Một ống dây dẫn hình trụ dài gồm 1000 vòng dây, mỗi vòng có đường kính 10 cm

Giải SBT Lí 11 Bài 24: Suất điện động cảm ứng

Bài 24.10 trang 63 Sách bài tập Vật lí 11:

a) Năng lượng của một tụ điện có điện dung 10μF khi nối tụ điện này với hai đầu của ống dây dẫn .

b) Công suất toả nhiệt trong ống dây dẫn khi nối đoản mạch hai đầu của ống dây dẫn này.

Lời giải

Áp dụng công thức của định luật Faraday về độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong ống dây dẫn:

$\left.e_c\right|=N\left.\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}\right|=N\left.\frac{\Delta B.S}{\Delta t}\right|$

Ta có: $S=\frac{\pi d^2}{4}=\frac{3,14.\left({10}^2\right)}{4}=78,5c{m}^2$ và $\frac{\Delta B}{\Delta t}=0,01T/s$ ta tìm được:

|e_c|= 1000.0,010.78,5.10^-4 = 78,5.10^-3V

a) Khi nối tụ điện với hai đầu của ống dây dẫn, thì không có dòng điện chạy qua ống dây dẫn (i = 0), nên giữa hai cực tụ điện có hiệu điện thế u = e_c. Do đó, năng lượng của tụ điện tính theo công thức:

$W=\frac{C{u}^2}{2}=\frac{C{e_c}^2}{2}=\frac{{10.10}^{-6}{\left(78,{5.10}^{-3}\right)}^2}{2}=3,{08.10}^{-8}J$

b) Các vòng của ống dây dẫn có độ dài tổng cộng l = Nπd,

nên ống dây dẫn này có điện trở:  $R=\rho \frac{l}{S_0}=\rho \frac{N\pi d}{S_0}$

Khi nối đoản mạch hai đầu của ống dây dẫn, thì dòng điện trong ống dây dẫn có cường độ  $i=\frac{e_c}{R}$

Do đó, công suất toả nhiệt trên ống dây dẫn tính theo công thức:

$\text{P}=\left.e_c\right|i_c=\frac{{e_c}^2}{R}=\frac{{e_c}^2{S}_0}{\rho N\pi d}$

Thay số ta được:

$\text{P}=\frac{{\left(78,{5.10}^{-3}\right)}^2.0,{4.10}^{-6}}{1,{75.10}^{-8}\mathrm{.1000.3},{\mathrm{14.10.10}}^{-2}}=4,{48.10}^{-3}W$

Đáp số: 4,48.10^-3 W