xuống.

Do điện trở R tăng nên I giảm, suy ra B giảm, khi đó $\overrightarrow{B_C}$ cùng chiều với $\overrightarrow{B}$ hướng xuống.

Vận dụng quy tắc nắm tay phải ta xác định được dòng điện cảm ứng trong khung dây có chiều cùng chiều với kim đồng hồ như hình vẽ.

3. Bài tập tự luyện

Câu 1. Các đường sức từ xung quanh một dây dẫn thẳng dài mang dòng điện I (Hình vẽ) có hình dạng nào sau đây?

A. Các đường thẳng từ trái qua phải.

B. Các đường thẳng từ phải qua trái.

C. Các vòng tròn theo chiều kim đồng hồ.

D. Các vòng tròn ngược chiều kim đồng hồ.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là D

Sử dụng quy tắc bàn tay phải.

Câu 2. Xác định chiều dòng điện chạy qua dây dẫn và qua ống dây trong hình vẽ. Giải thích cách xác định.

Hướng dẫn:

Sử dụng quy tắc nắm bàn tay phải.

Câu 3. Hãy xác định cực của các kim nam châm trong hình vẽ.

Hướng dẫn:

Sử dụng quy tắc nắm bàn tay phải để xác định chiều của đường sức từ trong từng trường hợp.

Câu 4: Cho sơ đồ mạch điện và kim nam châm được treo như hình vẽ. Khi đóng công tắc K thì kim nam châm sẽ

A. bị đẩy sang trái. 

B. bị đẩy sang phải.

C. vẫn đứng yên.  

D. bị đẩy sang trái rồi bị đẩy sang phải.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là B

Dựa vào chiều dòng điện xác định được các cực của nam châm điện theo quy tắc bàn tay phải. Khi đó cực bắc của nam châm điện ở bên tay phải, cực nam ở bên tay trái, do đó kim nam châm bị đẩy sang phải.

Câu 5: Một cuộn dây dẫn được quấn quanh một lõi thép với hai đầu dây nối với nguồn điện không đổi như hình vẽ. Hãy vẽ chiều dòng điện trong mạch và vẽ phác các đường sức từ tạo bởi cuộn dây.

Hướng dẫn:

Chiều dòng điện trong mạch được thể hiện như hình bên. Dựa vào quy tắc nắm tay phải, ta xác định được chiều các đường sức từ tạo bởi ống dây.

Câu 6. Một học sinh đo cường độ dòng điện chạy trong ống dây khi di chuyển cực bắc của thanh nam châm lại gần ống dây. Cường độ dòng điện sẽ tăng khi

A. sử dụng thanh nam châm mạnh hơn.

B. di chuyển nam châm theo hướng ngược lại.

C. di chuyển cuộn dây, giữ yên nam châm.

D. di chuyển cực nam của thanh nam châm.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là A

Câu 7. Khi nam châm dịch chuyển ra xa ống dây (Hình vẽ), trong ống dây có dòng điện cảm ứng. Nếu nhìn từ phía thanh nam châm vào đầu ống dây, phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ, đầu 1 là cực bắc của ống dây và hút cực bắc của thanh nam châm.

B. Dòng điện chạy ngược chiều kim đồng hồ, đầu 1 là cực bắc của ống dây và đẩy cực nam của thanh nam châm.

C. Dòng điện chạy ngược chiều kim đồng hồ, đầu 1 là cực nam của ống dây và đẩy cực nam của thanh nam châm.

D. Dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ, đầu 1 là cực nam của ống dây và hút cực bắc của thanh nam châm.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là D

Câu 8. Một nhóm học sinh dùng ống dây nối với điện kế nhạy có điểm 0 ở giữa để làm thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ. Họ di chuyển một thanh nam châm lại gần một đầu ống dây như hình vẽ. Kim của điện kế lệch sang trái.

a) Giải thích tại sao kim của điện kế di chuyển.

b) Hãy đề xuất cách làm cho kim điện kế lệch sang phải.

c) Nêu cách làm thế nào để có được số chỉ lớn hơn trên điện kế.

d) Cho biết số chỉ của điện kế sẽ thế nào nếu giữ nam châm đứng yên trong ống dây.

Hướng dẫn:

a) Ống dây và từ trường đang chuyển động tương đối với nhau, do đó xuất hiện một suất điện động cảm ứng trong ống dây.

b) Di chuyển nam châm ra khỏi ống dây hoặc di chuyển ống dây ra khỏi nam châm hoặc đưa cực nam của nam châm vào cùng một đầu của ống dây hoặc đưa cực bắc của nam châm vào đầu kia của ống dây.

c) Di chuyển nam châm nhanh hơn hoặc sử dụng nam châm mạnh hơn hoặc tăng số vòng trên một đơn vị chiều dài của ống dây.

d) Kim chỉ số 0.

Câu 9. Nối hai đầu cuộn dây dẫn kín với điện kế và cho chuyển động rơi tự do qua một nam châm (Hình vẽ). Biết cảm ứng từ, đường sức từ của nam châm được mô tả như hình vẽ và khi bắt đầu chuyển động, kim điện kế chỉ vạch số 0.

Nhận định nào sau đây là đúng hay sai?

Nhận định	Đúng	Sai
Cuộn dây rơi tự do nên kim điện kế không bị lệch khỏi vạch số 0 khi đi qua đầu trên của nam châm
Thời điểm cuộn dây rơi đến giữa nam châm thì kim điện kế bị lệch xa nhất khỏi vạch số 0
Thời điểm cuộn dây rơi ra khỏi đầu dưới của nam châm thì kim điện kế chỉ vạch số 0
Chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện tại thời điểm cuộn dây đi vào nam châm và cuộn dây đi ra khỏi nam châm là như nhau

Hướng dẫn:

Nhận định	Đúng	Sai
Cuộn dây rơi tự do nên kim điện kế không bị lệch khỏi vạch số 0 khi đi qua đầu trên của nam châm		x
Thời điểm cuộn dây rơi đến giữa nam châm thì kim điện kế bị lệch xa nhất khỏi vạch số 0		x
Thời điểm cuộn dây rơi ra khỏi đầu dưới của nam châm thì kim điện kế chỉ vạch số 0		x
Chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện tại thời điểm cuộn dây đi vào nam châm và cuộn dây đi ra khỏi nam châm là như nhau		x

Giải thích:

- Cuộn dây chuyển động rơi tự do, số đường sức từ qua cuộn dây biến thiên nên kim điện kế bị lệch do có dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây.

- Khi cuộn dây rơi đến giữa nam châm thì số đường sức từ qua cuộn dây là ít nhất nên kim điện kế bị lệch ít nhất.

- Thời điểm cuộn dây rơi ra khỏi đầu dưới của nam châm thì kim điện kế bị lệch nhiều nhất.

- Chiều của dòng điện cảm ứng xuát hiện tại thời điểm cuộn dây đi vào nam châm và cuộn dây đi ra khỏi nam châm là ngược chiều nhau.

Câu 10. Đặt hai cuộn dây dẫn kín cạnh nhau như hình vẽ. Một cuộn nối với nguồn điện. Một cuộn nối với điện kế, khi không có dòng điện chạy trong cuộn dây thì kim điện kế chỉ vạch số 0.

Nhận định nào sau đây là đúng hay sai?

Nhận định	Đúng	Sai
Kim điện kế bị lệch khỏi vạch số 0 khi nguồn điện là nguồn điện xoay chiều.
Kim điện kế bị lệch khỏi vạch số 0 khi nguồn điện là nguồn điện một chiều.
Mắc cuộn dây với nguồn điện một chiều và dịch chuyển cuộn dây ra xa thì kim điện kế vẫn không bị lệch khỏi vạch số 0.
Mắc cuộn dây (1) với nguồn một chiều và dùng tay bóp bẹp cuộn dây (2) thì kim điện kế sẽ bị lệch khỏi vạch số 0.

Hướng dẫn:

Nhận định	Đúng	Sai
Kim điện kế bị lệch khỏi vạch số 0 khi nguồn điện là nguồn điện xoay chiều.	x
Kim điện kế bị lệch khỏi vạch số 0 khi nguồn điện là nguồn điện một chiều.		x
Mắc cuộn dây với nguồn điện một chiều và dịch chuyển cuộn dây ra xa thì kim điện kế vẫn không bị lệch khỏi vạch số 0.		x
Mắc cuộn dây (1) với nguồn một chiều và dùng tay bóp bẹp cuộn dây (2) thì kim điện kế sẽ bị lệch khỏi vạch số 0.	x

Giải thích:

- Kim điện kế bị lệch khỏi vạch số 0 khi nguồn điện là nguồn điện một chiều là sai vì từ thông qua cuộn dây không biến thiên.

- Mắc cuộn dây với nguồn điện một chiều và dịch chuyển cuộn dây ra xa thì kim điện kế vẫn không bị lệch khỏi vạch số 0 là sai vì khi dịch chuyển cuộn dây thì từ thông qua cuộn dây biến thiên.

Câu 11. Trường hợp nào trong hình vẽ xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng trong vòng dây dẫn kín?

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là B

Dựa vào quy tắc nắm bàn tay phải và định luật Lenz.

Dòng điện cảm ứng sinh ra có chiều chống lại nguyên nhân sinh ra nó.

Câu 12. Khi cho nam châm rơi qua vòng dây như hình vẽ.

Nhận xét nào sau đây là đúng nếu nhìn vòng dây theo hướng từ dưới lên?

A. Lúc đầu, dòng điện cảm ứng cùng chiều kim đồng hồ. Khi nam châm xuyên qua vòng dây, dòng điện cảm ứng đổi chiều ngược chiều kim đồng hồ.

B. Lúc đầu, dòng điện cảm ứng ngược chiều kim đồng hồ. Khi nam châm xuyên qua vòng dây, dòng điện cảm ứng không đổi chiều.

C. Không có dòng điện cảm ứng trong vòng dây khi nam châm đi vào hoặc đi ra khỏi vòng dây.

D. Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong vòng dây luôn cùng chiều kim đồng hồ.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là A

Dòng điện cảm ứng khi nam châm đi vào và đi ra khỏi cuộn dây có chiều ngược nhau.

Câu 13. Trường hợp nào trong hình vẽ xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây dẫn?

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là A

Dựa vào quy tắc nắm bàn tay phải và định luật Lenz.

Dòng điện cảm ứng sinh ra có chiều chống lại nguyên nhân sinh ra nó.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 12 hay, chi tiết khác:

• Lí thuyết về từ trường
• Bài tập tính từ thông
• Bài tập tính suất điện động cảm ứng
• Suất điện động của dây dẫn chuyển động trong từ trường
• Bài toán lực từ
• Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt

---