Bạn đang xem bài viết Từ Thông 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 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!
Từ Thông Công Thức Tính, Hiện Tượng Cảm Ứng Điện Từ, Dòng Điện Fu
Bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu Từ thông là gì? Công thức tính từ thông như thế nào? Hiện tường cảm ứng điện từ xảy ra khi nào? Dòng điện Fu-cô (FOUCAULT) có tính chất và công dụng gì? qua đó giải đáp câu hỏi trên.
– Định nghĩa: Từ thông là thông lượng đường sức từ qua một diện tích và được xác định bởi công thức:
Φ: Từ thông (Wb)
B: Từ trường (T).
S: Diện tích mặt (m 2)
– Trong hệ SI, đơn vị đo từ thông là vêbe (Wb).
II. Hiện tượng cảm ứng điện từ
– Cho nam châm dịch chuyển lại gần vòng dây kín (C) ta thấy trong mạch kín (C) xuất hiện dòng điện.
– Cho nam châm dịch chuyển ra xa mạch kín (C) ta thấy trong mạch kín (C) xuất hiện dòng điện ngược chiều với thí nghiệm 1.
– Giữ cho nam châm đứng yên và dịch chuyển mạch kín (C) ta cũng thu được kết quả tương tự.
– Thay nam châm vĩnh cửu bằng nam châm điện. Khi thay đổi cường độ dòng điện trong nam châm điện thì trong mạch kín (C) cũng xuất hiện dòng điện.
* Tất cả các thí nghiệm trên đều có một đặc điểm chung là từ thông qua mạch kín (C) biến thiên. Dựa vào công thức định nghĩa từ thông, ta nhận thấy, khi một trong các đại lượng B, S hoặc thay đổi thì từ thông biến thiên.
* Kết quả của thí nghiệm chứng tỏ rằng:
– Mỗi khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên thì trong mạch kín (C) xuất hiện một dòng điện gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
– Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua mạch kín biến thiên.
III. Định luật Len-xơ về chiều của dòng điện cảm ứng
♦ Định luật Len-xơ: Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua mạch kín.
♦ Một phát biểu khác của định luật Len-xơ: Khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên do kết quả của một chuyển động nào đó thì từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói trên.
♦ Quy ước: Chiều dương trên mạch (C) là chiều của đường sức từ của nam châm qua (C) theo quy tắc nắm tay phải.
– Từ trường xuất hiện trong hiện tượng này là từ trường cảm ứng.
– Từ trường của nam châm là từ trường ban đầu.
IV. Dòng điện Fu-cô (FOUCAULT)
– Một bánh xe kim loại có dạng một đĩa tròn quay xung quanh trục O của nó trước một nam châm điện. Khi chưa cho dòng điện chạy vào nam châm, bánh xe quay bình thường. Khi cho dòng điện chạy vào nam châm bánh xe quay chậm và bị hãm dừng lại.
– Một khối kim loại hình lập phương được đặt giữa hai cực của một nam châm điện. Khối ấy được treo bằng một sợi dây một đầu cố định; trước khi đưa khối vào trong nam châm điện, sợi dây treo được xoắn nhiều vòng.
– Nếu chưa có dòng điện vào nam châm điện, khi thả ra khối kim loại quay nhanh xung quanh mình nó.
– Nếu có dòng điện đi vào nam châm điện, khi thả ra khối kim loại quay chậm và bị hãm dừng lại.
– Ở các thí nghiệm trên, khi bánh xe và khối kim loại chuyển động trong từ trường thì trong thể tích của chúng xuất hiện dòng điện cảm ứng – những dòng điện Fu-cô
– Theo định luật Len-xơ, những dòng điện cảm ứng này luôn có tác dụng chống lại sự chuyển dời, vì vậy khi chuyển động trong từ trường, trên bánh xe và trên khối kim loại xuất hiện những lực từ có tác dụng cản trở chuyển động của chúng, những lực ấy gọi là lực hãm điện từ.
* Định nghĩa: Dòng điện Fu-cô là dòng điện xuất hiện trong các khối kim loại khi những khối này chuyển động trong một từ trường biến thiên theo thời gian.
– Mọi khối kim loại chuyển động trong từ trường đều chịu tác dụng của lực hãm điện từ.
– Dòng điện Fu-cô cũng gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun – Len-xơ: Khối kim loại chuyển động trong từ trường hoặc đặt trong từ trường biến thiên sẽ bị nóng lên.
– Trong nhiều trường hợp, dòng Fu-cô gây nên những hao tổn năng lượng vô ích. Để giảm tác dụng của dòng Fu-cô người ta có thể tăng điện trở của khối kim loại.
– Dòng Fu-cô được ứng dụng trong bộ phanh điện từ của ô tô hạng nặng, lò cảm ứng để nung kim loại, lò tôi kim loại.
V. Bài tập Từ thông, cảm ứng điện từ
– Dòng điện cảm ứng.
– Hiện tượng cảm ứng điện từ.
– Từ trường cảm ứng.
◊ Dòng điện cảm ứng:
– Mỗi khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên thì trong mạch kín (C) xuất hiện một dòng điện gọi là dòng điện cảm ứng.
◊ Hiện tượng cảm ứng điện từ:
– Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín (C) gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
◊ Từ trường cảm ứng:
– Khi dòng điện cảm ứng xuất hiện thì cũng sinh ra từ trường xung quanh dây dẫn, gọi là từ trường cảm ứng.
– Mọi khối kim loại chuyển động trong từ trường, lực từ Lo-ren-xơ tác dụng nên các êlectron tự do trong khối kim loại làm các êlectron này chuyển động tạo thành dòng điện cảm ứng. Dòng điện cảm ứng gọi là dòng điện Fu-cô.
A. (C) chuyển động tịnh tiến.
B. (C) chuyển động quay xung quanh một trục cố định vuông góc với mặt phẳng chứa mạch.
D. (C) quay xung quanh trục cố định nằm trong mặt phẳng chứa mạch và trục này không song song với đường sức từ.
◊ Chọn đáp án: D. (C) quay xung quanh trục cố định nằm trong mặt phẳng chứa mạch và trục này không song song với đường sức từ.
B. (C) dịch chuyển trong P với vận tốc song song với dòng I.
C. (C) cố định, dây dẫn thẳng mang dòng I chuyển động tịnh tiến dọc theo chính nó.
D. (C) quay xung quanh dòng điện thẳng I.
◊ Chọn đáp án: A. (C) dịch chuyển trong P lại gần I hoặc ra xa I.
– Vì từ trường của dòng điện thẳng I mạnh ở những điểm gần dòng điện và càng giảm ở những điểm càng xa dòng điện, nên trường hợp (C) dịch chuyển trong P lại gần I hoặc ra xa I thì từ thông qua (C) biến thiên.
a) Nam châm chuyển động (hình 23.9a)
c) (C) quay quanh trục vuông góc với (C) nên từ thông vòng dây không thay đổi. Trong mạch (C) không xuất hiện dòng điện cảm ứng.
d) Nam châm quay liên tục:
⇒ Vậy trong nửa vòng quay đầu của nam châm, dòng điện cảm ứng trong (C) chạy theo một chiều.
– Khi nam châm quay 90 o tiếp theo, từ thông từ trái sang phải giảm, dòng điện cảm ứng trong mạch (C) đổi chiều như hình sau.
⇒ Vậy trong nửa vòng quay cuối của nam châm, dòng điện cảm ứng trong (C) chạy theo chiều ngược lại.
* Kết luận: khi nam châm quay liên tục trong mạch kín (C) sẽ xuất hiện dòng điện xoay chiều.
Chuyên Đề Từ Thông, Cảm Ứng Điện Từ, Vật Lí Lớp 11
Từ thông (thông lượng từ trường): là đại lượng đo lượng từ trường đi qua tiết diện kín.
Biểu thức từ thông
[Phi =N.B.Scosalpha ]
Trong đó:
Video về hiện tượng cảm ứng điện từ:
https://youtu.be/S7p5fiIECpc
Hiện tượng cảm ứng điện từ: Khi từ thông qua mạch kín biến thiên → trong mạch xuất hiện dòng điện gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng cảm ứng điện từ do nhà vật lí Michael Faraday (1791 – 1867) tìm ra.
Định luật Lenxơ: Dòng điện cảm ứng phải có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông.
Định luật Farađây về suất điện động cảm ứng
Trong đó:
$E_{c}$: suất điện động cảm ứng (V)
ΔΦ: độ biến thiên từ thông (Wb)
Δt: thời gian từ thông biến thiên qua mạch kín (s)
ΔΦ/Δt: gọi là tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín (Wb/s)
Dấu “-” trong công thức, Faraday đưa vào để giải thích chiều của dòng điện cảm ứng, nó phù hợp với định luật Lenxơ
Video bài giảng từ thông, bài tập từ thông
Bài tập 1. Một vòng dây phẳng giới hạn diện tích 5 cm 2 đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 0,1 T. Mặt phẳng vòng dây làm thành với [vec{B}] một góc 30 o. Tính từ thông qua diện tích trên.
α = [(vec{n},vec{B})] = 60 o
Φ = chúng tôi α = 25.10-6 Wb.
Bài tập 2. Một khung dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,06 T sao cho mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ. Từ thông qua khung dây là 1,2.10$^{-5 }$Wb. Tính bán kín vòng dây.
α = [(vec{n},vec{B})] = 0 o
Bài tập 3. Một khung dây phẳng giới hạn diện tích S = 5 cm 2 gồm 20 vòng dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ từ B = 0,1 T sao cho mặt phẳng khung dây hợp với véc tơ cảm ứng từ một góc 60 o. Tính từ thông qua diện tích giới hạn bởi khung dây.
α = [(vec{n},vec{B})] = 30 o
Φ = chúng tôi α = 8,7.10-4 Wb.
Bài tập 4. Một khung dây hình vuông cạnh 5 cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 8.10-4 T. Từ thông qua hình vuông đó bằng 10-6 Wb. Tính góc hợp giữa véc tơ cảm ứng từ và véc tơ pháp tuyến của hình vuông đó.
Bài tập 5. Một khung dây hình tròn diện tích S = 15cm 2 gồm N = 10vòng dây, đặt trong từ trường đều [vec{B}] hợp với véc tơ pháp tuyến [vec{n}] của mặt phẳng khung dây góc α = 30 o như hình vẽ. Biết B = 0,04T. Tính độ biến thiên từ thông qua khung dây khi
a/ Tịnh tiến đều khung dây trong từ trường
b/ khung dây quay quanh trục MN một góc 180°
c/ khung dây quay quanh trục MN một góc 360°
Bài tập 6. Một khung dây có các tiết diện là hình tròn bán kính khung dây là 20cm, khung dây được đặt vuông góc với các đường sức từ của một từ trường đều có B = 2/10-5 T. Hãy xác định giá trị của từ thông xuyên qua khung dây nói trên.
Bài tập 7. Một khung dây hình tam giác vuông có độ dài cạnh huyền là 10cm và một cạnh góc vuông là 8cm. Cả khung dây được đưa vào từ trường đều sao cho các đường sức từ vuông góc với khung dây, từ thông xuyên qua khung dây là 1,2.10-7 Wb, tìm B.
Bài tập 8. Một khung dây hình tròn đường kính d = 10cm, Cho dòng điện I = 20A chạy trong dây dẫn.
a/ Tính cảm ứng từ B do dòng điện gây ra tại tâm của khung dây.
b/ Tính từ thông xuyên qua khung dây.
Bài tập 9. Một khung dây có chiều dài l = 40cm. Gồm 4000 vòng, cho dòng điện I = 10A chạy trong ống dây
a/ Tính cảm ứng từ B trong ống dây
b/ Đặt đối diện với ống dây một khung dây hình vuông, cạnh a = 5cm, tính từ thông xuyên qua khung dây.
Video qui tắc tay phải 1, qui tắc tay phải 2
Bài tập vận dụng qui tắc tay phải 2
Bài tập 10. Đặt một thanh nam châm thẳng ở gần một khung dây kín ABCD như hình vẽ. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong các trường hợp:
a/ Đưa nam châm lại gần khung dây.
b/ Kéo nam châm ra xa khung dây.
Bài tập 11. Cho một ống dây quấn trên lỏi thép có dòng điện chạy qua đặt gần một khung dây kín ABCD như hình vẽ. Cường độ dòng điện trong ống dây có thể thay đổi được nhờ biến trở có có con chạy R. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong các trường hợp:
a/ Dịch chuyển con chạy về phía N.
b/ Dịch chuyển con chạy về phía M.
Bài tập 12. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong các trường hợp sau
Bài tập 13. Hãy xác định cách di chuyển nam châm để dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch như hình.
Bài tập 14. Hãy xác định các cực của nam châm trong các trường hợp sau
Bài tập 15. Cho hệ thống như hình. Khi nam châm đi lên thì dòng điện cảm ứng trong vòng dây sẽ có chiều như thế nào? Vòng dây sẽ chuyển động như thế nào?
Bài tập 16. Thí nghiệm được bố trí như hình vẽ. Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong mạch C khi con chạy của biến trở đi xuống.
Bài tập 17. Một nam châm đưa lại gần vòng dây như hình vẽ. Hỏi dòng điện cảm ứng trong vòng dây có chiều như thế nào và vòng dây sẽ chuyển động về phía nào.
Bài tập 18. Dùng định luật Len-xơ xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây dẫn trong các trường hợp sau
a/ Thanh nam châm rơi đến gần khung dây, sau đó đi qua khung dây và rơi ra khỏi khung dây.
b/ Con chạy của biến trở R di chuyển sang phải.
c/ Đóng khóa k
d/ Khung dây ban đầu trong từ trường hình vuông, sau đó kéo thành hình chữ nhật ngày càng dẹt đi.
e/ Đưa khung dây ra xa dòng điện.
f/ giảm cường độ dòng điện trong ống dây.
Bài tập 19. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong khung dây kín ABCD, biết rằng cảm ứng từ B đang giảm dần.
Cảm Ứng Điện Từ: Định Luật Len
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.
Cập nhật thông tin chi tiết về Từ Thông 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!