- Có ý thức tự giâc trong học tập
5. Hiện tượng cảm ứng điện từ Mục tiíu:
Mục tiíu:
- Biết vă giải thích được khâi niệm cảm ứng điện từ - Âp dụng giải băi tập cơ bản về cảm ứng điện từ
- Có ý thức tự giâc trong học tập
5.1. Từ thơng
Tích của cường độ từ cảm xun qua vng góc với mặt phẳng S, đó gọi lă thơng lượng từ trường hay từ thông qua mặt S, ký hiệu lă
(3.9)
Nếu cảm ứng từ B đặt xiín 1 góc so với mặt phẳng S, hình chiếu của vectơ B lín phương vng góc với mặt S lă Bn
cos .
BBn = Bn =
với lă góc hợp bởi đường sức vă phương vng góc với mặt phẳng S. Từ đó: Từ đó: (3.10) Đơn vị: = . = .2 m2 =V.s=Wb m s V S B Hình 3.8: Từ thơng
5.2. Cơng của lực điện từ
Hình 3.9: Cơng của lực điện từ
Như hình minh hoạ, dưới tâc dụng của lực từ F, thanh dẫn mang dịng điín I di chuyển một đoạn lă r. Lực tâc động gđy chuyển động sẽ sinh công.
Công A = F .r (3.11)
Mă F = B.I.l suy ra: A = B.I.(l.r) = B.I.(SMNPQ) = I.Ф với Ф lă từ thông quĩt qua mặt SMNPQ. = Bn.S = B.S.cos F Bn B S B. =
Phât biểu: “Công của lực điín từ bằng tích số cường độ dịng điín I trong thanh dẫn vă từ thông Ф do thanh dẫn quĩt ngang qua”.
5.3. Hiện tượng cảm ứng điện từ Thí nghiệm: Thí nghiệm:
Lấy một ống dđy điện (gồm nhiều vòng) mắc nối tiếp với một điện kế G thănh một mạch kín.
Phía trín ống dđy ta đặt một thanh nam chđm có hai cực lă cực Bắc (N) vă cực Nam (S). Thí nghiệm chứng tỏ :
Nếu di chuyển thanh nam chđm văo trong ống dđy, kin của điện kế G bị lệch đi. Điều đó chứng tỏ trong ống dđy xuất hiện một dòng điện. Dịng điện đó gọi lă dịng cảm ứng,IC
Hình 3.10: Hiện tượng cảm ứng điện từ
Nếu rút thanh nam chđm ra xa khỏi ống dđy thì kim điện kế G lệch theo chiều ngược lại. Điều đó chứng tỏ lă dòng điện cảm ứng đổi chiều.
Nếu đang dịch chuyển nam chđm bỗng đột ngột dừng lại, điện kế G nhanh chóng về 0 (IC = 0). Chứng tỏ, dòng cảm ứng mất nhanh.
Nếu thay nam chđm bằng một ống dđy có dịng điện chạy qua, rồi tiến hănh câc thí nghiệm như trín, ta cũng có những kết quả tưuơng tự.
Phât biểu định luật (định luật Lenz) :
“Dịng điện cảm ứng phải có chiều sao cho từ trường (từ thơng) do nó sinh ra có tâc dụng chống lại sự biến thiín từ thơng đê sinh ra nó”
Giải thích:
- Khi nam chđm (cực Bắc) di chuyển văo trong ống dđy thì do nam chđm gửi có chiều từ trín xuống dưới tăng lín, trong vịng dđy xuất hiện dịng điện cảm ứng. Theo định luật Lenz, dòng điện cảm ứng IC sẽ sinh ra từ trường
'
B
phải ngược chiều với từ trường B
của nam chđm. Vì vậy, B'
phải hướng từ dưới lín trín, có chiều như hình vẽ.
- Trong trường hợp khi ta đưa nam chđm ra xa ống dđy, từ trường
B
do nam chđm gởi đến ống dđy đang giảm. Trong ống dđy xuất hiện dòng điện cảm ứng. Để chống lại sự giảm của cảm ứng từ B
thì ống dđy sẽ sinh ra một cảm ứng từ B'
cùng chiều với B
. Do đó, chiều dịng điện được xâc định như hình vẽ.
Hình 3.11: Thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ
5.4. Sức điện động cảm ứng
Giả sử có vịng dđy với từ thơng sun qua lă
Quy ước chiều dương cho vòng dđy như sau : vặn cho câi mở nút chai tiến theo chiều của đường sức, chiều quay của cân mở nút chai sẽ lă chiều dương của vòng.
Với quy ước đó, sức điện động cảm ứng trong vịng dđy khi có từ thơng biến thiín được xâc định theo cơng thức:
dt d e=
(3.12) Hoặc theo công thức gần đúng:
t e − = (3.13)
Trong đó : : lă số gia biến thiín từ thơng trong thời gian t
Nghĩa lă: “sức điện động cảm ứng xuất hiện trong vịng dđy bằng tốc độ biến thiín từ thơng qua nó, nhưng ngược dấu”
Dấu “-” thể hiện sức điện động cảm ứng ln ln có xu hướng chống lại sự biến thiín từ thơng.
Đơn vị : e (V), (Wb), t (s)
Giả sử có một dđy dẫn thẳng dăi l, chuyển động trong từ trường đều có từ cảm B với tốc độ v vng góc với đường sức như hình vẽ
Ta coi dđy dẫn được khĩp kín qua một vịng lớn với cạnh đối diện với dđy dẫn nằm ở vị trí có cường độ từ cảm B = 0
Như vậy, từ thơng qua vịng kín chứa dđy dẫn biến thiín một lượng :
t v l B b l B S B = = = . . . . . .
Trong dđy dẫn sẽ xuất hiện sức điện động cảm ứng có trị số : (3.14)
v l B e= ..
Đơn vị: e (V), B(T), l (m), v (m/s)
“sức điện động cảm ứng trong dđy dẫn thẳng chuyển động vng góc với đường sức từ, tỷ lệ với cường độ từ cảm B, chiều dăi dđy dẫn l nằm trong từ trường vă tốc độ chuyển động v của dđy dẫn”
+ Quy tắc băn tay phải:
Chiều của sức điện động được xâc định bằng quy tắc băn tay phải : “cho đường sức đđm văo lịng băn tay, ngón câi doêi ra theo chiều chuyển động của dđy dẫn thì chiều chuyển động của bốn ngón tay cịn lại lă chiều của sức điện động cảm ứng”
Hình 3.12: chiệu của sức điện động cảm ứng
Trong trường hợp dđy dẫn chuyển động xiín góc với đường sức từ,
( ) 0
90,v ,v
B
Hình 3.13: quy tắc băn tay phải Ta phđn v
lăm hai thănh phần:
- Thănh phần // với B
- Thănh phần vng góc với B
gọi lă thănh phần phâp tuyến vn lă Nguyín nhđn gđy ra sức điện động cảm ứng.
(3.15) sin . . . . .lv Blv B e= n = B n v t v v e d