Giải Câu hỏi 1 trang 73 SGK Vật lí 12

Lời giải

Phân tích hiện tượng

Suất điện động cảm ứng trong khung dây tuân theo định luật Faraday:
$$e = -\frac{\Delta \Phi}{\Delta t}$$
nghĩa là suất điện động có độ lớn cực đại khi từ thông qua khung dây biến thiên nhanh nhất (tốc độ biến thiên của từ thông lớn nhất), chứ không phải khi từ thông có giá trị lớn nhất.

Xét chuyển động của khung dây trong Hình 17.2

Khi khung dây quay đều trong từ trường, hai cạnh của khung (các cạnh song song với trục quay) chuyển động và cắt các đường sức từ, làm xuất hiện suất điện động cảm ứng.

- Khi mặt phẳng khung dây song song với các đường sức từ (tức vectơ pháp tuyến $\vec{n}$ của khung vuông góc với $\vec{B}$): lúc này từ thông qua khung bằng 0, nhưng hai cạnh của khung chuyển động theo phương vuông góc với các đường sức từ nên cắt được nhiều đường sức nhất trong một đơn vị thời gian → từ thông biến thiên nhanh nhất → suất điện động có giá trị cực đại.
- Ngược lại, khi mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ ($\vec{n}$ song song với $\vec{B}$): từ thông qua khung cực đại nhưng lúc đó các cạnh khung chuyển động dọc theo đường sức, không cắt đường sức → từ thông tức thời không biến thiên → suất điện động bằng 0.

Kết luận

Khung dây có suất điện động cực đại khi mặt phẳng của khung song song với các đường sức từ (vectơ pháp tuyến của khung vuông góc với $\vec{B}$), vì khi đó tốc độ biến thiên của từ thông qua khung là lớn nhất.

Đáp số