Vòng dây qua ranh giới hai từ trường ngược chiều: cộng từ thông có dấu
Vật lý 12 · Ôn tập kiến thức THPT
Khi vòng dịch từ vùng B hướng vào sang vùng B hướng ra, phần từ thông âm bị thay bằng phần dương. Với hai vùng có cùng độ lớn B, tốc độ biến thiên từ thông có hệ số 2; không phải chỉ tính diện tích mới đi vào.
Vòng chữ nhật có cạnh L = 0,10 m song song ranh giới, cạnh w = 0,20 m theo chiều chuyển động. Hai bên ranh giới có B = 0,20 T vuông góc mặt vòng nhưng ngược chiều. Vòng chạy v = 3 m/s từ vùng âm sang vùng dương; chọn pháp tuyến ứng với vùng dương.
Trong lúc vòng nằm qua ranh giới, gọi x là chiều dài đã vào vùng dương, 0 < x < w. Khi đó:
Φ = BLx − BL(w − x) = BL(2x − w).
Do x tăng với tốc độ v, |e| = 2BLv = 0,12 V. Mạch kín R = 4 Ω, bỏ qua tự cảm, có dòng 0,030 A.
Kiểm tra các mốc: lúc bắt đầu Φ = −BLw = −0,004 Wb; ở giữa Φ = 0; lúc hoàn toàn qua Φ = +0,004 Wb. Tổng thay đổi 0,008 Wb trong thời gian w/v = 1/15 s cho |e| = 0,12 V.
Đặc biệt, tại giữa ranh giới, từ thông bằng không nhưng suất điện động không bằng không, vì Φ vẫn đang thay đổi. Ngược lại, sau khi vòng hoàn toàn nằm trong vùng đều mới, từ thông khác không nhưng không còn biến thiên ở tư thế cố định.
Tự luyện: Nếu vùng thứ hai không có từ trường thay vì ngược chiều, độ lớn suất điện động trong giai đoạn vượt ranh giới chỉ còn BLv = 0,060 V. Hãy viết lại hai phần từ thông trước khi quyết định hệ số, không học thuộc mọi bài có “hai vùng” đều nhân 2.