Giải Thí nghiệm 1 trang 68 SGK Vật lí 12

Lời giải

Phân tích thí nghiệm. Cuộn dây (2) được nối kín với điện kế (3) tạo thành một mạch kín. Ban đầu kim điện kế chỉ đúng vạch 0 (không có dòng điện trong mạch). Ta lần lượt dịch chuyển cực Bắc (N) của nam châm lại gần rồi ra xa cuộn dây và quan sát kim điện kế.

1. Khi nào kim điện kế dịch chuyển? Kim lệch khỏi vạch 0 chứng tỏ điều gì?

- Kim điện kế chỉ dịch chuyển (lệch khỏi vạch 0) trong lúc nam châm đang chuyển động so với cuộn dây — tức là khi đang dịch cực Bắc lại gần hoặc đang dịch ra xa cuộn dây.
- Khi nam châm và cuộn dây đứng yên (dù nam châm ở gần hay ở xa), kim điện kế đứng yên ở vạch 0.
- Kim điện kế lệch khỏi vạch 0 chứng tỏ trong mạch kín (cuộn dây nối với điện kế) đã xuất hiện dòng điện. Dòng điện này không do nguồn điện nào cung cấp mà sinh ra nhờ nam châm chuyển động, nên được gọi là dòng điện cảm ứng.

2. Giải thích sự biến thiên từ thông qua cuộn dây.

Từ thông qua cuộn dây được xác định bởi $\Phi = NBS\cos\alpha$. Ở đây diện tích $S$, số vòng $N$ và góc $\alpha$ không đổi, nên $\Phi$ phụ thuộc vào cảm ứng từ $B$ của nam châm xuyên qua cuộn dây.

- a) *Dịch cực Bắc lại gần cuộn dây:* khoảng cách giảm nên từ trường của nam châm qua cuộn dây mạnh dần lên, $B$ tăng $\Rightarrow$ từ thông $\Phi$ qua cuộn dây tăng dần.
-

b) *Dịch cực Bắc ra xa cuộn dây:* khoảng cách tăng nên từ trường qua cuộn dây yếu dần đi, $B$ giảm $\Rightarrow$ từ thông $\Phi$ qua cuộn dây giảm dần.

Vì trong hai trường hợp từ thông biến thiên theo hai chiều ngược nhau (tăng và giảm) nên kim điện kế lệch về hai phía khác nhau của vạch 0, chứng tỏ dòng điện cảm ứng trong hai trường hợp có chiều ngược nhau.

3. Nhận xét mối liên hệ giữa sự biến thiên từ thông và dòng điện cảm ứng.

- Khi nam châm chuyển động, từ thông qua cuộn dây biến thiên (tăng hoặc giảm) thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng (kim điện kế lệch).
- Khi nam châm đứng yên, từ thông qua cuộn dây không đổi thì không có dòng điện cảm ứng (kim chỉ vạch 0).

$\Rightarrow$ Dòng điện cảm ứng chỉ xuất hiện trong cuộn dây (mạch kín) khi từ thông qua cuộn dây đó biến thiên. Đây chính là hiện tượng cảm ứng điện từ.

Đáp số