Theo Định Luật Jun Len Xơ Dòng Điện Cảm Ứng / TOP 10 # Xem Nhiều Nhất & Mới Nhất 6/2023 # Top View

Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng cho thấy sự hình thành của suất điện động hay điện áp trên một vật dẫn trong trường hợp vật dẫn đó được đặt trong cùng một từ trường biến thiên. Vào năm 1831, chính Michael Faraday đã phát hiện ra hiện tượng này bằng các thực nghiệm nhằm chứng minh từ trường có khả năng sinh ra dòng điện.

Trong cùng thời gian Faraday nghiên cứu về hiện tượng cảm ứng điện từ tại Anh. Thật trùng hợp là cả Heinrich Lenz cũng đang trải qua các thực nghiệm tại trung tâm nghiên cứu Liên Xô. Ngay sau đó, nhà khoa học này đã tìm ra định luật tổng quát về vấn đề trên. Nhờ vậy mà chúng ta có thể xác định được chiều của dòng điện cảm ứng. Sau này lý thuyết này được đặt theo tên của chính ông. Người ta gọi đó là định luật Len-xơ.

Nội dung định luật Len-xơ như sau: Dòng điện cảm ứng phải có chiều mà ở đó từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra đó hay được hiểu là chống lại sự biến thiên của từ thông khi đi qua mạch.

Giải thích về định luật Len-xơ, chúng ta có thể hiểu khi từ thông qua đi qua mạch có xu hướng tăng lên. Từ trường cảm ứng được sinh ra với mục đích chống quá trình gia tăng của từ thông trong mạch. Lúc đó từ trường cảm ứng được xác định ngược chiều với từ trường bên ngoài. Trường hợp khác khi từ thông trong mạch giảm, từ trường cảm ứng có nhiệm vụ chống lại quá trình tụt giảm của từ thông. Do đó, từ trường trong mạch sẽ cùng chiều với từ trường bên ngoài. Đây chính là cách xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong mạch.

Công thức của định luật Len-xơ

Trong công thức để xác định suất điện động cảm ứng, Faraday đã sử dụng đến dấu “-” để giải thích về chiều của dòng điện trong các thực nghiệm của mình. Điều đó cũng hoàn toàn phù hợp với các phát biểu của định luật Len-xơ. Theo đó, chúng ta :

Trong đó:

ΔФ là độ biến thiên của từ thông qua mạch (Dấu – để xác định chiều của dòng điện)

Δt Thời gian từ thông biến thiên khi đi qua mạch

Các nhà khoa học cho rằng định luật Len-xơ phù hợp với một định luật khác đó là bảo toàn năng lượng. Tương đương với điều đó dấu “-” cũng được thể hiện thông qua toán học thông qua phương trình Maxwell.

Ứng dụng cảm ứng điện từ trong đời sống

Dựa trên nguyên lý của dòng điện cảm ứng rất nhiều thiết bị đã ra đời mang đến sự tiện dụng cho đời sống sinh hoạt của con người. Đầu tiên chính là các thiết bị gia dụng. Những thiết bị nổi bật như điều hòa không khí, đèn điện, quạt điện, bếp từ… Đó đều là các thiết bị hoạt động dựa trên động cơ điện hoạt động trong từ trường, được nảy sinh do dòng điện theo phát biểu của định luật Len-xơ.

Hiện tượng cảm ứng điện từ còn được ứng dụng trong việc sử dụng các nguồn năng lượng để tạo ra máy phát điện. Đây là loại máy có ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với hoạt động sống của con người hiện đại. Ngoài ra, hiện tượng này còn được ứng dụng trong lĩnh vực giao thông thông minh như tàu điện từ.

Trong lĩnh vực y học, các loại máy móc công nghệ cao như máy chụp cộng hưởng từ, thiết bị hỗ trợ điều trị tăng thân nhiệt… đều hoạt động dựa trên nguyên lý của dòng điện cảm ứng.

Khái niệm và công thức tính công, công suất, điện năng và định luật Jun- Lenxơ được trình bày rất chi tiết, một số bài tập ví dụ có hướng dẫn giải và bài tập tự luyện giúp bạn đọc nắm chắc kiến thức hơn.

ĐIỆN NĂNG, CÔNG SUẤT ĐIỆN, ĐỊNH LUẬT JUN-LENXƠ A. KIẾN THỨC. I. CÔNG, CÔNG SUẤT DÒNG ĐIỆN. 1. Công của dòng điện- điện năng tiêu thụ.

+ Lượng điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác được đo bằng công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển có hướng các điện tích.

Công của dòng điện là công của lực điện thực hiện khi làm di chuyển các điện tích tự do trong đoạn mạch. Công này chính là điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ và được tính bởi: A = U.q = U.I.t (J)

U : hiệu điện thế (V) I : cường độ dòng điện (A); q : điện lượng (C); t : thời gian (s)

2 .Công suất của dòng điện.

+ Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó và có trị số bằng điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian, hoặc bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.

P = (frac{A}{t}) = UI. (W) t

3. Định luật Jun – Len-xơ.

Nếu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R, công của lực điện chỉ làm tăng nội năng của vật dẫn. Kết quả là vật dẫn nóng lên và toả nhiệt.

Kết hợp với định luật ôm ta có: (A=Q=R.I^{2}.t=frac{U^{2}}{R}.t(J))

4. Đo công suất điện và điện năng tiêu thụ bởi một đoạn mạch

Ta dùng một ampe – kế để đo cường độ dòng điện và một vôn – kế để đo hiệu điện thế. Công suất tiêu thụ được tính hởi: P = U.I (W)

– Người ta chế tạo ra oát-kế cho biết P nhờ độ lệch của kim chỉ thị.

– Trong thực tế ta có công tơ điện (máy đếm điện năng) cho biết công dòng điện tức điện năng tiêu thụ tính ra kwh. (1kwh = 3,6.106J)

II. CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA NGUỒN ĐIỆN. 1.Công của nguồn điện.

Công của nguồn điện là công của lực lạ khi làm di chuyển các điện tích giữa hai cực để duy trì hiệu điện thế nguồn. Đây cũng là điện năng sản ra trong toàn mạch.

Ta có: A = qξ = ξIt (J)

ξ : suất điện động nguồn (V) I: cường độ dòng điện (A) q : điện tích dịch chuyển (C)

2. Công suất nguồn. Ta có : P = (frac{A}{t}) = ξ .I (W)

III. CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA CÁC DỤNG CỤ TIÊU THỤ ĐIỆN 1. Công và công suất của dụng cụ toả nhiệt:

– Công (điện năng tiêu thụ): (A=Q=R.I^{2}.t=frac{U^{2}}{R}.t(J)) (định luật Jun – Len-xơ)

– Công suất : (P=R.I^{2}=frac{U^{2}}{R})

2. Công và công suất của máy thu điện a) Suất phản điện

– Máy thu điện có công dụng chuyển hoá điện năng thành các dạng năng lượng khác không phải là nội năng (cơ năng; hoá năng ; . . )

Lượng điện năng này (A’) tỉ lệ với điện lượng truyền qua máy thu điện.

ξ p : đặc trưng cho khả năng biến đổi điện năng thành cơ năng, hoá năng, .. . của máy thu

điện và gọi là suất phản điện.

– Ngoài ra cũng có một phần điện năng mà máy thu điện nhận từ dòng điện được chuyển thành nhiệt vì máy có điện trở trong rp.

(Q’=r_{p}.I^{2}.t)

– Vậy công mà dòng điện thực hiện cho máy thu điện tức là điện năng tiêu thụ bởi máy thu điện là:

A = A′ + Q′ = ξ p .I .t + (r_{p}.I^{2}.t)

– Suy ra công suất của máy thu điện: P = (frac{A}{t}) = ξ p .I + (r_{p}.I^{2}.t) = P’ + r.(I^{2})

ξ p .I: công suất có ích; (r_{p}.I^{2}.t): công suất hao phí (toả nhiệt)

(Với P’ = ξ .I là phần công suất mà máy thu điện chuyển hóa thành dạng năng lượng có ích, không phải là nhiệt. Ví dụ: Điện năng chuyển hóa thành cơ năng )

b) Hiệu suất của máy thu điện

Tổng quát : H(%) = Acó ích / Atoàn phần = P có ích/ P toàn phần

Với máy thu điện ta có: (H=frac{xi _{p}.I.t}{U.I.t}=frac{xi _{p}}{U}=1-frac{r_{p}.I}{U})

Ghi chú : Trên các dụng cụ tiêu thụ điện có ghi hai chi số: (Ví dụ: 100W-220V)

* Pđ: công suất định mức.

* Uđ: hiệu điện thế định mức.

Đơn vị của công (điện năng) và nhiệt lượng là Jun (J); đơn vị của công suất là oát (W)

Tính công và công suất của nguồn điện.

– Cần lưu ý những vấn đề sau:

+ Trong các công thức tính công, tính nhiệt lượng: Để có công, nhiệt lượng tính ra có đơn vị là Jun (J) cần chú ý đổi đơn vị thời gian ra giây (s).

+ Mạch điện có bóng đèn:(R_{d}=frac{U_{dm}^{2}}{P_{dm}}) (Coi như điện trở không phụ thuộc vào hiệu điện thế đặt vào đèn, không thay đổi theo nhiệt độ.)

Nếu đèn sáng bình thường thì Ithực = Iđm (Lúc này cũng có Uthực = Uđm; Pthực = Pđm)

Điện năng tiêu thụ thường được tính ra kilôoat giờ (kWh). 1kW.h = 3 600 000J

VÍ DỤ MINH HỌA

VD1. Hai bóng đèn Đ1( 220V – 25W), Đ2 (220V – 100W) khi sáng bình thường thì

A. cường độ dòng điện qua bóng đèn Đ1 lớn gấp hai lần cường độ dòng điện qua bóng đèn Đ2.

B. cường độ dòng điện qua bóng đèn Đ2 lớn gấp bốn lần cường độ dòng điện qua bóng đèn Đ1.

C. cường độ dòng điện qua bóng đèn Đ1 bằng cường độ dòng điện qua bóng đèn Đ2.

D. Điện trở của bóng đèn Đ2 lớn gấp bốn lần điện trở của bóng đèn Đ1.

HD. Hai bóng đèn Đ1( 220V – 25W), Đ2 (220V – 100W) khi sáng bình thường thì hiệu điện thế đặt vào hai đầu bóng đèn là U = 220 (V), công suất của mỗi bóng đèn lần lượt là P1 = 25 (W) và P2 = 100 (W) = 4P1. Cường độ dòng điện qua bóng đèn được tính theo công thức I = P/U suy ra cường độ dòng điện qua bóng đèn Đ2 lớn gấp bốn lần cường độ dòng điện qua bóng đèn Đ1.

VD2. Hai bóng đèn có công suất định mức bằng nhau, hiệu điện thế định mức của chúng lần lượt là U1 = 110 (V) và U2 = 220 (V). Tỉ số điện trở của chúng là:

A. (frac{R_{1}}{R_{2}}=frac{1}{2}) B. (frac{R_{1}}{R_{2}}=frac{2}{1}) C. (frac{R_{1}}{R_{2}}=frac{1}{4}) D. (frac{R_{1}}{R_{2}}=frac{4}{1})

HD. Điện trở của bóng đèn được tính theo công thức R = (frac{U^{2}}{P}) . Với bóng đèn 1 tao có R1= (frac{U^{2}_{1}}{P})

Với bóng đèn 2 tao có R2 = (frac{U^{2}_{2}}{P}) . Suy ra (frac{R_{1}}{R_{2}}=frac{{U_{1}}^{2}}{{U_{2}}^{2}}=frac{1}{4})

VD3. Để bóng đèn loại 120V – 60W sáng bình thường ở mạng điện có hiệu điện thế là 220V, người ta phải mắc nối tiếp với bóng đèn một điện trở có giá trị

A. R = 100 (Ω). B. R = 150 (Ω). C. R = 200 (Ω). D. R = 250 (Ω).

HD.

– Bóng đèn loại 120V – 60W sáng bình thường thì hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn là 120 (V), cường độ dòng điện qua bóng đèn là I = P/U = 0,5 (A).

– Để bóng đèn sáng bình thường ở mạng điện có hiệu điện thế là 220V, người ta phải mắc nối tiếp với bóng đèn một điện trở sao cho hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở là UR = 220 – 120 = 100 (V). Điện trở của bóng đèn là R = UR/I = 200 (Ω).

1. Cho mạch điện như hình, trong đó U = 9V, R1 = 1,5 Ω. Biết hiệu điện thế hai đầu R2 = 6v. Tính nhiệt lượng tỏa ra trên R2 trong 2 phút ?

Đs: 1440 J. Đs: R1 = 24 Ω, R2 = 12 Ω, hoặc ngược lại.

a. Biết ban đầu biến trở Rb ở vị trí sao cho 2 đèn sáng bình thường. Tìm điện trở của biến trở lúc này ? Trên mạch điện, đâu là Đ1, đâu là Đ2 ?

b. Giả sử từ vị trí ban đầu ta di chuyển biến trở con

chạy sang phải một chút thì độ sáng các đèn thay đổi thế nào ?

Đ/s: Rb = 24 Ω

Đ/s: 21600 J, 50 %. Đs: 200 Ω

6. Cho mạch điện như hình với U = 9V, R1 = 1,5 Ω, R2 = 6 Ω. Biết cường độ dòng điện qua R3 là 1 A. a. Tìm R3 ? b. Tính nhiệt lượng tỏa ra trên R2 trong 2 phút ? c. Tính công suất của đoạn mạch chứa R1 ?

Đ/s: 6 Ω, 720 J, 6 W. 7. Một quạt điện được sử dụng dưới hiệu điện thế 220 V thì dòng điện chạy qua quạt có cường độ là 5 A. a. Tính nhiệt lượng mà quạt tỏa ra trong 30 phút theo đơn vị Jun ?

b. Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng quạt trong 30 ngày, mỗi ngày sử dụng 30 phút, biết giá điện là 600 đồng / Kwh. (Biết 1 wh = 3600 J, 1 Kwh = 3600 KJ).

Đ/s: 1980000 J. (hay 0,55 kw). 9900 đồng.

8. Một ấm điện có hai dây dẫn R1 và R2 để đun nước. Nếu dùng dây R1 thì nước trong ấm sẽ sôi sau khoảng thời gian 40 phút. Còn nếu dùng dây R2 thì nước sẽ sôi sau 60 phút. Vậy nếu dùng cả hai dây đó mắc song song thì ấm nước sẽ sôi sau khoảng thời gian là bao nhiêu ?

(Coi điện trở của dây thay đổi không đáng kể theo nhiệt độ.)

Đs:24 phút.

9. Ba điện trở giống nhau được mắc như hình, nếu công suất tiêu thụ trên điện trở (1) là 3 W thì công suất toàn mạch là bao nhiêu ?

III. ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP:

Câu hỏi 1: Mộ t bộ acquy có suất điện động 6V có dung lượng là 15Ah. Acquy này có thể sử dụng thời gian bao lâu cho tới khi ph ải n ạp lại, tính điện năng tương ứng dự trữ trong acquy nếu coi nó cung cấp dòng điện không đổi 0,5A:

A. 30h; 324kJ B. 15h; 162kJ C. 60h; 648kJ D. 22h; 489kJ

Câu hỏi 2: Mạch điện gồm điện trở R = 2Ω mắc thành mạch điện kín với nguồn ξ = 3V, r = 1Ω thì công suất tiêu thụ ở mạch ngoài R là:

A. 2W B. 3W C. 18W D. 4,5W Câu hỏi 3: Một nguồn có ξ = 3V, r = 1Ω nối với điện trở ngoài R = 1Ω thành mạch điện kín. Công suất của nguồn điện là:

A. 2,25W B. 3W C. 3,5W D. 4,5W

A. 36W B. 9W C. 18W D. 24W

A. I = 1A. H = 54% B. I = 1,2A, H = 76,6%

C. I = 2A. H = 66,6% D. I = 2,5A. H = 56,6%

Câu hỏi 8: Hai điện trở mắc song song vào nguồn điện nếu R1< R2 và R12 là điện trở tương đương của hệ mắc song song thì:

A. R12 nhỏ hơn cả R1và R2.Công suất tiêu thụ trên R2 nhỏ hơn trên R1.

B.R12 nhỏ hơn cả R1và R2.Công suất tiêu thụ trên R2 lớn hơn trên R1.

C. R12 lớn hơn cả R1 và R2.

D. R12 bằng trung bình nhân của R1 và R2

A. lớn nhất ở R1 B. nhỏ nhất ở R1 R1

C. bằng nhau ở R1 và hệ nối tiếp R23 D. bằng nhau ở R1, R2 ,

Câu hỏi 10: Hai bóng đèn có hiệu điện thế định mức lần lượt là U1 = 110V, U2 = 220V. Chúng có công suất định mức bằng nhau, tỉ số điện trở của chúng bằng:

A. (frac{R_{2}}{R_{1}}=2) B. (frac{R_{2}}{R_{1}}=3) C. (frac{R_{2}}{R_{1}}=4) D. (frac{R_{2}}{R_{1}}=8)

Câu hỏi 11: Để bóng đèn 120V – 60W sáng bình thường ở mạng điện có hiệu điện thế 220V người ta mắc

nối tiếp nó với điện trở phụ R. R có giá trị:

A. 120Ω B. 180 Ω C. 200 Ω

Câu hỏi 12: Ba điện trở bằng nhau R1 = R2 = R3 nối vào nguồn như hình vẽ. Công suất tiêu thụ :

A. lớn nhất ở R1

C. bằng nhau ở R1 và bộ hai điện trở mắc song song

Câu hỏi 13: Khi hai điện trở giống nhau mắ c song song và mắ c vào nguồn điện thì công suất tiêu thụ là 40W. Nếu hai điện trở này mắc nối tiếp vào nguồn thì công suất tiêu thụ là:

A. 10W B. 80W C. 20W D. 160W

Câu hỏi 14: Mắc hai đi ện trở R1 = 10 Ω, R2 = 20 Ω vào nguồn có hiệu điện thế U không đổi. So sánh công suất tiêu thụ trên các điện trở này khi chúng mắc nối tiếp và mắc song song thấy:

A. nối tiếp P1/P2 = 0,5; song song P1/P2 = 2 P1/P2 = 0,75

C. nối tiếp P1/P2 = 2; song song P1/P2 = 0,5 P1/P2 = 2

B. nối tiếp P1/P2 = 1,5; song song

D. nối tiếp P1/P2 = 1; song song

Câu hỏi 15: Một bếp điện gồm hai dây điện trở R1 và R2. Nếu chỉ dùng R1 thì thời gian đun sôi nước là 10 phút, nếu chỉ dùng R2 thì thời gian đun sôi nước là 20 phút. Hỏi khi dùng R1 nối tiếp R2 thì thời gian đun sôi nước là bao nhiêu:

A. 15 phút B. 20 phút C. 30 phút D. 10phút

Câu hỏi 16: Một bếp điện gồm hai dây điện trở R1 và R2. Nếu chỉ dùng R1 thì thời gian đun sôi nước là 15 phút, nếu chỉ dùng R2 thì thời gian đun sôi nước là 30 phút. Hỏi khi dùng R1 song song R2 thì thời gian đun sôi nước là bao nhiêu:

A. 15 phút B. 22,5 phút C. 30 phút D. 10phút

Câu hỏi 17: Một bàn là dùng điện 220V. Có thể thay đổi giá trị điệ n trở của cuộn dây trong bàn là như thế nào để dùng điện 110V mà công suất không thay đổi:

A. tăng gấp đôi B. tăng 4 lần C. giảm 2 lần D. giảm 4 lần

Mong muốn góp phần cho các bạn học sinh thêm hiểu biết về thế giới xung quanh, giúp các bạn thêm có động lực học những kiến thức trong sách giáo khoa. Kiến giới thiệu đến các bạn những ứng dụng tuyệt vời của định luật cảm ứng điện từ vào đời sống.

I. Định luật cảm ứng điện từ

Định luật cảm ứng điện từ là sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín khi có từ thông qua mạch đó biến thiên. Suất điện động sinh sẽ ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín chính là suất điện động cảm ứng.

– Định luật 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 để sao cho từ trường có tác dụng chống lại những nguyên nhân đã sinh ra nó.

– Định luật Faraday:Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra mà dòng điện cảm ứng trong mạch kín, nó tỉ lệ với độ biến thiên các từ thông qua mạch và tỉ lệ nghịch với khoảng thời gian của sự biến thiên ấy (tức là sẽ tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông)

II. Ứng dụng của định luật cảm ứng điện từ

– Thiết bị gia dụng

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 , vv

– Bếp từ

Bếp từ làm nóng nồi nấu bằng định luật cảm ứng từ, thay vì dẫn nhiệt từ lửa, hay bộ phận làm nóng bằng điện. Do dòng điện cảm ứng trực tiếp làm nóng dụng cụ nấu bếp, nhiệt độ có thể tăng lên rất nhanh.

Trong một bếp từ, một cuộn dây đồng sẽ được đặt dưới một vật liệu cách nhiệt (thường là mặt bếp bằng thủy tinh hay gốm), một dòng điện xoay chiều được truyền qua cuộn dây đồng này.

Từ trường dao động tạo ra một từ thông liên tục từ hóa nồi, ngay lúc này nồi đóng vai trò như lõi từ của máy biến áp. Điều này đã tạo ra dòng điện xoáy (chúng ta còn gọi là dòng điện Fu-cô) lớn ở trong nồi. Vì có tác dụng của dòng Fu-cô, nồi nấu chịu tác dụng của lực hãm điện từ gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun – Lenxơ và làm nóng đáy nồi dẫn đến làm nóng thức ăn bên trong.

– 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.

Chấn lưu được sử dụng trong đèn huỳnh quang hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ, tại thời điểm bật đèn, nó tạo ra một điện áp cao trên 2 đầu đèn rồi sau đó phóng điện qua đèn.

Dòng điện qua đèn tạo thành ion tác động lên bột huỳnh quang làm bột huỳnh quang phát sáng (sau khi đèn sáng, điện áp trên 2 đầu đèn giảm đi, dòng điện qua đèn bị hạn chế bởi điện cảm của tăng phô)

– Quạt điện

Quạt điện và các hệ thống làm mát khác thì sử dụng động cơ điện. Những động cơ này hoạt động cũng dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Trong bất kỳ thiết bị điện nào thì động cơ điện hoạt động bởi từ trường được tạo ra bởi dòng điện theo định lý Lo-ren-xơ (Lorentz). Những động cơ này chỉ khác nhau về chi phí dựa trên ứng dụng và kích thước.

Ngoài ra, còn rất nhiều ứng dụng của định luật cảm ứng điện từ trong thiết bị gia dụng như: lò nướng, chuông cửa, lò vi sóng, máy xay, loa, …

– Máy phát điện

Máy phát điện sẽ sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra điện. “Cốt lõi” của máy phát điện là một cuộn dây trong từ trường. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện này đó chính là cuộn dây điện sẽ được quay trong từ trường với tốc độ không đổi và tạo ra điện xoay chiều.

Ngoài sử dụng một cuộn dây quay trong từ trường không đổi, ta có một cách khác để sử dụng cảm ứng điện từ đó chính là giữ cho cuộn dây đứng yên và sau đó làm quay nam châm vĩnh cữu (cung cấp từ trường và từ thông) xung quanh cuộn dây trên.

– Tàu điện từ

Đây là một trong những công nghệ hiện đại của các hệ thống giao thông sử dụng định luật cảm ứng điện từ. Tàu đệm từ sử dụng nam châm điện mạnh giúp tăng tốc độ của tàu lên một mức đáng kể

– Y học

Ngày nay, trường điện từ đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong các thiết bị y tế tiên tiến như các phương pháp điều trị tăng thân nhiệt trong bệnh ung thư, cấy ghép và chụp cộng hưởng từ (MRI)

Định luật cảm ứng điện từ là một định lý cực kỳ hữu ích với rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Điện từ đã tạo ra một cuộc cách mạng rất lớn trong lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật. Ngoài ra, nó còn tác động lớn đến các lĩnh vực khác như y tế, công nghiệp, không gian…

Hẹn gặp lại các bạn vào những bài viết tiếp theo.

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…