1. Từ thông:
2. Hiện tượng cảm ứng điện từ:
3. Định luật Lenz:
4. Định luật Faraday về suất điện động cảm ứng:
Lenz: Heinrich Friedrich Emil Lenz [1804-1865] là nhà vật lí người Nga học tại trường đại học thuộc thành phố quê hương Dorpat-Estonia. Năm 1836, Ông bắt đầu giảng dạy tại trường đại học St.Petersburg, với chức danh giáo sư . Lenz nghiên cứu về sự dẫn điện và điện từ học. Ông nổi tiếng nhất với “định luật Lenz”: dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra chống lại nguyên do tạo ra sự biến đổi đó. |
I - CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐINAMÔ Ở XE ĐẠP
- Cấu tạo: Nam châm và cuộn dây dẫn
- Hoạt động: Khi quay núm của đinamô thì nam châm quay theo, xuất hiện dòng điện trong cuộn dây làm đèn sáng.
II - DÙNG NAM CHÂM ĐỂ TẠO RA DÒNG ĐIỆN
1. Dùng nam châm vĩnh cửu
Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây dẫn kín khi ta đưa một cực của nam châm lại gần hay ra xa một đầu cuộn dây đó hoặc ngược lại
2. Dùng nam châm điện
Dòng điện xuất hiện ở cuộn dây dẫn kín trong thời gian đóng hoặc ngắt mạch điện của nam châm điện, nghĩa là trong thời gian dòng điện của nam châm điện biến thiên.
III - HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
- Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên, trong cuộn dây xuất hiện dòng điện. Dòng điện đó gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ
- Có thể dùng 2 đèn LED mắc song song ngược chiều vào 2 đầu cuộn dây để phát hiện sự đổi chiều của dòng điện cảm ứng, vì đèn LED chỉ sáng khi dòng điện chạy qua đèn theo 2 chiều xác định.
Sơ đồ tư duy về hiện tượng cảm ứng điện từ - Vật lí 9
Từ thông qua một diện tích S đặt trong từ trường đều: \[\Phi= BScos\alpha \]
Từ thông qua khung dây có N vòng dây: \[\Phi= NBSc{\rm{os}}\alpha \]
Trong đó:
+ \[\Phi \] : từ thông [Wb]
+ B: cảm ứng từ [T]
+ \[\alpha= [\overrightarrow n ,\overrightarrow B ]\]
+ N: số vòng dây
+ Đơn vị: Wb [vêbe]
Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? Một số định luật cơ bản về hiện tượng cảm ứng điện từ lớp 11? Những điều cần lưu ý về thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ? Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ trong cuộc sống như nào?… Đây là những câu hỏi xuất hiện rất nhiều trên diễn dàn hay các hội nhóm social với chủ đề vật lý. Cùng DINHNGHIA.VN tìm hiểu vấn đề này qua bài viết dưới đây nhé!
Lý thuyết về hiện tượng cảm ứng điện từ
Về cảm ứng điện từ, bạn cần nắm được khái niệm từ thông là gì, định nghĩa hiện tượng cảm ứng điện từ là gì cũng như trường hợp hiện tượng này xảy ra khi nào.
Khái niệm từ thông là gì?
Từ thông – còn được gọi là thông lượng từ trường, là một đại lượng cơ bản của vật lý. Từ thông đặc trưng cho “lượng” từ trường đi qua một tiết diện được giới hạn bởi một đường cong kín.
Định nghĩa hiện tượng cảm ứng điện từ là gì?
Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? Đây là hiện tượng với sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín khi từ thông đi qua mạch đó bị biến đổi. Suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín được gọi là suất điện động cảm ứng.
Hiện tượng cảm ứng điện từ được xem là một trong những hiện tượng quan trọng trong vật lý đã góp phần đưa văn minh nhân loại sang một giai đoạn mới – giai đoạn sử dụng năng lượng điện. Và hiện tượng cảm ứng điện từ được phát hiện bởi nhà vật lý Michael Faraday.
Thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ
Từ việc tìm hiểu định nghĩa hiện tượng cảm ứng điện từ, để hiểu rõ hơn hãy đến với thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ như sau:
Sử dụng nhiều cách với nam châm để tạo ra dòng điện trong cuộn dây dẫn kín.
Khi dòng điện được tạo ra với cách đó được gọi là dòng điện cảm ứng. Và hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng được gọi là dòng điện cảm ứng điện từ.
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
Bạn đã nắm được hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? 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.
Một số định luật về hiện tượng cảm ứng điện từ lớp 11
Từ lý thuyết hiện tượng cảm ứng điện từ là gì, dưới đây hãy cùng tìm hiểu một số định luật cơ bản về 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 sẽ xuất hiện suất điện động cảm ứng. Dòng điện cảm ứng sẽ chỉ tồn tại trong thời gian từ thông biến thiên; nếu từ thông ngừng biến đổi thì dòng điện cảm ứng tắt.
Định luật Faraday về cảm ứng điện từ
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]
Để hiểu rõ về định luật Faraday, chúng ta cùng tìm hiểu Thí nghiệm Faraday được minh họa cụ thể dưới đây:
Định luật Lenz về cảm ứng điện từ
Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó. Khi từ thông qua C biến thiên do một chuyển động nào đó thì khi đó 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.
Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều
Từ việc tìm hiểu hiện tượng cảm ứng điện từ là gì, chúng ta cùng khám phá nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều. Dựa vào lý thuyết về hiện tượng cảm ứng điện từ, khi ta cho khung dây quay trong một từ trường đều thì khung dây sẽ xuất hiện suất điện động biến thiên theo quy luật hàm số sin đối với thời gian – Đây chính là quy tắc để tạo ra dòng điện xoay chiều.
Lý thuyết về hiện tượng tự cảm là gì?
Hiện tượng tự cảm có mối quan hệ chặt chẽ trong việc tìm hiểu định nghĩa hiện tượng cảm ứng điện từ là gì. Cùng tìm hiểu về hiện tượng tự cảm nhé!.
Thí nghiệm hiện tượng tự cảm
Giả sử trong mạch điện kín, khi kim điện kế G nằm ở vị trí a nào đó, như dưới hình 12-3 sau đây:
Tìm hiểu suất điện động tự cảm
Hệ số tự cảm là gì?
Những ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ
Từ việc nắm được bản chất hiện tượng cảm ứng điện từ là gì, bạn 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.
Hiện tượng cảm ứng điện tử thường được ứng dụng làm thiết bị gia dụng cũng như các ứng dụng trong công nghiệp. Điển hình như bếp từ, quạt điện, đèn huỳnh quang, lò vi sóng, máy xay, lò nướng, chuông cửa, loa,… Dưới đây là một số ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ vào cuộc sống.
Ứng dụng làm thiết bị gia dụng
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…
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.
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.
Ứng dụng trong công nghiệp
Không chỉ được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị điện dân dụng. Hiện tượng cảm ứng điện từ còn được con người sử dụng vào hoạt động sản xuất công nghiệp, thậm chí còn được sử dụng vào lĩnh vực y học để chữa bệnh cho con người. Dưới đây là một số ứng dụng cụ thể của hiện tượng này trong lĩnh vực công nghiệp
Ứng dụng làm 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.
Ứng dụng 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].
Trên đây là những chia sẻ của DINHNGHIA.VN về hiện tượng cảm ứng điện từ và những ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ trong cuộc sống ngày này. Mong rằng với những thông tin trong bài viết đã giúp bạn hiểu hơn về hiện tượng cảm ứng điện từ là gì và vai trò quan trọng của nó trong cuộc sống