Cập nhật nội dung chi tiết về Từ Trường Là Gì, Đường Sức Từ, Điện Trường Và Các Ứng Dụng mới nhất trên website Sieuphampanorama.com. Hy vọng thông tin trong bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu ngoài mong đợi của bạn, chúng tôi sẽ làm việc thường xuyên để cập nhật nội dung mới nhằm giúp bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất.
Từ trường là gì?
Từ trường là môi trường vật chất đặc biệt, bao quanh các hạt mang điện tích, có sự chuyển động như nam châm, dòng điện,…Nó gây ra lực từ, tác động lên vật mang từ tính đặt trong nó.
Tính chất cơ bản nhất của từ trường đó chính là tác dụng lực từ lên nam châm hoặc lên dòng điện đặt trong nó. Vậy từ trường không tồn tại ở đâu? Từ trường sẽ không tồn tại ở xung quanh các điện tích đứng yên.
Từ trường không thể nhìn bằng mắt thường, nên cách nhận biết từ trường cũng không hề đơn giản. Để kiểm tra từ trường có tồn tại xung quanh một vật hay không thì bạn hãy thử bằng cách đưa vật đó tới gần một vật có tính từ. Hiện nay, mọi người thường sử dụng nam châm để xác định. Kim nam châm luôn ở trạng thái cân bằng theo hướng N-B, nếu có từ trường nó sẽ bị lệch hướng, nên người dùng dễ dàng nhận biết.
Hiểu một cách đơn giản nhất, từ trường là môi trường vật chất bao quanh các hạt mang điện và có sự chuyển động. Từ trường sẽ gây ra lực từ tác dụng lên vật khi có từ tính đặt trong nó. Để hiểu rõ hơn chúng tôi sẽ lấy một số ví dụ để bạn hiểu rõ hơn đó là:
Hai nam châm sẽ hút nhau khi chúng đặt trong vùng từ trường của nhau
Lực của từ trường tác dụng xuyên qua không gian
Tương tác từ giữa hai dòng điện song song cùng chiều sẽ hút nhau và đẩy nhau khi chúng ngược chiều.
Từ trường đều là gì?
Là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mọi thời điểm. Các đường sức từ là đường thẳng song song, cùng chiều và chúng cách đều nhau. Từ trường đều có thể được tạo ra giữa 2 cực của nam châm hình chữ U.
Ngoài các câu hỏi về từ trường, từ trường đều, có rất nhiều khách hàng thắc mắc về khái niệm từ trường tĩnh. Hiện nay con người chưa tìm ra được từ trường tĩnh nên chúng không có khái niệm nào cả. Từ trường do nam châm vĩnh cửu đứng yên sinh ra là từ trường xoáy.
Cảm ứng từ là gì?
Định nghĩa cảm ứng từ là đại lượng vật lý, tượng trưng cho từ trường về phương diện tác dụng của lực từ. Nói cách khác, cảm ứng từ là đại lượng diễn tả độ lớn của từ trường, đơn vị cảm ứng từ là tesla (T).
Vectơ cảm ứng từ có phương tiếp tuyến với đường sức từ tạo thời điểm đó thì chúng có chiều hướng từ cực nam sang cực bắc của nam châm đặt lên nó.
Cảm ứng điện từ là gì?
Cảm ứng điện từ là hiện tượng được hình thành một suất điện động (điện áp) trên một vật dẫn khi vật đó đặt trong một từ trường biến thiên. Năm 1831, Michael Faraday đã chứng minh qua thí nghiệm rằng từ trường có thể sinh ra được dòng điện. Khi cho từ thông gửi qua một mạch kín thay đổi thì trong mạch sẽ xuất hiện dòng điện. Dòng điện đó được gọi là dòng điện cảm ứng, hiện tượng đó được gọi là cảm ứng điện từ.
Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường sẽ luôn tiếp tuyến với đường sức tại điểm đó và chúng có cùng chiều với từ trường.
Điện trường là gì?
Môi trường xung quanh các điện tích có tồn tại một lực tĩnh điện được gọi là điện trường.
Đường sức từ là gì?
Đường sức từ là đường cong kín hoặc thẳng, dài vô hạn nhưng không cắt nhau khi vẽ trong không gian xung quanh nam châm hoặc điện. Quy ước của đường sức từ luôn là chiều đi ra từ cực bắc và đi vào từ cực nam của một nam châm tại điểm mà bạn xét.
Ứng dụng của từ trường
Từ trường được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, cụ thể:
Máy điện quay như máy phát điện, động cơ điện hay một số thiết bị tương tự.
Máy điện tĩnh như tụ điện, máy biến áp
Dụng cụ đo đạc, thăm dò tín hiệu, phát tín hiệu dùng từ trường như micro, loa, bộ phận cảm biến đo độ rung,…
Dụng cụ ứng dụng lực hút sắt của từ trường như nam châm điện trong cần cẩu sắt, cuộn dây rơ le,..
Ứng dụng trong việc sử dụng lực cản và lực đẩy của từ trường với các vật di chuyển động như đêm từ trường trong xe lửa cao tốc, bộ cản dịu trong đồng hồ đo đồ đặc,…
Gửi đánh giá
Bài 3. Điện Trường Và Cường Độ Điện Trường. Đường Sức Điện
BÀI 3: Tiết 3-4 : ĐIỆN TRƯỜNG VÀ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN .
TRƯỜNG THPT NGUYỄN TRÃI TỔ : LÍ – KCNCÁC BƯỚC LÊN LỚP
I. KIỂM TRA BÀI CŨ II. NỘI DUNG BÀI MỚI III.CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ. I. KIỂM TRA BÀI CŨ .Phát biểu và viết biểu thức định luật Cu-Lông ? Biểu diễn bằng hình vẽ cho sự tương tác của hai điện tích cùng dấu và khác dấu ? D. Không so sánh được II. NỘI DUNG BÀI MỚI 1. ĐIỆN TRƯỜNG a. Môi trường tương tác điện : Môi trường đó là điện trường b. Điện trường + Định nghĩa : SGK. + Tính chất : Tác dụng lực lên các điện tích khác đặt trong nó . 2.CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG a. khái niêm : là đại lượng đặc trưng cho sự mạch hay yếu của điện trường tại một điểm . A. KIẾN THỨC CƠ BẢN (ghi bảng )
d. Đơn vị : E (V/m ) e. Cường độ điện trường của một điện tích điểm + Điểm đặt : Tại M (tại điểm đang xét ) + Phương : là đường thẳng OM. + Chiều: f. Nguyên lí chồng chất điện trường
3. ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN a. Hình ảnh các đường sức : Hình 3.5 b. Định nghĩa : là đường có hướng vẽ trong điện trường sao cho hướng của tiếp tuyến tại bất kì điểm nào trên đường này đều trùng với hướng của véctơ cđđt tai điểm đó c. Hình dạng đường sức của một số điện trường d. Các đặc điểm của đường sức + Qua mỗi điểm của điện trường chỉ có một đường sức điện + Chiều của đường sức là chiều của vectơ cđđt + Các đường sức không khép kín , nó đi ra từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm + Nơi các đường sức điện thưa : điện trường yếu + Nơi các đường sức điện dày (sát nhau ): điện trường mạch e. Điện trường đều + Định nghĩa : Có hướng và độ lớn bằng nhau tại mọi điểm + Đặc điểm : Có các đường sức là những đường thẳng song và cách đều nhau . B. HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH. 1. ĐIỆN TRƯỜNG
a. Môi trường tương tác điện : C1 :Xem hình vẽ sau : Nếu hút hết không khí ra thì lực hút giữa hai quả cầu sẽ như thế nào ?
b. Điện trường :
.
B. Chiều của đường sức là chiều của véc tơ cường độ điện trường .
C. Đường sức của điện trường tĩnh là đường cong không khép kín .
D. Qua bất kì điểm nào trong điện trường ta có thể vẽ được một hoặc nhiều đường sức . Câu 3 : Phát biểu nào sau đây là sai ? Câu 4: Một điện tích thử q đặt tại điểm có cường độ điện trường 0,16 V/m . Độ lớn của điện tích thử q là Câu 5: Cho hai điện tích q1 = 8.10-6C , q2 = – 8.10-6 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 6 cm trong không khí . Cường độ điện trường do hai điện tích gây ra tại trung điểm của AB là
Giải Bài Tập Trang 20, 21 Sgk Vật Lý Lớp 11: Điện Trường Và Cường Độ Điện Trường, Đường Sức Điện
Giải bài tập môn Vật lý lớp 11
Giải bài tập Vật lý lớp 11: Điện trường và cường độ điện trường, đường sức điện
Giải bài tập trang 20, 21 SGK Vật lý lớp 11: Điện trường và cường độ điện trường, đường sức điện. Lời giải hay bài tập Vật Lý lớp 11 này sẽ giúp bạn nắm được những kiến thức cơ bản của bài học, từ đó hướng dẫn vận dụng những kiến thức đã học được vào giải các bài tập. Mời các bạn tham khảo.
Tóm tắt kiến thức cơ bản: Điện trường và cường độ điện trường, đường sức điện
1. Điện trường
a) Môi trường truyền tương tác điện: Giả sử ta đặt hai quả cầu điện tích trái dấu trong một bình kín rồi hút hết không khí ra. Ta đã biết, lực hút của hai quả cầu không những yếu đi mà lại mạnh lên. Như vậy phải có một môi trường nào đó truyền tương tác điện giữa hai quả cầu. Môi trường đó là điện trường.
b) Điện trường
Điện trường là môi trường (dạng vật chất) bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích.
Điện trường tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó.
Nơi nào có điện tích thì xung quanh điện tích đó có điện trường.
Một điện tích Q nằm tại một điểm trong không gian sẽ gây ra xung quanh nó một điện trường. Một điện tích q nằm trong điện trường đó sẽ bị Q tác dụng một lực điện và ngược lại, q cũng tác dụng lên Q một lực đối (hình 3.1).
2. Cường độ điện trường
a) Khái niệm cường độ điện trường: Giả sử có một điện tích điểm Q nằm tại điểm O. Điện tích này tạo ra một điện trường xung quanh nó. Để nghiên cứu điện trường của Q tại điểm M, ta đặt tại đó một điện tích điểm q, gọi là điện tích thử và xét lực điện tác dụng lên q (Hình 3.1). Theo định luật Cu – lông, q càng nằm xa Q thì lực điện càng nhỏ. Ta nói điện trường tại các điểm càng xa Q càng yếu. Vì thế cần phải xây dựng một khái niệm đặc trưng cho sự mạnh, yếu của điện trường tại một điểm. Khái niệm đó là cường độ điện trường.
b) Định nghĩa.
Thực nghiệm chứng tỏ rằng lần lượt các điện tích thử q1, q2,…khác nhau tại một điểm thì:
Ta có thể thấy độ lớn của lực điện tác dụng lên điện tích thử q = +1C để đặc trưng cho cường độ điện trường tại điểm mà ta xét. Tuy nhiên độ lớn F của lực điện tỉ lệ thuận với q, nên thương số F/q chính là độ lớn của lực điện tác dụng lên điện tích 1C. Do đó, ta sẽ lấy thương số này làm số đo của cường độ điện trường.
c) Vectơ cường độ điện trường
Vì lực F là đại lượng vectơ, còn điện tích q là đại lượng vô hướng, nên cường độ điện trường E cũng là một đại lượng vectơ.
Cường độ điện trường được biểu diễn bằng một vectơ gọi là vectơ cường độ điện trường. Từ công thức
Phương và chiều trùng với phương và chiều của lực điện tác dụng lên điện tích thử q dương.
Chiều dài (môđun) biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường theo một tỉ lệ xích nào đó.
d) Đơn vị đo cường độ điện trường: Đơn vị đo cường độ điện trường là Vôn trên mét (kí hiệu là V/m).
e) Công thức tính cường độ điện trường tại một điện tích điểm
Công thức tính cường độ điện trường tại một điện tích điểm Q:
f) Nguyên lí chồng chất điện trường
Giả sử có hai điện tích điểm Q1 và Q2 gây ra tại điểm M hai vectơ cường độ điện trường
Nguyên lí chồng chất điện trường: Các điện trường E1 và E2 đồng thời tác dụng lực điện lên điện tích q một cách độc lập với nhau. Cường độ điện trường tại một điểm bằng tổng hợp của
Các vectơ cường độ điện trường tại một điểm được tổng hợp theo quy tắc hình bình hành.
3. Đường sức điện
a) Hình ảnh các đường sức điện: Người ta chứng minh được rằng, các hạt nhỏ đã bị nhiễm điện và nằm dọc theo phương của lực điện. Tập hợp các hạt nhỏ sẽ nằm dọc theo những đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm nằm theo phương của vectơ cường độ điện trường tại đó. Mỗi đường đó gọi là một đường sức điện.
b) Định nghĩa: Đường sức điện là đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó là giá của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó. Nói cách khác, đường sức điện là đường mà lực điện tác dụng dọc theo nó.
c) Các đặc điểm của đường sức điện
Qua mỗi điểm trong điện trường có một và chỉ một đường sức điện mà thôi.
Đường sức điện là những đường có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó.
Đường sức điện của điện trường tĩnh điện là đường không khép kín. Nó đi ra điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm.
Tuy các đường sức từ là dày đặc nhưng người ta chỉ vẽ một số ít đường theo quy tắc sau: Số đường sức đi qua một điện tích nhất định đặt vuông góc với đường sức điện tại điểm mà ta xét thì tỉ lệ với cường độ điện trường tại điểm đó.
d) Điện trường đều
Điện trường đều là điện trường mà vectơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều có cùng phương, cùng chiều, và cùng độ lớn; đường sức điện là những đường thẳng song song cách đều.
Điện trường trong một điện môi đồng chất nằm ở giữa hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và điện tích bằng nhau, trái dấu là một điện trường đều
Trả lời: Điện trường là một môi trường (dạng vật chất) truyền tương tác điện. Điện trường bao quanh điện tích, do điện tích sinh ra và gắn liền với điện tích.
Câu 2. Cường độ điện trường là gì? Nó được xác định như thế nào? Đơn vị cường độ điện trường là gì? Trả lời:
Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó.
Cường độ điện trường tại một điểm được xác định bằng thương số giữa cường độ lực điện F tác dụng lên một điện tích thử q đặt tại điểm đó và độ lớn của q: E = F/q
Đơn vị của cường độ điện trường là v/m.
Câu 3. Vectơ cường độ điện trường là gì? Nêu những đặc điểm của vectơ điện trường tại một điểm. Trả lời:
Cường độ điện trường là đại lượng có hướng (cùng hướng với lực điện tác dụng lên điện tích thử dương đặt tại điểm khảo sát) nên được biểu diễn bằng vectơ gọi là vectơ cường độ điện trường.
Vectơ cường độ điện trường E tại một điểm có:
Phương và chiều của lực tác dụng lên điện tích thử dương đặt tại điểm đó.
Chiều dài (môđun) biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường theo tỉ lệ xích nào đó.
Câu 4: Viết công thức tính và nêu những đặc điểm của cường độ điện trường của một điện tích điểm. Trả lời:
Công thức:
Đặc điểm: Vectơ cường độ điện trường của một điện tích Q gây tại một điểm M nào đó chỉ phụ thuộc vào bản thân điện tích Q (dấu và độ lớn) và vị trí điểm M mà không phụ thuộc vào điện tích thử đặt tại điểm M.
Câu 5: Cường độ điện trường của một hệ điện tích điểm được xác định như thế nào?
Trả lời: Cường độ điện trường của một hệ điện tích điểm xác định dựa trên nguyên lí chồng chất điện trường. Có thể thực hiện các bước như sau:
Vectơ cường độ điện trường do từng điện tích gây ra tại điểm khảo sát (gọi là các vectơ cường độ điện trường thành phần).
Dùng quy tắc hình bình hành lần lượt cộng tất cả các vectơ cường độ điện trường thành phần để tìm vectơ tổng. Vectơ đó chính là cường độ điện trường tổng hợp do hệ điện tích gây ra tại điểm khảo sát.
Câu 6: Phát biểu nguyên lí chồng chất các điện trường.
Trả lời: Vectơ cường độ điện trường tổng hợp do một hệ điện tích điểm gây ra tại một điểm nào đó bằng tổng tất cả các vectơ cường độ điện trường do từng điện tích điểm gây ra tại đó.
Câu 7. Nêu định nghĩa và các đặc điểm của đường sức điện. Trả lời:
Định nghĩa đường sức điện: Đường sức điện là đường mà tiếp tuyến tại mồi điểm của nó là giá của một vectơ điện trường tại điểm đó.
Các đặc điểm của đường sức điện:
Qua mỗi điểm trong điện trường có một đường sức điện và chỉ một mà thôi.
Đường sức điện của điện trường tĩnh điện là đường không khép kín. Nó đi ra từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm, hoặc đi từ một điện tích ra vô cùng.
Ở chỗ cường độ điện trường lớn thì các đường sức điện sẽ mau (dày), còn ở chỗ cường độ điện trường nhỏ thì các đường sức điện sẽ thưa.
Câu 8: Điện trường đều là gì?
Trả lời: Điện trường đều là điện trường có vectơ điện trường tại mọi điểm đều có cùng phương, chiều và độ lớn; đường sức điện là những đường thẳng song song cách đều.
Trả lời:
Trả lời: Chọn D. Đơn vị cường độ điện trường là vôn trên mét (V/m)
Câu 11. Tính cường độ điện trường và vẽ vectơ điện trường do một điện tích điểm +4.10-8C gây ra tại một điểm cách nó 5cm trong một môi trường có hằng số điện môi là 2.
Ta có 3 V/m.
Câu 12. Hai điện tích điểm q1 = +3.10-8C và q2 = -4.10-8C được đặt cách nhau 10cm trong không khí. Hãy tìm các điểm mà tại đó cường độ điện trường băng không. Tại các điểm đó có điện trường hay không?
Điện tích điểm q 1 = 3.10-8C đặt tại điểm A, q 2 = -4.10-8 C đặt tại điểm B, AB = 10cm.
Gọi C là điểm mà tại đó cường độ điện trường bằng không.
Gọi 1 và q 2 tại C.Tại đó
Đặt AN = l, AC = x, ta có:
Trả lời:
Ngoài ra còn phải kể tất cả các điểm nằm rất xa q 1 và q 2. Tại điểm C và các điểm này thì cường độ điện trường bằng không, tức là không có điện trường.
Câu 13. Hai điện tích điểm A và B cách nhau 5cm trong chân không có hai điện tích q1 = +16.10-8C và q2 = -9.10-8C. Tính cường độ điện trường tổng hợp và vẽ vectơ cường độ điện trường tại điểm C nằm cách A một khoảng 4cm và cách B một khoảng 3cm.
Đặt AC = r 1 và BC = r 2. Gọi 1 và q 2 gây ra ở C (Hình 3.4).
5 V/m (Hướng theo phương AC).
5 V/m (Hướng theo phương CB).
Vì tam giác ABC là tam giác vuông nên hai vectơ
Gọi
Vectơ 0 và có chiều như hình vẽ.
Bài tiếp theo: Giải bài tập SGK Vật lý lớp 11 bài 4: Công của lực
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 đọc nội dung bài viết Từ Trường Là Gì, Đường Sức Từ, Điện Trường Và Các Ứng Dụng trên website Sieuphampanorama.com. Hy vọng một phần nào đó những thông tin mà chúng tôi đã cung cấp là rất hữu ích với bạn. Nếu nội dung bài viết 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!