Bài 5: Tính hiệu điện thế qua dây dẫn trong từ trường 20A môn Vật lý đại cương 2 | Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Bài 5-4:Trong cùng một mặt phẳng với dòng điện thẳng dài vô
hạn cường độ I = 20 A, người ta đặt hai thanh trượt (kim loại)
song song với dòng điện một khoảng x0 = 1 cm. Hai thanh
trượt cách nhau một khoảng 0.5 m. Trên hai thanh trượt
người ta lồng vào một đoạn dây dẫn dài l. Tìm hiệu điện
thế xuất hiện giữa hai đầu của dây dẫn nếu cho dây dẫn tịnh
tiến trên thanh với vận tốc v = 3 m/s. Tóm tắt: Dây dẫn: ∞, 20 A x0 = 1 cm l = 0.5 m v = 3 m/s U = ? Phân tích
Phần diện tích thanh trượt quét qua từ trường B gây bởi dòng
điện I trong thời gian t là S = vtl
Xét sự phân bố về độ lớn cảm ứng từ trong diện tích S ta thấy
cảm ứng từ B không đổi trên các đường song song với dòng
điện I gợi ý chia miền diện tích thành các dải dS song song với
dòng I để cảm ứng từ B trên toàn diện tích dS là không đổi
Áp dụng tích phân để giải bài toán.
- Xét phần tử diện tích dS được quét bởi đoạn dx của dây trong thời gian t
=>dS = vtdx (dễ thấy cảm ứng từ B trên diện tích dS là không đổi).
- Sau thời gian t, từ thông được quét bởi đoạn dx của dây là: d 0
ϕ = BdS = μ I vtdx 2πx
- Từ thông quét bởi cả dây là:
x0+1μ0Ivt 2πlnx0+1
ϕ = ∫ 2πx dx =μ0Ivt x0 x0
Suất điện động cảm ứng suất trên dây là: E μ0I 2 v πlnx0+1 c= - dϕ = - = -4,7.10-5V dt x0
Hiệu điện thế giữa hai đầu dây là: U = |Ec| = 4,7.10-5 V Nhận xét đánh giá:
Bài toán yêu cần phải nhắm rõ kiến thức và sử dụng tích phân Công thức cần nhớ:
•Suất điện động gây bởi một thanh vuông góc với dòng điện và chuyển
động song song với dòng điện: E μ0I 2 v πlnx0+1 c= - dϕ = - dt x0
•Từ thông quét một thanh vuông góc với dòng điện và chuyển động song song với dòng điện:
x0+1μ0Ivt 2πlnx0+1
ϕ = ∫ 2πxdx =μ0Ivt x0 x0 ứng dụng
–Đènhuỳnhquang
Các hệ thống chiếu sáng được sử dụng phổ biến nhất trong các tòa nhà
thương mại và gia đình chính là hệ thống chiếu sáng bằng đèn huỳnh quang.
Ánh sáng phát ra được tạo ra trong ống thủy tinh có hình trụ bịt kín. Bên
trong ống thủy tinh có một chút chân không và được thêm đầy khí hiếm và
sạch khác. Thường dùng khí argon và argon-neon. Mặt bên trong của ống
được phủ bởi một lớp bột huỳnh quang. Điện cực ở hai đầu ống được nối
với mạch điện xoay chiều
Khi đóng công tắc thì toàn bộ điện áp đặt vào hai tiếp điểm của tắc te; xuất
hiện sự phóng điện giữa 2 thanh kim loại bên trong tắc te. Sự phóng hồ
quang này làm cho 2 thanh kim loại nóng lên, biến dạng và tiếp xúc với
nhau. Mạch điện kín này làm đốt nóng các điện cực, tích lũy năng lượng
điện tự cảm bên trong chấn lưu.
Khi thanh kim loại nguội đi dẫn đến hở mạch, ngay lập tức xuất hiện điện áp
cảm ứng trong chấn lưu tác động lên 2 đầu điện cực. Hiệu điện thế cảm
ứng này đủ lớn để phóng điện qua chất khí trong đèn. Sự phóng điện này
duy trì do thủy ngân đã ở trạng thái plasma, liên tục có dòng ion dẫn điện
qua lại giữa 2 đầu điện cực.