Bài tập Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ lớp 12 (có lời giải)

Đáp án đúng là A

Máy biến áp không dùng cho dòng một chiều.

Đáp án đúng là B

\(\frac{{{{\rm{N}}_1}}}{{\;{{\rm{N}}_2}}} = \frac{{{{\rm{I}}_2}}}{{{{\rm{I}}_1}}} = \frac{{{U_2}}}{{{U_1}}}.\)

Đáp án đúng là A

\[{P_{hp}} = \frac{{{P^2}}}{{{U^2}}}R = \frac{{{P^2}}}{{{U^2}}}.\rho \frac{\ell }{S}\] nên để giảm hao phí có thể sử dụng các cách sau:

- Tăng điện áp nơi truyền đi

- Tăng tiết diện dây dẫn (tốn kém)

- Giảm chiều dài dây dẫn

- Thay đổi vật liệu dẫn

Đáp án đúng là D

\[\frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} = \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}} \Rightarrow \frac{{{N_1}}}{{1000}} = \frac{{120}}{{600}} \Rightarrow {N_1} = 200\]

Giải thích:

Trong khoảng thời gian 30.10^-5 s có 4 chu kì.

Do đó \[T = \frac{{{{30.10}^{ - 5}}}}{4} = 7,{5.10^{ - 5}}s \Rightarrow f = \frac{1}{T} = 13333,3\,Hz\]

Đáp án đúng là A

Dòng điện Foucault xuất hiện trong đồng xu kim loại khi đi qua nam châm điện.

Đáp án đúng là C

Nguyên nhân do dòng Foucault xuất hiện trong lõi máy biến áp. Do đó người ta phải làm lõi máy biến áp thành các tấm mỏng, cách điện với nhau.

A - S; Vì \[\frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} = \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}} = \frac{{{I_2}}}{{{I_1}}} \Rightarrow \frac{{{N_1}}}{{5{N_1}}} = \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}} = \frac{{{I_2}}}{{{I_1}}} \Rightarrow {U_2} = 5{U_1};{I_1} = 5{I_2}\]

B - Ð;

C - Đ;

D - S.

a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng.

Lời giải chi tiết

a) Đúng. Khi cuộn dây quay trong từ trường, góc giữa vectơ cảm ứng từ và vectơ pháp tuyến của mặt phẳng cuộn dây thay đổi theo thời gian nên từ thông qua cuộn dây cũng thay đổi theo thời gian.

Từ thông qua cuộn dây được xác định bởi công thức Φ = NBScosα, trong đó N là số vòng dây, B là cảm ứng từ, S là diện tích vòng dây và α là góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ với vectơ pháp tuyến của mặt phẳng vòng dây.

b) Đúng. Theo định luật cảm ứng điện từ Faraday, khi từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng. Suất điện động này tạo ra dòng điện xoay chiều nếu mạch được nối kín.

c) Sai. Máy phát điện xoay chiều có chức năng biến đổi cơ năng thành điện năng. Năng lượng cơ học làm quay phần quay của máy phát, từ đó tạo ra dòng điện nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ.

d) Đúng. Để tạo ra dòng điện xoay chiều, từ thông qua cuộn dây phải biến thiên tuần hoàn. Khi đó suất điện động cảm ứng đổi chiều tuần hoàn theo thời gian, tạo thành dòng điện xoay chiều.

a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng.

Lời giải chi tiết

a) Đúng.

Phần cảm gồm nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện có nhiệm vụ tạo ra từ trường trong máy phát điện.

b) Đúng.

Phần ứng gồm các cuộn dây dẫn kín. Khi từ thông qua các cuộn dây biến thiên, trong phần ứng xuất hiện suất điện động cảm ứng.

c) Sai.

Trong máy phát điện xoay chiều, phần quay có thể là phần cảm hoặc phần ứng tùy theo cấu tạo của máy. Không phải lúc nào phần quay cũng là phần ứng.

d) Đúng.

Khi tăng số vòng dây N của cuộn dây, độ lớn suất điện động cảm ứng tăng vì suất điện động cảm ứng phụ thuộc vào số vòng dây của cuộn dây.

a) Đúng; b) Đúng; c) Đúng; d) Sai.

Lời giải chi tiết

a) Đúng.

Bộ phận thu âm của ghita điện hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Dao động của dây đàn làm thay đổi từ thông qua cuộn dây, tạo ra tín hiệu điện.

b) Đúng.

Dây đàn kim loại rung trong từ trường của nam châm làm cho sự phân bố từ trường qua cuộn dây thay đổi, dẫn đến từ thông qua cuộn dây biến thiên.

c) Đúng.

Tín hiệu điện sinh ra từ cuộn dây có cường độ nhỏ nên thường được đưa qua bộ khuếch đại trước khi phát ra loa.

d) Sai.

Dây đàn cần có tính chất kim loại để tương tác với từ trường của nam châm, từ đó tạo ra sự biến thiên từ thông và tín hiệu điện cảm ứng.

a) Đúng; b) Đúng; c) Đúng; d) Sai.

Lời giải chi tiết

a) Đúng.

Khi dòng điện chạy qua cuộn dây đặt trong từ trường, lực từ tác dụng lên cuộn dây làm cuộn dây chuyển động.

b) Đúng.

Cuộn dây của loa điện được đặt trong khe từ của nam châm để chịu tác dụng của lực từ.

c) Đúng.

Dòng điện đưa vào loa thường là dòng điện biến đổi theo tín hiệu âm thanh. Khi cường độ và chiều dòng điện thay đổi, lực từ tác dụng lên cuộn dây cũng thay đổi theo.

d) Sai.

Loa điện biến đổi điện năng thành dao động cơ học của màng loa và tạo ra âm năng, không biến đổi cơ năng thành điện năng.

a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng.

Lời giải chi tiết

a) Đúng.

Dòng điện chạy qua cuộn dây tạo ra từ trường xung quanh cuộn dây, làm cuộn dây có tính chất giống nam châm điện.

b) Đúng.

Chuông điện hoạt động dựa trên tác dụng từ của dòng điện: dòng điện tạo ra từ trường để hút miếng sắt làm búa gõ chuyển động.

c) Sai.

Búa chuông chuyển động do lực từ của nam châm điện tác dụng lên miếng sắt, không phải do suất điện động cảm ứng.

d) Đúng.

Khi tăng số vòng dây của cuộn dây, từ trường do nam châm điện tạo ra mạnh hơn, làm tăng lực hút lên vật sắt.

a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Sai.

Lời giải chi tiết

a) Đúng.

Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Dòng điện xoay chiều trong cuộn sơ cấp tạo ra từ trường biến thiên trong lõi sắt, làm xuất hiện suất điện động cảm ứng trong cuộn thứ cấp.

b) Sai.

Máy biến áp chỉ hoạt động với dòng điện xoay chiều vì cần có từ thông biến thiên. Dòng điện một chiều ổn định tạo ra từ thông không đổi nên không gây ra suất điện động cảm ứng trong cuộn thứ cấp.

c) Đúng.

Khi đặt điện áp xoay chiều vào cuộn sơ cấp, dòng điện trong cuộn sơ cấp tạo ra từ thông biến thiên qua lõi sắt. Từ thông này xuyên qua cuộn thứ cấp và tạo ra suất điện động cảm ứng.

d) Sai.

Máy biến áp tăng áp có điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp nên số vòng dây cuộn thứ cấp phải lớn hơn số vòng dây cuộn sơ cấp.

Theo công thức: \(\frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} = \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}}\)

Nếu U₂ > U₁ thì N₂ > N₁.

a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng.

Lời giải chi tiết

a) Đúng.

Trong máy biến áp lí tưởng, điện áp tỉ lệ thuận với số vòng dây của các cuộn dây:

\(\frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} = \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}}\)b) Đúng.

Nếu N₂ > N₁ thì theo công thức trên ta có U₂ > U₁, do đó máy biến áp làm tăng điện áp và được gọi là máy tăng áp.

c) Sai.

Máy biến áp chỉ làm thay đổi độ lớn điện áp và cường độ dòng điện, không làm thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều.

d) Đúng.

Ở nơi tiêu thụ điện, điện áp cao cần được giảm xuống mức phù hợp bằng máy biến áp hạ áp để đảm bảo an toàn sử dụng.

a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng.

Lời giải chi tiết

a) Đúng.

Nhà máy điện thường sử dụng máy biến áp tăng áp để nâng điện áp trước khi truyền tải điện năng đi xa.

b) Đúng.

Khi điện áp tăng thì cường độ dòng điện giảm tương ứng theo quan hệ giữa điện áp và dòng điện trong máy biến áp.

c) Sai.

Máy biến áp không làm thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều mà chỉ làm thay đổi điện áp và cường độ dòng điện.

d) Đúng.

Tại nơi tiêu thụ điện, máy biến áp hạ áp được sử dụng để giảm điện áp xuống mức phù hợp với các thiết bị điện.

a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng.

Lời giải chi tiết

a) Đúng.

Ta có N₂ > N₁ nên U₂ > U₁. Đây là máy biến áp tăng áp.

b) Đúng.

Áp dụng công thức: \(\frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} = \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}}\)

Thay số: \(\frac{{500}}{{5000}} = \frac{6}{{{U_2}}}\)

Suy ra U₂ = 60 kV.

c) Sai.

Theo công thức: \(\frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} = \frac{{{I_2}}}{{{I_1}}}\)

Vì N₂ > N₁ nên I₂ < I₁. Cường độ dòng điện ở cuộn thứ cấp nhỏ hơn cuộn sơ cấp.

d) Đúng.

Máy tăng áp thường được sử dụng ở đầu đường dây truyền tải để nâng điện áp trước khi truyền đi xa.

a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng.

Lời giải chi tiết

a) Đúng.

Máy biến áp tăng áp làm tăng điện áp ở đầu ra, giúp hệ thống truyền tải sử dụng điện áp cao.

b) Đúng.

Máy biến áp hạ áp làm giảm điện áp để cung cấp cho các thiết bị điện dân dụng và công nghiệp.

c) Sai.

Cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của máy biến áp không nối điện trực tiếp với nhau. Năng lượng được truyền từ cuộn sơ cấp sang cuộn thứ cấp nhờ từ trường biến thiên trong lõi sắt.

d) Đúng.

Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: từ thông biến thiên tạo ra suất điện động cảm ứng.

Lời giải chi tiết

Áp dụng công thức máy biến áp: \(\frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} = \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}}\).

Thay số: \(\frac{{500}}{{2500}} = \frac{{220}}{{{U_2}}}\).

Suy ra \({U_2} = \frac{{220.2500}}{{500}} = 1100V\).

Vậy điện áp ở cuộn thứ cấp là \({U_2} = 1100V\).

Lời giải chi tiết

Áp dụng công thức máy biến áp: \(\frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} = \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}}\).

Thay số: \(\frac{{1000}}{{{N_2}}} = \frac{6}{{120}}\).

Suy ra \({N_2} = \frac{{1000.120}}{6} = 20000\) vòng.

Vậy cuộn thứ cấp có \({N_2} = 20000\) vòng dây.

Lời giải chi tiết

Áp dụng công thức máy biến áp: \(\frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} = \frac{{{I_2}}}{{{I_1}}}\).

Thay số: \(\frac{{2000}}{{500}} = \frac{{{I_2}}}{2}\).

Suy ra \({I_2} = \frac{{2000.2}}{{500}} = 8A\).

Vậy cường độ dòng điện trong cuộn thứ cấp là \({I_2} = 8A\).

Lời giải chi tiết

Áp dụng công thức máy biến áp: \(\frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} = \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}}\).

Thay số: \(\frac{{500}}{{10000}} = \frac{5}{{{U_2}}}\).

Suy ra \({U_2} = \frac{{5.10000}}{{500}} = 100kV\).

Vậy điện áp trên đường dây truyền tải là \({U_2} = 100kV\).

Lời giải chi tiết

Áp dụng công thức máy biến áp: \(\frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} = \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}}\).

Đổi đơn vị: \({U_1} = 220kV = 220000V\).

Thay số: \(\frac{{5000}}{{{N_2}}} = \frac{{220000}}{{220}}\).

Suy ra \({N_2} = \frac{{5000.220}}{{220000}} = 5\) vòng.

Vậy cuộn thứ cấp có \({N_2} = 5\) vòng dây.

Lời giải chi tiết

Áp dụng công thức máy biến áp: \(\frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} = \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}}\).

Thay số: \(\frac{{1200}}{{24000}} = \frac{{10}}{{{U_2}}}\).

Suy ra \({U_2} = \frac{{10.24000}}{{1200}} = 200kV\).

Vậy điện áp ở cuộn thứ cấp là \({U_2} = 200kV\).

Lời giải chi tiết

Áp dụng hệ thức máy biến áp lí tưởng: \(\frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} = \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}} = \frac{{{I_2}}}{{{I_1}}}\).

Ta có: \(\frac{{{I_2}}}{{100}} = \frac{6}{{120}}\).

Suy ra \({I_2} = \frac{{100.6}}{{120}} = 5A\).

Vậy cường độ dòng điện ở cuộn thứ cấp là \({I_2} = 5A\).

Lời giải chi tiết

Đổi đơn vị diện tích: \(S = 200c{m^2} = {200.10^{ - 4}}{m^2} = 0,02{m^2}\).

Áp dụng công thức: \({E_0} = NBS\omega \).

Thay số: \({E_0} = 500.0,1.0,02.50 = 50V\).

Vậy suất điện động cực đại của máy phát điện là \({E_0} = 50V\).

Lời giải chi tiết

Bộ phận thu âm của ghita điện gồm nam châm và cuộn dây dẫn.

Khi dây đàn kim loại rung, vị trí của dây đàn thay đổi trong từ trường làm từ thông qua cuộn dây biến thiên. Sự biến thiên từ thông làm xuất hiện suất điện động cảm ứng trong cuộn dây.

Vậy:

(1) cuộn dây; (2) biến thiên; (3) suất điện động.

Lời giải chi tiết

Áp dụng hệ thức máy biến áp lí tưởng: \(\frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} = \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}} = \frac{{{I_2}}}{{{I_1}}}\).

Tính điện áp cuộn thứ cấp: \(\frac{{2000}}{{40000}} = \frac{5}{{{U_2}}}\).

Suy ra \({U_2} = \frac{{5.40000}}{{2000}} = 100kV\).

Tính cường độ dòng điện cuộn thứ cấp: \(\frac{{2000}}{{40000}} = \frac{{{I_2}}}{{80}}\).

Suy ra \({I_2} = \frac{{2000.80}}{{40000}} = 4A\).

Vậy điện áp cuộn thứ cấp là \({U_2} = 100kV\), cường độ dòng điện cuộn thứ cấp là \({I_2} = 4A\).