Đề bài
Một học sinh đã làm một thí nghiệm như sau: Đặt một nam châm điện A vào trong lòng ống dây B như hình 1).
- Cho dòng điện i1 chạy qua ống dây A, i2 biến đổi theo thời gian như đồ thị trên hình 2).
Sau đó học sinh dự đoán rằng dòng điện i» trong ống dây B biến đổi theo thời gian như đồ thị trên hình 3).
1. Nếu hai đầu ống dây B tạo thành mạch kín thì dự đoán đúng được một phần đầu, ứng với giai đoạn i1 tăng đều thì trong ống B xuất hiện dòng điện không đổi.
2. Khi dòng điện i1 không đổi thì không có biến thiên từ thông, do đó không có dòng điện cảm ứng trong ống B. Đồ thị hình 3) không thể có đoạn i2 giảm dần.
3. Nếu hai đầu ống dây B để hở mạch thì không có dòng điện cảm ứng mà chỉ có suất điện động cảm ứng trong giai đoạn đầu khi i1 tăng.
4. Nếu tăng số vòng dây trong cuộn dây B, dòng điện trong cuộn dây A tăng nhanh hơn trong khoảng thời gian từ O đến to.
Đáp án đúng: 1Đ, 2Đ, 3Đ, 4Đ
Xem lời giải
Lời giải chi tiết
Để phân tích các mệnh đề trong câu hỏi, ta cần hiểu rõ nguyên tắc cảm ứng điện từ và tác động của nó trong hệ ống dây.
- Mệnh đề 1: Khi dòng điện i1 chạy qua nam châm điện A tăng đều, từ thông qua ống dây B cũng biến đổi. Theo định luật cảm ứng điện từ của Faraday, cho rằng có suất điện động cảm ứng sinh ra trong ống dây B, dẫn đến dòng điện cảm ứng. Điều này chỉ đúng khi mạch của ống dây B kín. Do đó, dự đoán rằng có dòng điện không đổi trong ống dây B ở giai đoạn đầu là hợp lý nếu mạch B kín. Vậy mệnh đề 1 là đúng.
- Mệnh đề 2: Khi dòng điện i1 ổn định (không đổi), sẽ không có sự thay đổi từ thông qua ống dây B. Do đó, không có dòng điện cảm ứng trong ống dây B. Đoạn đồ thị i2 giảm dần là không đúng vì không có thay đổi dòng cảm ứng trong giai đoạn này. Mệnh đề 2 đúng.
- Mệnh đề 3: Nếu hai đầu ống dây B để hở mạch, dòng điện không thể chạy qua nhưng suất điện động cảm ứng vẫn sinh ra ở thời điểm ban đầu khi dòng i1 tăng. Mệnh đề 3 đúng.
- Mệnh đề 4: Nếu tăng số vòng dây trong cuộn dây B, cảm kháng tăng, tuy nhiên nếu dòng điện trong cuộn dây A tăng nhanh hơn thì từ thông cũng tăng. Điều này dẫn đến việc suất điện động cảm ứng trong ống dây B thay đổi, nhưng mệnh đề này không phân tích tốt sự thay đổi của i2 trong đồ thị hình 3 một cách trực tiếp. Do đó, mệnh đề này không cụ thể như các mệnh đề khác.
Chú ý khi giải
Khi giải bài tập về cảm ứng điện từ, cần lưu ý một số điểm sau:
- Hiểu rõ định luật cảm ứng điện từ của Faraday: Suất điện động cảm ứng tỉ lệ với tốc độ thay đổi của từ thông qua mạch.
- Xác định mạch kín hay hở: Điều này quyết định có dòng điện chạy qua hay chỉ có suất điện động.
- Biến thiên từ thông: Chỉ khi có sự thay đổi về từ thông mới sinh ra dòng điện cảm ứng.