Xem Nhiều 6/2023 # Hiện Tượng Cảm Ứng Điện Từ # Top 10 Trend

$Phi$ 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…

Hiện Tượng Cảm Ứng Điện Từ Là Gì ? Từ Thông Là Gì ?

Cảm ứng điện từ là gì ? Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì ? Từ thông và các định luật cảm ứng điện từ. Ứng dụng của điện từ trường trong đời sống như thế nào ? Các định luật cơ bản về cảm ứng điện từ. Kiến thức vật lý cơ bản về cảm ứng điện từ. Công thức tính từ thông cần phải nhớ. 

1. Khái niệm từ thông là gì ?

Φ = B.S.cosα

Trong đó: 

Φ: từ thông (Wb)

B: từ trường (T)

S: diện tích bề mặt (m2)

α: là góc giữa hai véc tơ B và n

Dựa vào công thức trên chúng ta sẽ dễ dàng tính được từ thông nếu như biết các thông số như diện tích bề mặt, từ trường, góc alpha. Việc tính toán được từ thông sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn về khái niệm và các ứng dụng của từ thông. Từ đó bạn sẽ biết được các thiết bị nào dễ sinh ra từ trường, điện trường.

2. Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì ?

Khi có sự biến đổi từ thông qua một mặt giới hạn của một mạch kín thì trong mạch kín xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một mạch kín khi có sự biến thiên của từ thông thì được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

Sử dụng đồng hồ VOM để đo dòng điện

Dùng nam châm để nhận biết

Sử dụng bóng đèn để nhận biết

Việc nhận biết có cảm ứng từ rất quan trọng, chúng ta sẽ ứng dụng nó để tạo ra các thiết bị hoặc các ứng dụng hữu ích phục vụ cuộc sống. Qua phần này các bạn đã biết thêm khái niệm và cách nhận biết cảm ứng từ.

3. Các định luật về hiện tượng cảm ứng điện từ

♠ Thí nghiệm của Faraday về cảm ứng điện từ

Ông lấy một cuộn dây và mắc nối tiếp với một điện kế để tạo thành một mạch kín. Phía trên ống dây, ông đặt một nam châm 2 cực Nam – Bắc. Sau đó ông đã làm thí nghiệm và nhận thấy sự thay đổi như bên dưới:

Nếu rút thanh nam châm ra, dòng điện cảm ứng sẽ đổi chiều

Nếu di chuyển thanh nam châm càng nhanh, cường độ dòng điện cảm ứng càng lớn

Nếu giữ thanh nam châm đứng yên, dòng điện cảm ứng bằng không

Nếu thay thế nam châm bằng một cuộn dây có dòng điện đi qua và làm các bước thí nghiệm như trên thì vẫn cho kết quả tương tự

Từ những thí nghiệm trên, Faraday đã rút ra những kết luận rằng:

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 tỷ 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.

♠ Định luật Lenz về hiện tượng cảm ứng điện từ

Cùng thời với nhà khoa học Faraday có Heinrich Lenz cũng đã làm thí nghiệm và rút ra được định luật tổng quát giúp xác định chiều của dòng điện cảm ứng. Và các định luật này được đặt theo tên của ông. Định luật Lenz. Nội dung của 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.

Điều này có nghĩa là khi từ thông qua mạch kín tăng thì từ trường cảm ứng sinh ra sẽ chống lại sự tăng của từ thông. Khi đó từ trường cảm ứng sẽ ngược chiều với từ trường ngoài và ngược lại.

Nếu sử dụng định luật Lenz vào thí nghiệm của Faraday thì chúng ta có thể rút ra nhận xét như sau: dòng điện cảm ứng bao giờ cũng có tác dụng chống lại sự dịch chuyển của thanh nam châm. Do đó để dịch chuyển được thanh nam châm thì ta phải tốn công nhất định và công này chính là điện năng của dòng điện cảm ứng. 

♠ Các định luật cơ bản khác 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. 

4. Current Transformer – Thiết bị ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ

Current Transformer hay còn gọi là bộ chuyển đổi dòng điện được sử dụng nhiều trong công nghiệp. Thiết bị này còn được gọi với tên khác là CT dòng. Đây là thiết bị ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ để đo độ lớn của dòng điện chạy qua trong mạch. 

Như hình trên, chúng ta có thể dễ dàng hình dung về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của CT dòng. Nếu đối chiếu với thí nghiệm của Faraday thì lúc thanh nâm châm được thay thế bằng cuộn dây có dòng điện đi qua ống. Do đó khi dòng điện chạy qua mạch càng lớn thì dòng điện cảm ứng càng lớn và ngược lại. Dựa vào nguyên lý này, các CT dòng sẽ điều chỉnh số vòng dây quấn sao cho thu được dòng điện ở ngõ ra theo yêu cầu. Một số loại CT dòng thường gặp như: 100/5A, 200/1A, 500/5A, 1000/5A, 1600/5A… 

Ngoài ra trên thị trường hiện nay còn có một loại CT dòng được tích hợp thêm mạch chuyển đổi analog. Mục đích là để đổi tín hiệu 1A, 5A ở ngõ ra về dạng 4-20mA. Đó chính là loại biến dòng analog ngõ ra 4-20mA. Các loại biến dòng analog hay dùng như: 100A/4-20mA, 300A/4-20mA, 500A/4-20mA….

5. Ampe kìm – Sử dụng hiện tượng cảm ứng điện từ để đo dòng điện

Một thiết bị khác cũng ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ chính là Apme kìm. Có lẽ thiết bị này sẽ quen thuộc với chúng ta hơn. Ampe kìm là thiết bị để đo các thông số của điện như: điện áp, dòng điện, điện trở, tụ điện, đo ngắn mạch, đo tần số…. Chúng đo được cả điện AC và DC. Đối với các đồng hồ Apme kế thông thường, chúng ta rất khó khăn để đo dòng điện. Vì nguyên tắc đo dòng điện là phải đo nối tiếp. Còn đo điện áp thì đo song song. Do đó các nhà sản xuất đã ứng dụng nguyên lý cảm ứng điện từ để tạo ra Ampe kìm.

Cũng tương tự như CT dòng, Ampe kìm cũng ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ để đo dòng điện. Dựa vào hình trên, chúng ta có thể thấy nguyên lý làm việc của nó. Bên trong nó còn có các khối chức năng để tính toán và hiển thị số lên màn hình. Tuy nhiên chúng ta chỉ quan tâm nguyên lý hoạt động của nó. Khi sử dụng, chúng ta sẽ kẹp vào dây điện cần đo dòng. Khi đó bài toán sẽ quay trở lại giống như thí nghiệm mà Faraday đã thực hiện. Và dây điện sẽ thay thế cho thanh nam châm. Dòng điện chạy qua càng lớn thì số hiển thị trên màn hình lớn và ngược lại.

6. Các ứng dụng khác của cảm ứng điện từ trong đời sống

 Ngoài ra, hien tuong cam ung dien tu còn được ứng dụng trong các lĩnh vực khác như: y tế, khoa học, công nghiệp. Một số ứng dụng cơ bản như: máy phát điện, tàu điện ngầm, máy chụp MRI, máy bơm…

Như vậy có thể nói rằng trong tất cả các lĩnh vực trong đời sống của chúng ta đều xuất phát từ những hiện tượng vật lý. Từ những kiến thức đã được học, các bạn có thể vận dụng vào cuộc sống. Hy vọng qua bài chia sẻ ngắn này sẽ giúp cho các bạn ôn lại kiến thức vật lý cơ bản và hiểu rõ hơn các ứng dụng thực tế của vật lý.

5

/

5

(

5

bình chọn

)

Khái Niệm Cơ Bản Về Hiện Tượng Cảm Ứng Điện Từ Là Gì?

Trong vật lý lớp 11, cảm ứng điện từ là bài học ở các chương trình phổ thông. Định nghĩa về hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? Trong bài viết này, chúng ta cùng tìm hiểu lý thuyết về hiện tượng vật lý này.

Nhiều người thường gọi từ thông là thông lượng từ trường. Đây là một đại lượng cơ bản trong vật lý. Từ thông đặc trưng cho “lượng” từ trường khi đi qua một giới hạn tiết diện, bởi vì một đường cong kín.

Định nghĩa hiện tượng cảm ứng điện từ là gì?

Tìm hiểu về hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? – Hiện tượng này có sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín, mạch đó bị biến đổi khi từ thông đi qua.

Suất điện động cảm ứng trong mạch điện kín là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng.

Tóm lại hiện tượng cảm ứng điện từ được xem là một trong những hiện tượng quan trọng của vật lý. Hiện tượng này đã góp phần đưa nền văn minh của nhân loại bước sang một giai đoạn mới, đó là giai đoạn sử dụng năng lượng điện.

Các định luật vật lý về hiện tượng cảm ứng điện từ

* Thí nghiệm Faraday

Khi lấy một cuộn dây, mắc nối tiếp với một điện kế G, tạo thành mạch kín. Phía trên ống dây hãy đặt một thanh nam châm 2 cực Bắc – Nam. Từ thí nghiệm của Faraday rút ra được kết luận sau:

– Nguyên nhân sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín đó, từ thông gửi qua mạch kín biến đổi theo thời gian.

– Từ thông gửi qua mạch kín biến đổi, dòng điện cảm ứng chỉ tồn tại trong một thời gian.

– Cường độ của dòng điện cảm ứng sẽ tỉ lệ thuận với tốc độ biến đổi của thông lượng từ trường (từ thông).

– Chiều di chuyển của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào sự tăng hay giảm của từ thông khi gửi qua mạch.

Định luật: Độ lớn của εc tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông gửi qua mạch.

– εc : Suất điện động cảm ứng (đơn vị V)

* Ðịnh luật Lenz

– Định luật Lenz được dùng để xác định chiều của dòng cảm ứng.

– Dòng điện cảm ứng theo chiều sao cho từ trường của nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó.

Khi từ thông di chuyển qua mạch tăng lên, từ trường cảm ứng sinh ra, có tác dụng hạn chế sự tăng của từ thông: từ trường ngoài sẽ ngược chiều với từ trường cảm ứng. Nếu từ thông qua mạch giảm, cùng với 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 ngoài sẽ cùng chiều với từ trường cảm ứng.

Do đó, theo định luật Lenz, dòng điện cảm ứng có tác dụng chống lại sự dịch chuyển của các thanh nam châm. Thế nên, ta phải tốn công để dịch chuyển thanh nam châm. Chính từ công mà ta tốn sẽ biến thành điện năng của dòng điện cảm ứng.

Thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ

Từ việc tìm hiểu về định nghĩa hiện tượng cảm ứng điện từ, để hiểu rõ hơn về hiện tượng này, bạn tham khảo thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ như sau:

– Để tạo ra dòng điện trong cuộn dây dẫn kín, bạn cần áp dụng nhiều cách với nam châm.

– Dòng điện cảm ứng là khi từ trường sinh ra dòng điện một hiện tượng cảm ứng điện từ. Dòng điện cảm ứng điện từ là hiện tượng này xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Như vậy ở bài viết trên, bạn sẽ hiểu về “hiện tượng cảm ứng điện từ là gì?”, cùng với các định luật về cảm ứng điện từ. Bạn có thể tham khảo để có bổ sung thêm thông tin mà mình đang quan tâm.

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!

Bạn đang xem bài viết Hiện Tượng Cảm Ứng Điện Từ trên website Tvzoneplus.com. 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. Chúc bạn một ngày tốt lành!