Giải Câu hỏi trang 70 SGK Vật lí 12

Lời giải

Mô tả thí nghiệm 2 (Hình 16.7): Hai cuộn dây (1) và (2) được quấn trên cùng một lõi sắt. Cuộn (1) nối với nguồn điện một chiều qua khoá K (4); cuộn (2) nối với điện kế (ampe kế) để phát hiện dòng điện cảm ứng. Lõi sắt dẫn từ thông của cuộn (1) sang xuyên qua cuộn (2), nên khi từ thông qua cuộn (1) biến thiên thì trong cuộn (2) xuất hiện dòng điện cảm ứng.

a) Xác định chiều quấn của cuộn dây (2)

- Chiều quấn của một cuộn dây được xác định bằng quy tắc nắm tay phải: khum bàn tay phải theo chiều dòng điện chạy trong các vòng dây thì ngón cái choãi ra chỉ chiều của cảm ứng từ $\vec{B}$ (cực Bắc N) bên trong lõi.
- Quan sát Hình 16.7: dựa vào cách các vòng dây của cuộn (2) bám quanh lõi (nối từ chốt điện kế này sang chốt kia) ta suy ra chiều quấn của nó. Căn cứ hình vẽ, cuộn (2) được quấn ngược chiều quấn của cuộn (1) (các vòng của hai cuộn uốn theo hai chiều trái nhau trên cùng lõi sắt).
- Vì vậy, với cùng một chiều dòng điện đi vào đầu dây tương ứng, từ trường mà cuộn (2) sinh ra sẽ ngược chiều với từ trường của cuộn (1).

b) Kiểm chứng chiều dòng điện cảm ứng khi ĐÓNG khoá K

- Khi đóng K, dòng điện trong cuộn (1) tăng nhanh từ $0$ đến giá trị ổn định, nên cảm ứng từ trong lõi sắt (hướng theo chiều từ trường của cuộn 1) tăng dần $\Rightarrow$ từ thông qua cuộn (2) tăng: $\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}>0$.
- Theo định luật Lenz, dòng điện cảm ứng trong cuộn (2) phải có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra chống lại sự tăng của từ thông, tức là từ trường cảm ứng trong lõi phải ngược chiều với từ trường của cuộn (1).
- Đối chiếu với chiều quấn đã xác định ở ý a): để tạo ra từ trường ngược chiều từ trường cuộn (1), dòng cảm ứng trong cuộn (2) có chiều phù hợp đúng với chiều mà kim điện kế trong Hình 16.7 bị lệch khi đóng K. $\Rightarrow$ kết quả phù hợp với định luật Lenz.

c) Kiểm chứng chiều dòng điện cảm ứng khi NGẮT khoá K

- Khi ngắt K, dòng điện trong cuộn (1) giảm nhanh về $0$, nên cảm ứng từ trong lõi (theo chiều từ trường cuộn 1) giảm dần $\Rightarrow$ từ thông qua cuộn (2) giảm: $\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}<0$.
- Theo định luật Lenz, dòng điện cảm ứng trong cuộn (2) phải có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra chống lại sự giảm của từ thông, tức là từ trường cảm ứng trong lõi cùng chiều với từ trường của cuộn (1) (để duy trì, bù lại phần từ thông mất đi).
- Do đó dòng điện cảm ứng khi ngắt K có chiều ngược lại so với khi đóng K; kim điện kế lệch về phía ngược lại. Điều này đúng với quan sát trong Hình 16.7 và phù hợp với định luật Lenz.

Kết luận: Khi đóng và khi ngắt khoá K, từ thông qua cuộn (2) biến thiên theo hai chiều trái ngược nhau, nên dòng điện cảm ứng trong cuộn (2) cũng đổi chiều; chiều của chúng luôn thoả mãn định luật Lenz (chống lại sự biến thiên từ thông), đúng như chiều quấn và chiều lệch kim điện kế thể hiện trên Hình 16.7.

Đáp số