Một nhóm học sinh chế tạo máy phát điện gió mini dùng cho chiếu sáng khẩn cấp, họ sử dụng một khung kim loại hình tròn gồm 40 vòng dây có đường kính 5 cm đặt cố định trong vùng từ trường đều
22/28
Một nhóm học sinh chế tạo máy phát điện gió mini dùng cho chiếu sáng khẩn cấp, họ sử dụng một khung kim loại hình tròn gồm 40 vòng dây có đường kính 5 cm đặt cố định trong vùng từ trường đều tạo bởi một nam châm điện. Các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung dây. Hai đầu của khung kim loại được nối với một bóng đèn LED công suất nhỏ, tạo thành một mạch điện kín. Khi cường độ dòng điện qua nam châm điện được điều chỉnh, độ lớn cảm ứng từ trong vùng khung dây thay đổi theo thời gian như đồ thị hình bên, làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch khiến bóng đèn có thể sáng lên trong một khoảng thời gian ngắn. Biết điện trở của khung kim loại và bóng đèn lần lượt là \({{\rm{R}}_1} = 2{\rm{\Omega }}\) và \({{\rm{R}}_2} = 1{\rm{\Omega }}\).
Trong khoảng thời gian từ \({\rm{t}} = 3{\rm{s}}\) đến \({\rm{t}} = 4{\rm{s}}\) đèn sáng nhất vì từ trường tăng đến giá trị lớn nhất
Trong khoảng thời gian từ \({\rm{t}} = 1{\rm{s}}\) đến \({\rm{t}} = 3{\rm{s}}\) đèn không sáng vì từ thông qua khung không biến thiên.
Độ sáng của đèn trong khoảng thời gian từ \({\rm{t}} = 0{\rm{s}}\) đến \({\rm{t}} = 1{\rm{s}}\) sáng yếu hơn trong khoảng thời gian từ \({\rm{t}} = 3{\rm{s}}\) đến \({\rm{t}} = 4{\rm{s}}\).
Trong khoảng thời gian từ \({\rm{t}} = 4{\rm{s}}\) đến \({\rm{t}} = 5{\rm{s}}\) dòng điện cảm ứng chạy qua đèn có độ lên xấp xỉ \(13,1{\rm{\;mA}}\).
a) sai
Đèn sáng nhất khi suất điện động cảm ứng lớn nhất. Suất điện động cảm ứng lớn nhất trong khoảng từ 4s đến 5s (Vì tốc độ biến thiên của cảm ứng từ \({\rm{\vec B}}\) trong khoảng thời gian từ \(4{\rm{s}} \to 5{\rm{s}}\) là lớn nhất)
Cùng là 1s thì từ 3s đến 4s tăng từ \(150 \to 500\) nhưng trong 1s từ 4s đến 5s giảm \(500 \to 0\) tức là tốc độ biến thiên từ thông là lớn nhất, từ thông biến thiên nhanh nhất \({{\rm{e}}_{{\rm{cu}}}}\) lớn nhất ⇒ Đèn sẽ sáng nhất)
b) đúng
Từ 1s đến \(3{\rm{s}} \Rightarrow {\rm{B}}\) không đổi từ thông không đổi \( \Rightarrow \) Không có hiện tượng cảm ứng điện từ \( \Rightarrow {{\rm{e}}_{{\rm{cu}}}} = 0 \Rightarrow \) Đèn không sáng
c) đúng
Từ \(0 \to 1{\rm{s}} \Rightarrow \) Tăng \(150 \Rightarrow \) Độ biến thiên 150
Từ \(3 \to 4{\rm{s}} \Rightarrow \) Độ biến thiên \(150 \to 500:350 \Rightarrow \) Biến thiên nhiều hơn từ \(0 \to 1{\rm{s}}\)
\({{\rm{e}}_{{\rm{cu}}}}\left( {0 \to 1{\rm{s}}} \right) < {{\rm{e}}_{{\rm{cu}}}}\left( {3 \to 4{\rm{s}}} \right)\)
⇒ Độ sáng của đèn trong khoảng thời gian từ \({\rm{t}} = 0{\rm{s}}\) đến \({\rm{t}} = 1{\rm{s}}\) sáng yếu hơn trong khoảng thời gian từ \({\rm{t}} = 3\)s đến \({\rm{t}} = 4{\rm{s}}\).
d) đúng
\(|{\rm{e}}{|_{{\rm{cu}}}} = \left| {\frac{{{\rm{\Delta \Phi }}}}{{{\rm{\Delta t}}}}} \right| = {\rm{NS}}\left| {\frac{{{\rm{\Delta B}}}}{{{\rm{\Delta t}}}}} \right| = 40.\frac{{\pi .0,{{05}^2}}}{4}.\frac{{{{500.10}^{ - 3}}}}{1} = \frac{\pi }{{80}}\left( {\rm{V}} \right)\)
\( \Rightarrow {\rm{I}} = \frac{{\left| {{{\rm{e}}_{{\rm{cu}}}}} \right|}}{{{{\rm{R}}_1} + {{\rm{R}}_2}}} = \frac{{\frac{\pi }{{80}}}}{{2 + 1}} = \frac{\pi }{{240}}\left( {\rm{A}} \right) \approx 13,1\left( {{\rm{mA}}} \right)\)