Hiện Tượng Cảm Ứng Điện Từ Là Gì? Lý Thuyết Về Cảm Ứng Điện Từ

Trong phần học về điện học trong môn Vật Lý THPT, học sinh sẽ được giảng dạy về cảm ứng điện từ – một trong những hiện tượng vật lý quan trọng. Vậy, hiện tượng cảm ứng điện từ có ý nghĩa gì? Công thức tính toán thế nào? Có những ứng dụng gì trong đời sống hàng ngày? Để tăng cường kiến thức, học sinh có thể tham khảo bài viết dưới đây của Marathon Education.

Khái quát về từ thông

Từ thông là gì? Kí hiệu và đơn vị đo

Để giải thích khái niệm từ thông, ta có thể hiểu là số lượng đường sức từ đi qua một bề mặt đóng. Ngoài ra, từ thông còn có thể được xem là tổng số đường sức từ đi qua một vùng bề mặt có kích thước không cố định và theo hướng bất kỳ liên quan đến hướng của từ trường.

Kí hiệu của từ thông được đại diện bằng chữ cái phi (Φ).

Có ba đơn vị đo thông dụng cho từ này: theo hệ SI hoặc CGS. Đơn vị chuẩn quốc tế (SI) của từ là Weber (Wb).

Đơn vị cơ sở là Votl – Giây.

Đơn vị theo hệ CGS là Maxwell.

Công thức tính từ thông

Công thức tính được dẫn xuất từ một đường cong phẳng kín:

Φ = B.S.Cosin(α).

Trong đó:..

\begin{aligned}
&\footnotesize\bull\text{Φ là độ lớn từ thông (đơn vị Wb).}\\
&\footnotesize\bull\text{B là độ lớn cảm ứng từ (đơn vị T).}\\
&\footnotesize\bull\text{S là diện tích bề mặt có đường sức từ đi qua (đơn vị }m^2).\\
&\footnotesize\bull\text{α là góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ }\vec{B} \text{ và vectơ pháp tuyến }\vec{n}\text{ của mặt }\\
&\footnotesize\text{phẳng tiết diện S.}
\end{aligned}

Ý nghĩa của từ thông

Trong trường hợp α = 0, chúng ta có thể sử dụng công thức để tính từ thông Φ = B.S. Nếu S = 1, ta có Φ = B. Từ đó, ta có thể suy ra từ thông bằng số đường sức từ xuyên qua diện tích vuông góc với đường sức.

Đường sức thông qua diện tích S là số đường sức được đặt vuông góc với đường sức.

Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì?

Dòng điện cảm ứng

Michael Faraday, một nhà khoa học người Anh chuyên về Vật lý và Hóa học, đã thực hiện thí nghiệm thành công vào năm 1831 để chứng minh rằng từ trường có thể tạo ra dòng điện. Khi một từ truyền tải được đưa qua một mạch kín và bị thay đổi, một dòng điện sẽ được tạo ra trong mạch đó. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ và dòng điện được tạo ra được gọi là dòng điện cảm ứng.

Từ đó, chúng ta có những định nghĩa sau đây:

Dòng điện từ trường là dòng điện phát sinh khi có sự thay đổi từ truyền qua mạch đóng kín.

Khi một vật dẫn được đặt vào một từ trường biến thiên được gọi là cảm ứng điện từ, sẽ xảy ra hiện tượng tạo ra một suất điện động trên vật dẫn đó.

Suất điện động cảm ứng và định luật Faraday

Trong một mạch điện kín có dòng điện, suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện đó.

Tỷ lệ động cảm ứng điện phản ánh mức độ biến đổi của dòng điện thông qua mạch và thời gian biến đổi tương ứng có mối liên hệ nghịch với tốc độ biến đổi của dòng điện theo quy tắc Faraday.

Công thức tính động cảm ứng điện là:

e_c=\frac{ -\Delta \Phi}{\Delta t}

Kích thước của ec:

|e_c|=\left|\frac{\Delta \Phi}{\Delta t}\right|

Trong đó:..

Ec được định nghĩa là điện thế cảm ứng (V).

ΔΦ = Φ2 – Φ1 biểu thị sự biến đổi của dòng điện chảy qua một mạch với đơn vị là Wb, đó là sự khác nhau giữa hai giá trị của lưu lượng từ trường.

Δt là thời gian giữa các sự biến đổi trong thông tin (s).

Định luật Lenz về cảm ứng điện từ

Khi vật nam châm di chuyển sát vào ống dây, lực từ trường của luồng điện cảm ứng trong ống dây có xu hướng ngăn cản vật nam châm lại gần nó. Tuy nhiên, khi vật nam châm di chuyển ra xa ống dây, lực từ trường của luồng điện cảm ứng có xu hướng ngăn cản vật nam châm ra khỏi nó hơn. Điều này đã được chứng minh qua thí nghiệm.

Định luật Lenz (Len-xơ) được phát hiện bởi một nhà vật lý đồng thời với Faraday, cũng diễn tả nội dung của quy tắc xác định hướng dòng điện cảm ứng trong thí nghiệm này.

Định luật Lenz (Len-xơ) được phát biểu như sau: “Trong mạch kín có dòng điện cảm ứng, chiều dòng điện được đặt sao cho từ trường cảm ứng ngăn chặn sự thay đổi của từ thông ban đầu qua mạch kín”.

Ứng dụng của cảm ứng điện từ trong cuộc sống

Sử dụng công nghệ cảm ứng điện từ trong các lĩnh vực như y tế, công nghiệp, không gian,… Đem lại nhiều tiện ích và hỗ trợ đáng kể cho cuộc sống của con người.

Sử dụng phổ biến hiện tượng này trong nhiều thiết bị điện gia dụng như bếp từ, quạt điện, đèn huỳnh quang, chuông cửa, lò vi sóng,…

Các tác dụng của cảm ứng từ trong cuộc sống cũng như công thức và định nghĩa cơ bản đã được chia sẻ trong bài viết của Trung tâm Giáo dục Marathon. Hy vọng rằng các bạn đã hiểu được kiến thức này sau khi đọc xong. Hãy tham gia khóa học trực tuyến tại Trung tâm Giáo dục Marathon để đạt được kết quả học tập tốt hơn và nâng cao điểm số.