Bạn đang xem bài viết Những Kiến Thức Liên Quan Đến Cảm Ứng Điện Từ được cập nhật mới nhất trên website 2atlantic.edu.vn. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đã chia sẻ là hữu ích với bạn. Nếu nội dung hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất.
Từ thông
Kí hiệu của từ thông
Từ thông có kí hiệu là Φ, đây là chữ cái được bắt nguồn từ các kí tự của tiếng Hy Lạp. Thông thường sẽ là Φ hay ΦB.
Đơn vị của từ thông
Từ thông cũng là một đại lượng vật lý và chúng sẽ có một hay một vài đơn vị đo lường cho riêng mình. Xét theo SI hay CGS thì từ thông sẽ có các đơn vị như sau:
Đơn vị chuẩn quốc tế (SI): Weber (Wb)
Đơn vị nền tảng: Votl – giây
Đơn vị theo CGS: Maxwell
Công thức tính từ thông
Từ thông được xác định thông qua công thức như sau:
Φ = B.S.Cos(α)
Trong đó:
Φ là từ thông (Wb)
B là từ trường (T)
S là điện tích bề mặt (mét vuông)
α là góc giữa 2 véc tơ B và n ( véc tơ n là véc tơ pháp tuyến của mặt phẳng S)
Ý nghĩa của từ thông
Từ thông sẽ có ý nghĩa như sau: “Từ thông đi qua một S bằng số đường sức từ đi qua diện tích S được đặt vuông góc với đường sức từ”
Cảm ứng điện từ là gì ?
Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng hình thành một suất điện động (điện áp) trên một vật dẫn khi vật dẫn đó được đặt trong một từ trường biến thiên. Năm 1831, Michael Faraday đã chứng tỏ bằng thực nghiệm rằng từ trường có thể sinh ra dòng điện. Thực vậy, khi cho từ thông gửi qua một mạch kín thay đổi thì trong mạch xuất hiện một dòng điện. Dòng điện đó được gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng đó được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
Định luật cơ bản về cảm ứng điện từ: Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiệu suất điện động cảm ứng.
Định luật Lenz (Len-xơ): Dòng điện cảm ứng có chiều cao sao cho từ trường có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó.
Định luật Faraday: Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín,nó tỉ lệ với độ biến thiên từ thông qua mạch và tỉ lệ nghịch với khoảng thời gian của sự biến thiên ấy (tức là tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông)
Thí nghiệm Faraday
Thí nghiệm của Faraday được miêu tả như sau: ta lấy một cuộn dây và mắc nối tiếp nó với một điện kế G thành một mạch kín. Phía trên ống dây đặt một thanh nam châm 2 cực Bắc – Nam. Thí nghiệm cho thấy:
Nếu rút thanh nam châm ra, dòng điện cảm ứng có chiều ngược lại
Di chuyển thanh nam châm càng nhanh, cường độ dòng điện cảm ứng Ic càng lớn.
Giữ thanh nam châm đứng yên so với ống dây, dòng điện cảm ứng sẽ bằng không.
Nếu thay nam châm bằng một ống dây có dòng điện chạy qua, rồi tiến hành các thí nghiệm như trên, ta cũng có những kết quả tương tự.
Từ các thí nghiệm đó, Faraday đã rút ra những kết luận sau đây:
Từ thông gửi qua mạch kín biến đổi theo thời gian là nguyên nhân sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch đó.
Dòng điện cảm ứng chỉ tồn tại trong thời gian từ thông gửi qua mạch kín biến đổi.
Cường độ dòng điện cảm ứng tỉ lệ thuận với tốc độ biến đổi của từ thông.
Chiều của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào sự tăng hay giảm của từ thông gửi qua mạch (vì trên hình ta thấy từ thông ở hai đầu nam châm bao giờ cũng lớn hơn ở vị trí giữa của nam châm).
Ðịnh luật Lenz
Ðồng thời với Michael Faraday, Heinrich Lenz cũng nghiên cứu hiện tượng cảm ứng điện từ và đã tìm ra định luật tổng quát giúp ta xác định chiều của dòng điện cảm ứng, gọi là định luật Lenz. Nội dung định luật như sau: “dòng điện cảm ứng phải có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó“
Nếu {displaystyle phi } là dòng điện cảm ứng, có thể biểu diễn toán học như sau:
Φ = – B = – L.I
Ðiều này có nghĩa là khi từ thông qua mạch tăng lên, từ trường cảm ứng sinh ra có tác dụng chống lại sự tăng của từ thông: từ trường cảm ứng sẽ ngược chiều với từ trường ngoài. Nếu từ thông qua mạch giảm, từ trường cảm ứng (do dòng điện cảm ứng sinh ra nó) có tác dụng chống lại sự giảm của từ thông, lúc đó từ trường cảm ứng sẽ cùng chiều với từ trường ngoài.
Bằng lý luận ta nhận thấy nếu dịch chuyển cực Bắc của thanh nam châm ra xa ống dây, dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch sẽ có chiều ngược với chiều của dòng điện cảm ứng trong trường hợp trên. Như vậy, theo định luật Lenz, dòng điện cảm ứng bao giờ cũng có tác dụng chống lại sự dịch chuyển của thanh nam châm. Do đó, để dịch chuyển thanh nam châm, ta phải tốn công. Chính công mà ta tốn được biến thành điện năng của dòng điện cảm ứng.
Ðịnh luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ
“Suất điện động cảm ứng luôn luôn bằng về trị số, nhưng trái dấu với tốc độ biến thiên của từ thông gửi qua diện tích của mạch điện.” Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra do hiện tượng cảm ứng điện từ.
Để tìm biểu thức của Suất điện động cảm ứng, ta dịch chuyển một vòng dây dẫn kín (C) trong từ trường để từ thông gửi qua vòng dây thay đổi . Khi đó công của lực từ tác dụng lên dòng điện cảm ứng có giá trị:
Đó là biểu thức của suất điện động mà ta phải tìm.
Hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra khi nào?
Từ định nghĩa hiện tượng cảm ứng điện từ là gì, nhiều bạn cũng băn khoăn về hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra khi nào? Theo định luật, hiện tượng cảm ứng điện từ sẽ chỉ xảy ra trong khoảng thời gian mà từ thông qua mạch kín biến thiên.
Cách nhận biết sự xuất hiện dòng điện cảm ứng
Chúng ta đã phần nào nắm được như thế nào gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ, vậy bạn có biết cách nhận biết sự xuất hiện dòng điện cảm ứng hay chưa ? Để biết dòng điện cảm ứng xuất hiện hay không, ta có thể dùng những cách sau:
Ta sử dụng Ampe kế để nhận biết.
Sử dụng nam châm thử để nhận biết.
Hoặc có thể sử dụng bóng đèn để nhận biết.
Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ
Từ việc nắm được bản chất hiện tượng cảm ứng điện từ là gì ? Chúng ta cũng cần biết rõ một số ứng dụng của hiện tượng này. Đây được xem là hiện tượng quan trọng trong vật lý và trở nên rất hữu ích với nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Hiện tượng này đã giúp tạo ra một cuộc cách mạng lớn trong lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật. Bên cạnh đó, hiện tượng cảm ứng điện từ còn được ứng dụng trong các lĩnh vực khác như y tế, công nghiệp, không gian… nhằm phục vụ hữu ích vào cuộc sống của con người.
Điện từ có vai trò là nguyên tắc cơ bản đối với các thiết bị gia dụng như đèn, thiết bị nhà bếp, hệ thống điều hòa không khí,…
Điện từ đóng vai trò là nguyên tắc làm việc cơ bản của rất nhiều thiết bị gia dụng như điều hòa không khí đèn, thiết bị nhà bếp
Quạt điện
Các hệ thống làm mát nói chung hay quạt điện nói riêng đều sử dụng động cơ điện. Những động cơ này về bản chất hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Với bất kỳ thiết bị điện nào, động cơ điện đều hoạt động bởi từ trường được tạo ra bởi dòng điện theo nguyên lý lực Lorentz.
Bếp từ
Thay vì dẫn nhiệt từ lửa như bếp ga hay sử dụng bộ phận làm nóng bằng điện, sản phẩm về bếp từ đã làm nóng nồi nấu bằng cảm ứng từ. Lúc này, dòng điện cảm ứng trực tiếp đã làm nóng dụng cụ nấu bếp. Khi đó, nhiệt độ có thể tăng lên rất nhanh. Với bếp từ, một cuộn dây đồng được đặt dưới một vật liệu cách nhiệt (thường là mặt bếp bằng gốm thủy tinh), và một dòng điện xoay chiều được truyền qua cuộn dây đồng này.
Từ trường dao động đã được tạo ra một từ thông liên tục từ hóa nồi. Khi đó, nồi đóng vai trò như lõi từ của máy biến áp. Chính điều này đã tạo ra dòng điện xoáy (còn gọi là dòng điện Fuco) lớn ở trong nồi. Sự hoạt động của dòng Fuco đã làm nồi nấu chịu tác dụng của lực hãm điện từ, và qua đó đã gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun – Lenxơ và làm nóng đáy nồi cũng như thức ăn bên trong nồi.
Đèn huỳnh quang
Các hệ thống chiếu sáng sử dụng phổ biến là hệ thống chiếu sáng bằng đèn huỳnh quang. Trong đèn huỳnh quang, chấn lưu được sử dụng dựa trên nguyên lý điện từ. Và tại thời điểm bật đèn, nó đã tạo ra một điện áp cao trên 2 đầu đèn là phóng điện qua đèn. Dòng điện khi qua đèn sẽ tạo thành ion giúp tác động lên bột huỳnh quang làm đèn phát sáng.
Máy phát điện
Máy phát điện sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra điện. “Trái tim” của máy phát điện bản chất chính là một cuộn dây trong từ trường. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện đó chính là cuộn dây điện khi được quay trong từ trường với tốc độ không đổi sẽ tạo ra điện xoay chiều. Thay vì việc cần sử dụng một cuộn dây quay trong từ trường không đổi, có một cách khác để sử dụng cảm ứng điện từ đó chính là giữ cho cuộn dây đứng yên và quay nam châm vĩnh cữu (cung cấp từ trường và từ thông) xung quanh cuộn dây
Tàu đệm từ
Hệ thống giao thông sử dụng hiện tượng cảm ứng điện từ được xem là một trong những công nghệ hiện đại. Tàu đệm từ về bản chất là việc sử dụng nam châm điện mạnh để tăng tốc độ của tàu lên một mức đáng kinh ngạc. Hiện nay, ở Nhật Bản, nhiều đoàn tàu ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ được xây dựng, tốc độ của những đoàn tàu này vô cùng lớn, một số đoàn tàu thậm chí có tốc độ hơn 500 km/h.
Tàu đệm từ sử dụng nguyên tắc cơ bản của nam châm, điển hình là hệ thống treo điện từ (EMS) và hệ thống treo động lực học (EDS). Trong EMS, nam châm điện được sử dụng trên thân tàu sẽ hút vào đường ray sắt. Những nam châm này sẽ bao quanh các đường ray dẫn hướng và lực hấp dẫn giữa các hướng dẫn và nam châm nâng tàu lên. Trong EDS, khi tàu được đẩy bởi lực đẩy trong các hướng dẫn dẫn điện bằng dòng điện cảm ứng.
Trong y học
Có thể thấy, trường điện từ đóng một vai trò quan trọng trong các thiết bị y tế tiên tiến. Điển hình như phương pháp điều trị tăng thân nhiệt cho bệnh ung thư, cấy ghép hay chụp cộng hưởng từ (MRI).
Lời kết
[Total:
1
Average:
5
]
Từ Thông Cảm Ứng Điện Từ
Từ thông cảm ứng điện từ là một hiện tượng vật lý được Michael Faraday tìm ra. Từ đó đưa thế giới bước sang một nền văn minh mới, nền văn minh sử dụng điện. Là một cuộc cách mạng trong nền công nghiệp sản xuất và dân dụng.
Từ thông là gì
Ký hiệu từ thông
Ký hiệu của từ thông được bắt nguồn từ ký tự của tiếng Hy Lạp. Chúng có ký hiệu là: ϕ hoặc ϕB.
Công thức tính từ thông
Từ thông được xác định qua công thức:
ϕ=B.S.cos(α)
Trong đó:
ϕ: Từ thông (Wb)
B: Từ trường (T)
S: Diện tích mặt (m2)
α: Góc giữa vectơ B và vectơ n (vectơ n là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng S)
Từ thông tiếng anh là gì?
Trong tiếng Anh, từ thông được gọi là: Magnetic Flux
Đơn vị của từ thông là gì?
Đơn vị theo tiêu chuẩn SI của từ thông là Weber (Wb).
Đơn vị cơ bản là Vôn-giây.
Đơn vị theo CGS là Maxwell.
Ý nghĩa của từ thông
Từ định nghĩa ở trên, chúng ta cũng biết được ý nghĩa của từ thông rằng: Từ thông qua diện tích S bằng số đường sức từ qua diện tích S được đặt vuông góc với đường sức.
Từ thông qua một mạch điện phụ thuộc vào?
Để hiểu được từ thông qua một mạch điện phụ thuộc vào điều gì? Chúng ta hãy xét trường hợp từ thông trong một tiết diện S giới hạn trong một vòng dây C.
Từ thông được biết là đại lượng đặc trưng cho lượng từ trường qua diện tích S. Vậy diện tích S càng lớn thì từ trường đi qua nó sẽ càng nhiều. Điều này chứng tỏ rằng từ thông tỉ lệ thuận với diện tích S.
Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh hay yếu của từ trường. Mà từ thông lại là đại lượng đặc trưng cho lượng từ trường. Chứng tỏ rằng từ thông tỉ lệ thuận với cảm ứng từ.
Trong thí nghiệm, người ta nhận thấy rằng, khi vectơ B song song với mặt phẳng S thì không có đường cảm ứng từ nào đi qua. Nhưng khi vectơ B vuông góc với S thì các đường cảm ứng từ lại đi qua S nhiều nhất. Điều này nói lên rằng từ thông sinh ra còn phụ thuộc vào góc giữa vectơ B và vectơ n (vectơ pháp tuyến của mặt phẳng S). Vậy từ thông cũng tỉ lệ với góc α.
Từ thông thay đổi khi nào?
Để biết được từ thông thay đổi khi nào, chúng ta cùng xem xét một vài ví dụ như: từ thông trong ống dây, từ thông qua khung dây…
Chúng ta xét một diện tích S được giới hạn trong một đường cong kín C. Theo như định nghĩa từ thông ở trên thì chúng ta sẽ có những trường hợp sau đây:
Khi mà chúng ta di chuyển cuộn dây, khung dây đi về phía nam châm thì lượng từ trường đi qua vòng dây sẽ tăng lên. Điều này chứng tỏ từ thông trong mạch đang thay đổi theo xu hướng tăng. Và hiện tượng này cũng sinh dòng điện trong mạch.
Khi chúng ta di chuyển cuộn dây, khung dây ra xa nam châm, thì chúng ta nhận thấy lượng điện trường yếu đi, có nghĩa lượng điện trường đang giảm dần. Từ thông trong mạch cũng thay đổi giảm dần. Nhưng dòng điện vẫn tồn tại trong mạch.
Vậy dễ thấy rằng, từ thông trong mạch thay đổi hay biến thiên khi mà lượng từ trường thay đổi. Đây cũng là nguyên lý của hiện tượng cảm ứng điện từ.
Thế nào là hiện tượng từ thông cảm ứng điện từ?
Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng từ thông qua mạch kín biến thiên (tăng hay giảm). Khi đó trong mạch điện sẽ xuất hiện dòng điện. Dòng điện này được gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ xuất hiện trong khoảng thời gian từ thông qua mạch kín có biến thiên.
Từ những thành tựu của nhà vật lý Michael Faraday khi phát hiện ra hiện tượng cảm ứng điện từ. Góp phần đưa nhân loại sang một giai đoạn phát triển mới, giai đoạn sử dụng điện trong sinh hoạt và sản xuất.
Thí nghiệm Faraday về từ thông cảm ứng điện từ
Thí nghiệm mô tả rằng: Lấy một cuộn dây và mắc nối tiếp nó với một điện kế G thành một mạch kín (hình a). Phía trên ống dây đặt một thanh nam châm 2 cực Bắc-Nam. Thí nghiệm cho thấy:
Khi chúng ta di chuyển thanh nam châm chầm chậm ra xa cuộn dây, thì dòng điện cảm ứng sinh ra sẽ có chiều ngược lại (hình b)
Nếu chúng ta di chuyển thanh nam châm càng nhanh, thì cường độ dòng điện cảm ứng Ic sinh ra càng lớn.
Nhưng khi thanh nam châm được giữ đứng yên so với ống dây, thì trong cuộn dây không thấy dòng điện cảm ứng, dòng điện cảm ứng lúc này bằng không.
Nếu thay thanh nam châm vĩnh cửu trên bằng một ống dây có dòng điện chạy qua (tức nam châm điện), rồi tiến hành các bước thí nghiệm như trên, chúng ta cũng thu được kết quả tương tự.
Từ thông gửi qua mạch kín biến đổi theo thời gian là nguyên nhân sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch đó.
Dòng điện cảm ứng chỉ tồn tại trong thời gian từ thông gửi qua mạch kín có biến đổi.
Cường độ của dòng điện cảm ứng tỉ lệ thuận với tốc độ biến đổi của từ thông qua cuộn dây.
Chiều của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào sự tăng hay giảm của từ thông gửi qua mạch.
Vậy chiều của dòng điện do từ thông cảm ứng điện từ sinh ra được xác định bằng cách nào?
Ðịnh luật Lenz
Hai nhà vật lý Michael Faraday, Heinrich Lenz cũng nghiên cứu hiện tượng cảm ứng điện từ và đã tìm ra một cách xác định chiều của dòng điện cảm ứng, được gọi là định luật Lenz.
Nội dung định luật được phát biểu như sau:
“Dòng điện cảm ứng phải có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó”
Nếu ϕ là dòng điện cảm ứng, có thể biểu diễn toán học như sau
Ðiều này có nghĩa là:
Khi từ thông qua mạch tăng lên, từ trường cảm ứng sinh ra có tác dụng chống lại sự tăng của từ thông: từ trường cảm ứng sẽ ngược chiều với từ trường ngoài.
Khi từ thông qua mạch giảm, từ trường cảm ứng sinh ra có tác dụng chống lại sự giảm của từ thông, lúc đó từ trường cảm ứng sẽ cùng chiều với từ trường ngoài.
Vận dụng vào thí nghiệm từ thông cảm ứng điện từ
Theo định luật Lenz, dòng điện cảm ứng phải sinh ra từ trường ngược chiều với từ trường của thanh nam châm để từ thông Fc sinh ra có tác dụng làm giảm sự tăng của từ thông là nguyên nhân sinh ra nó. Muốn vậy dòng điện cảm ứng phải có chiều như trên hình vẽ.
Ngược lại nếu dịch chuyển cực bắc của thanh nam châm ra xa ống dây như hình b, dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch sẽ có chiều ngược với chiều của dòng điện cảm ứng trong trường hợp trên.
Như vậy, theo định luật Lenz, dòng điện cảm ứng bao giờ cũng có tác dụng chống lại sự dịch chuyển của thanh nam châm. Do đó, để dịch chuyển thanh nam châm, ta phải tốn công. Chính công mà ta tốn được biến thành điện năng của dòng điện cảm ứng.
Ðịnh luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ
“Suất điện động cảm ứng luôn luôn bằng về trị số, nhưng trái dấu với tốc độ biến thiên của từ thông gửi qua diện tích của mạch điện.”
Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra do hiện tượng cảm ứng điện từ.
Ứng dụng của hiện tượng từ thông cảm ứng điện từ
Tạo ra dòng điện xoay chiều
Một ứng dụng quan trọng của hiện tượng cảm ứng điện từ là tạo ra dòng điện xoay chiều. Thực chất của quá trình này là biến đổi cơ năng thành điện năng.
Xét một khung dây dẫn gồm nhiều vòng quay trong một từ trường đều với vận tốc góc không đổi. Ta sẽ phải tốn một công để làm quay khung và nhận được điện năng của dòng điện cảm ứng chạy trong khung đó. Để dẫn được dòng điện ra ngoài, ta nối 2 đầu dây của khung với 2 hình trụ dẫn cách điện với nhau và cùng gắn với trục quay khung, sau đó dùng 2 chổi than tì vào 2 hình trụ đó để nối khung dây với mạch tiêu thụ ngoài.
Biến đổi dòng điện xoay chiều
Một ứng dụng quan trọng khác của cảm ứng điện từ là máy biến điện. Máy biến áp là một thiết bị thay đổi năng lượng điện xoay chiều ở một cấp điện áp sang cấp khác thông qua hoạt động của từ trường. Một máy biến áp giảm áp là trong đó điện áp trong sơ cấp cao hơn điện áp thứ cấp. Ngược lại là máy tăng áp. Các công ty điện lực sử dụng một máy tăng áp để tăng điện áp lên 100 kV, giúp giảm dòng điện và giảm thiểu tổn thất điện năng trong các đường dây truyền tải. Mặt khác, các mạch điện gia dụng sử dụng các máy giảm áp để giảm điện áp xuống hoặc 220V để sử dụng các thiết bị điện trong nhà.
Bếp điện từ
Bếp điện từ là cách nấu nhanh nhất. Nó cũng hoạt động trên nguyên tắc cảm ứng lẫn nhau. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây đồng được đặt bên trong mặt bếp, nó sẽ tạo ra một từ trường thay đổi. Từ trường xen kẽ hoặc thay đổi này tạo ra một emf và do đó dòng điện trong vật chứa dẫn điện, và chúng ta biết rằng dòng điện luôn tạo ra nhiệt trong nó.
Các loại cảm biến đo lưu lượng
Máy đo lưu lượng điện từ hay cảm biến đo lưu lượng được sử dụng để đo vận tốc của một số chất lỏng. Khi một từ trường được đặt vào một đường ống cách điện, trong đó chất lỏng đang chảy, thì theo định luật Faraday, một lực điện động được tạo ra trong nó. Suất điện động cảm ứng này tỷ lệ thuận với tốc độ của chất lỏng chảy.
Rất mong nhận được những đóng góp, và những chia sẻ bài viết của các bạn!
Hiện Tượng Cảm Ứng Điện Từ
1. Từ thông $Phi$ qua một diện tích S, giới hạn bởi một vòng dây kín phẳng C, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ là một đại lượng có biểu thức
$Phi$ qua một diện tích S, giới hạn bởi một vòng dây kín phẳng C, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ là một đại lượng có biểu thức
$Phi = BS cosalpha$
với $alpha$ là góc giữa vectơ $overrightarrow{B}$ và pháp tuyến $overrightarrow{n}$ (dương) của mặt S. Đơn vị từ thông là Vêbe (Wb).
2. Hiện tượng cảm ứng điện từ là sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín khi từ thông qua mạch đó biến đổi. Suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín là suất điện động cảm ứng. a) Định luật cơ bản về cảm ứng điện từ: Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng. Dòng điện cảm ứng chỉ tồn tại trong thời gian từ thông $Phi$ biến thiên; nếu $Phi$ ngừng biến đổi thì dòng điện cảm ứng tắt. b) Định luật Lenz: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó. Khi từ thông $Phi$ qua C biến thiên do một chuyển động nào đó thì dòng điện cảm ứng xuất hiện trong C có chiều sao cho từ trường do dòng điện ấy sinh ra có tác dụng chống lại sự chuyển dời nói trên.
c) Định luật Faraday: Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín, nó tỉ lệ với độ biến thiên từ thông qua mạch và tỉ lệ nghịch với khoảng thời gian của sự biến thiên ấy (tức là tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông):
với $alpha$ là góc giữa vectơ $overrightarrow{B}$ và pháp tuyến $overrightarrow{n}$ (dương) của mặt S. Đơn vị từ thông là Vêbe (Wb).là sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín khi từ thông qua mạch đó biến đổi. Suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín là suất điện động cảm ứng.: Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng.Dòng điện cảm ứng chỉ tồn tại trong thời gian từ thông $Phi$ biến thiên; nếu $Phi$ ngừng biến đổi thì dòng điện cảm ứng tắt.: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó.Khi từ thông $Phi$ qua C biến thiên do một chuyển động nào đó thì dòng điện cảm ứng xuất hiện trong C có chiều sao cho từ trường do dòng điện ấy sinh ra có tác dụng chống lại sự chuyển dời nói trên.Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín, nó tỉ lệ với độ biến thiên từ thông qua mạch và tỉ lệ nghịch với khoảng thời gian của sự biến thiên ấy (tức là tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông):
$xi_{C} = – frac{Delta Phi}{Delta t}$(dấu trừ biểu diễn định luật Lenz)
- Nếu mạch kín có N vòng dây thì $xi_{C} = – N frac{Delta Phi}{Delta t}$ - Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong một đoạn dây dẫn chiều dài l chuyển động với vận tốc trong từ trường có cảm ứng từ bằng
– Nếu mạch kín có N vòng dây thì $xi_{C} = – N frac{Delta Phi}{Delta t}$- Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong một đoạn dây dẫn chiều dài l chuyển động với vận tốc trong từ trường có cảm ứng từ bằng
$xi_{C} = Blnu sin alpha$
trong đó $overrightarrow{nu}$ và $overrightarrow{B }$ cùng vuông góc với đoạn dây và $alpha$ là góc giữa $overrightarrow{B}$ và $overrightarrow{nu}$
Sự xuất hiện của suất điện động cảm ứng trong đoạn dây đó tương đương với sự tồn tại của một nguồn điện trên đoạn dây đó; nguồn điện này có suất điện động bằng $xi _{C}$ và có hai cực dương và âm được xác định bằng quy tắc bàn tay phải: đặt bàn tay phải duỗi thẳng để cho các đường cảm ứng từ (vectơ $overrightarrow{B }$) hướng vào lòng bàn tay, ngón tay cái choãi ra chỉ chiều chuyển động của dây dẫn, khi đó chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa là chiều đi qua nguồn tương đương từ cực âm sang cực dương. Chiều của dòng điện cảm ứng chạy trên đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường (khi đoạn dây là một phần của mạch kín) cũng được xác định bằng quy tắc bàn tay phải. Đặt bàn tay phải duỗi thẳng để cho các đường cảm ứng từ (vectơ $overrightarrow{B }$) hướng vào lòng bàn tay, ngón tay cái choãi ra chỉ chiều chuyển động của dây dẫn, khi đó chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa là chiều của dòng điện cảm ứng chạy qua đoạn dây đó.
d) Dòng điện Fu-cô là dòng điện cảm ứng sinh ra ở trong khối vật dẫn (như khối kim loại chẳng hạn) khi những khối này chuyển động trong một từ trường hoặc đặt trong một từ trường biến thiên theo thời gian. Do tác dụng của dòng Fu-cô, mọi khối kim loại chuyển động trong từ trường đều chịu tác dụng của lực hãm điện từ. Dòng điện Fu-cô gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Joule trong các lõi động cơ, máy biến áp…
trong đó $overrightarrow{nu}$ và $overrightarrow{B }$ cùng vuông góc với đoạn dây và $alpha$ là góc giữa $overrightarrow{B}$ và $overrightarrow{nu}$Sự xuất hiện của suất điện động cảm ứng trong đoạn dây đó tương đương với sự tồn tại của một nguồn điện trên đoạn dây đó; nguồn điện này có suất điện động bằng $xi _{C}$ và có hai cực dương và âm được xác định bằng quy tắc bàn tay phải: đặt bàn tay phải duỗi thẳng để cho các đường cảm ứng từ (vectơ $overrightarrow{B }$) hướng vào lòng bàn tay, ngón tay cái choãi ra chỉ chiều chuyển động của dây dẫn, khi đó chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa là chiều đi qua nguồn tương đương từ cực âm sang cực dương.Chiều của dòng điện cảm ứng chạy trên đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường (khi đoạn dây là một phần của mạch kín) cũng được xác định bằng quy tắc bàn tay phải. Đặt bàn tay phải duỗi thẳng để cho các đường cảm ứng từ (vectơ $overrightarrow{B }$) hướng vào lòng bàn tay, ngón tay cái choãi ra chỉ chiều chuyển động của dây dẫn, khi đó chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa là chiều của dòng điện cảm ứng chạy qua đoạn dây đó.là dòng điện cảm ứng sinh ra ở trong khối vật dẫn (như khối kim loại chẳng hạn) khi những khối này chuyển động trong một từ trường hoặc đặt trong một từ trường biến thiên theo thời gian. Do tác dụng của dòng Fu-cô, mọi khối kim loại chuyển động trong từ trường đều chịu tác dụng của lực hãm điện từ. Dòng điện Fu-cô gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Joule trong các lõi động cơ, máy biến áp…
Công Thức Và Định Luật Faraday Về Cảm Ứng Điện Từ ⚡️
Định luật faraday được đặt theo tên của nhà vật lý học người Anh Michael Faraday. Ông cũng đồng thời là một nhà hóa học nổi tiếng với những công trình nghiên cứu những năm đầu thế kỷ 19. Định lý Faraday được công bố lần đầu tiên vào năm 1831. Trong cùng thời điểm này, một nhà khoa học khác là Joseph Henry cũng tiến hành nghiên cứu về cảm ứng điện từ một cách hoàn toàn độc lập.
Để đi đến những kết luận cho thực nghiệm từ trường có thể sinh ra điện từ, Faraday đã thực hiện một thí nghiệm: Lấy một cuộn dây, sau đó mắc nối tiếp với một mạch điện kín. Đồng thời đặt một thanh nam châm có 2 cực B-N lên trên ống dây. Thí nghiệm đưa đến các kết luận trở thành căn cứ cho các vấn đề về cảm ứng điện từ như sau:
Nguyên nhân sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện được từ từ thông gửi tới mạch kín và biến đổi theo thời gian.
Dòng điện cảm ứng tồn tại khi và chỉ khi từ thông đi qua mạch kín biến đổi. Hết thời gian này, dòng điện cảm ứng không còn tồn tại.
Cường độ dòng điện của mạch kiến cho kết quả tỷ lệ thuận với tốc độ mà từ thông biến đổi.
Chiều dòng điện biến đổi dựa theo mức độ tăng/giảm của từ thông.
Qua đó, chúng ta có được định luật Faraday về cảm ứng điện từ như sau: Độ lớn suất điện động cảm ứng được đặt trong một mạch kín có xu hướng tỷ lệ với tốc độ biến đổi của từ thông bao quanh. Đồng thời tỷ lệ nghịch với thời gian mà sự biến thiên ấy xảy ra.
Công thức của định luật Faraday
Định luật Faraday chứng minh về sự liên hệ giữa biến thiên từ thông được đặt trong một mạch kín nhất định và điện trường cảm ứng được đặt trong toàn mạch. Công thức của định luật Faraday như sau:
N là số vòng dây được đặt trong cuộn dây
🛆ø/🛆t là độ biến thiên của từ thông qua một vòng dây
Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ
Cảm ứng điện từ là một hiện tượng vật lý vô cùng quan trọng, có tính ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực của đời sống. Hiện tượng này với những thành quả sau hàng trăm năm đã tạo nên một cuộc đại cách mạng kỹ thuật với sự ra đời của nhiều loại máy móc, thiết bị kỹ thuật. Một số ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ có thể kể đến như sau.
Ứng dụng trong công nghiệp
Hiện tượng cảm ứng điện từ đóng góp nhiều lợi ích cho ngành công nghiệp hiện đại. Đặt nền móng vững chắc cho sự ra đời của các thiết bị kỹ thuật điện. Trong đó nổi bất nhất, không thể không kể đến đó là những chiếc máy phát điện. Máy phát điện đã đưa lịch sử loài người đi đến một kỷ nguyên hoàn toàn mới. Dựa trên nguyên lý của định luật faraday về cảm ứng điện từ. Máy phát điện sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra nguồn năng lượng điện. Cuộn dây điện của máy phát khi được đặt trong từ trường không đổi có khả năng tạo ra dòng điện xoay chiều mà chúng ta đang sử dụng hiện nay.
Ngoài ra, cảm ứng điện từ còn được ứng dụng trong hệ thống giao thông hiện đại với loại tàu đệm từ với tốc độ di chuyển lên đến 500km/h, đã và đang được sử dụng ở Nhật Bản và một số quốc gia khác.
Ứng dụng trong lĩnh vực y tế
Hiện tượng cảm ứng điện từ được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực y tế. Dựa trên nguyên lý của cảm ứng điện từ, các thiết bị y tế công nghệ cao và hỗ trợ trị liệu lâm sàng đã được ra đời. Điển hình như các dòng máy cấy ghép, máy sử dụng kỹ thuật chẩn đoán y khoa chụp cộng hưởng từ MRI và một số phương pháp điều trị đặc biệt khác cho bệnh nhân ung thư.
Cảm ứng điện từ đóng vai trò thiết yếu đối với sự ra đời của các thiết bị điện. Điều này giúp con người tiết kiệm nhiều thời gian, công sức, tiền bạc. Đồng thời nâng cao chất lượng cuộc sống. Một số thiết bị ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ như bếp từ, quạt điện, đèn huỳnh quang…
Cập nhật thông tin chi tiết về Những Kiến Thức Liên Quan Đến Cảm Ứng Điện Từ trên website 2atlantic.edu.vn. Hy vọng nội dung bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu của bạn, chúng tôi sẽ thường xuyên cập nhật mới nội dung để bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!