Lý thuyết Từ thông. Cảm ứng điện từ hay, chi tiết nhất - Vật Lí lớp 11
Lý thuyết Từ thông. Cảm ứng điện từ hay, chi tiết nhất
Tài liệu Lý thuyết Từ thông. Cảm ứng điện từ hay, chi tiết nhất Vật Lí lớp 11 sẽ tóm tắt kiến thức trọng tâm về Từ thông. Cảm ứng điện từ từ đó giúp học sinh ôn tập để nắm vứng kiến thức môn Vật Lí lớp 11.
A. Tóm tắt lý thuyết
1. Từ thông
a) Định nghĩa
- Xét khung dây dẫn (C) phẳng kín, có diện tích bề mặt S, đặt trong vùng không gian có từ trường đều B→
Gọi n→ là vectơ pháp tuyến dương của khung dây
- Số đường sức từ xuyên qua một mạch kín (C) gọi là từ thông: Φ = BScosα
Với α là góc tạo bởi pháp tuyến n→ và B→
- Đặc biệt, từ thông là đại lượng đại số (có thể dương, âm hoặc bằng 0)
+ Nếu α nhọn thì cosα > 0 ⇒ Φ > 0
+ Nếu α tù thì cosα < 0 ⇒ Φ < 0
+ Nếu α = 0 thì cosα = 1 ⇒ Φ = BS
+ Nếu α = 900 thì cosα = 0 ⇒ Φ = 0
b) Đơn vị từ thông
Trong hệ SI, đơn vị từ thông là vêbe (Wb)
1Wb = 1T.1m2
Chú ý: Từ thông qua N vòng dây: Φ = NBScosα
2. Hiện tượng cảm ứng điện từ
a) Thí nghiệm
∗ Thí nghiệm 1: Cho nam châm dịch chuyển lại gần vòng dây kín (C) ta thấy trong mạch kín (C) xuất hiện dòng điện,
∗ Thí nghiệm 2: 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.
∗ Thí nghiệm 3: Giữ cho nam châm đứng yên và dịch chuyển mạch kín (C) ta cũng thu được kết quả tương tự.
∗ Thí nghiệm 4: 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.
b) Kết luận
- Từ thông qua mạch kín (C) biến thiên. Khi một trong các đại lượng B, S hoặc α thay đổi thì từ thông Φ biến thiên.
- 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 xuất hiện dòng điện cảm ứng trong (C) 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.
c) Ứng dụng
3. Định luật Len-xơ về chiều 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.
- Khi từ thông qua (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.
4. Dòng điện Fu-cô
a) Thí nghiệm 1
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.
b) Thí nghiệm 2
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 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.
c) Giải thích
- 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 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.
d) Tính chất và công dụng của dòng Fu-cô
- Mọi khối kim loại chuyển động trong từ trường đều chịu tác dụng của những lực hãm điện từ. Tính chất này được ứng dụng trong các bộ phanh điện từ của những ô tô hạng nặng.
- Dòng điện Fu-cô gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun - Len-xơ trong khối kim loại đặt trong từ trường biến thiên. Tính chất này được ứng dụng trong các lò cảm ứng để nung nóng kim loại.
- Trong nhiều trường hợp, dòng điện Fu-cô gây nên những tổn hao năng lượng vô ích. Để giảm tác dụng của dòng Fu-cô, người ta có thể tăng điện trở của khối kim loại.
