Thiết lập sơ đồ phát triển mạch kiến thức chương "Cảm ứng điện từ"

9. Cấu trúc luận văn

2.2.2. Thiết lập sơ đồ phát triển mạch kiến thức chương "Cảm ứng điện từ"

từ".

Dưới sự chỉ đạo của thầy hướng dẫn khoa học GS -TS Phạm Hữu Tòng, nhóm nghiên cứu chúng tôi đã nghiên cứu chương "Cảm ứng điện từ", từ đó xây dựng sơ đồ tiến trình phát triển mạch kiến thức của chương như sau:

(12). Năng lượng từ trường. (1). Lực Lozenxơ.

(3,4). *(3). Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường.

*(4).Khái niệm từ thông.

(5). Độ lớn suất điện động cảm ứng trong một mạch kín (khung dây) chuyển động trong từ trường.

(6).Sự xuất hiện suất điện động cảm ứng trong mạch kín khi từ thông qua mạch kín biến thiên nói chung. Hiện tượng cảm ứng điện từ. Định luật Lenxơ.

(7). Hiện tượng tự cảm.

(8).Độ lớn của suất điện động tự cảm.

(9).Hệ số tự cảm.

(10).Dòng điện Fucô.

(11).Tác dụng của dòng Fucô.

(2). Sự xuất hiện suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường. Chiều của dòng điện cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường.

Dưới đây là chú thích từng nội dung của kiến thức đã được nêu trong sơ đồ hình 2.2.

1. Lực Lorenxơ.

+ Lực Lorenxơ là lực mà từ trường tác dụng lên một hạt mang điện chuyển động trong nó.

+ Có phương vuông góc với mặt phẳng chứa véc tơ vận tốc của hạt mang điện và véc tơ cảm ứng từ tại điểm khảo sát.

+ Có chiều tuân theo quy tắc sau: Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để cho các đường cảm ứng từ xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay chỉ chiều của véc tơ vận tốc của hạt mang điện chuyển động, khi đó ngón cái choãi ra 900 chỉ chiều của lực Lorenxơ nếu hạt mang điện dương và chỉ chiều ngược lại nếu hạt mang điện âm.

2. Sự xuất hiện suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường. Chiều của dòng điện cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường.

- Khi một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường với vận tốc v 

vuông góc với đoạn dây dẫn và hợp với đường sức từ B

một góc  thì trong đoạn dây dẫn đó xuất hiện một suất điện động được gọi là suất điện động cảm ứng. Nếu nối hai đầu đoạn dây bằng một dây dẫn tạo thành mạch kín thì trong mạch có dòng điện do suất điện động cảm ứng sinh ra được gọi là dòng điện cảm ứng.

- Chiều của dòng điện cảm ứng chạy qua đoạn mạch tuân theo quy tắc bàn tay phải: Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón cái choãi ra 900 hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn điện, khi đó đoạn dây dẫn đóng vai trò như một nguồn điện.(Đó là chiều dòng điện cảm ứng chạy trong đoạn dây dẫn chuyển động).

3. Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường.

- Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường phụ thuộc tốc độ chuyển động của đoạn dây theo công thức:

e  Bvl sin (1) Với   0 v, l 90  và  (v,B) . Trong đó: + B: là cảm ứng từ.

+ v: là tốc độ chuyển động của đoạn dây. + l: là chiều dài của đoạn dây.

- Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường tỉ lệ với tốc độ cắt từ thông qua diện tích quét bởi đoạn dây, tức là tỷ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch kín khi một đoạn của mạch kín chuyển động trong từ trường:

(BScos ) e t t        (2)

Trong đó: + S: là diện tích bị quét bởi đoạn dây dẫn. + B: là cảm ứng từ.

+ n 

: là véc tơ pháp tuyến của diện tích bị quét bởi đoạn dây. +  (n, B)  . + BS cos  : là từ thông. + t 

 : là tốc độ biến thiên của từ thông.

4. Khái niệm từ thông .

- Từ thông  qua diện tích S là đại lượng được tính bằng công thức: BScos

  , bằng số đường sức từ vuông góc diện tích S (B 

là cảm ứng từ,

(n, B)

   

thuộc vào dấu của cos do đó tuỳ thuộc vào việc chọn chiều của pháp tuyến

n



của diện tích S.

- Đơn vị của từ thông là vê be (viết tắt Wb) 1Wb = 1T. 1m2.

- ý nghĩa của từ thông: Từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch kín biến thiên càng nhanh thì suất điện động cảm ứng trong mạch kín càng lớn.

5. Suất điện động cảm ứng trong một mạch kín (khung dây) chuyển động trong từ trường.

Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín chuyển động trong từ trường có độ lớn tỷ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch kín và trái dấu với  (định luật Farađây).

e t     ; Nếu mạch kín gồm N vòng dây: e N t    

Trong đó: + e: Gía trị đại số của suất điện động cảm ứng. +

t





 : Tốc độ biến thiên của từ thông của từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch kín.

6. Sự xuất hiện suất điện động cảm ứng trong mạch kín khi từ thông qua mạch kín biến thiên nói chung. Hiện tượng cảm ứng điện từ. Định luật Lenxơ.

- Khi từ thông qua một diện tích giới hạn bởi mạch kín biến thiên thì trong mạch kín đó xuất hiện suất điện động gọi là suất điện động cảm ứng.

e t     ; Nếu mạch kín gồm N vòng dây: e N t     .

- Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra chống lại sự biến thiên từ thông đã sinh ra nó (định luật Len xơ).

- Hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

- Khi một mạch điện có dòng điện biến đổi chạy qua thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng (có hiện tượng cảm ứng điện từ).

- Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây ra gọi là suất điện động tự cảm.

- Hiện tượng xuất hiện suất điện động tự cảm trong mạch (hiện tượng cảm ứng điện từ trong một điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây ra) gọi là hiện tượng tự cảm.

8. Độ lớn của suất điện động tự cảm.

Độ lớn suất điện động tự cảm của mạch tỉ lệ với tốc độ biến thiên dòng điện trong mạch t i L etc     .

Trong đó: +etc: Suất điện động tự cảm.

+ L : Hệ số tự cảm. + i

t



 : Tốc độ biến thiên cường độ dòng điện qua mạch.

9. Hệ số tự cảm (hay còn gọi là độ tự cảm). - Hệ số tỉ lệ trong công thức t i L etc     gọi là hệ số tự cảm( độ tự cảm) của mạch điện, đặc trưng cho mạch điện về phương diện độ mạnh của tự cảm xuất hiện khi có dòng điện biến đổi chạy qua. Đơn vị của độ tự cảm là Henri(H). 1 1 .1 1 1 1 V s Wb H A A   .

- Hệ số tự cảm của ống dây đặt trong không khí có độ lớn phụ thuộc số vòng quấn trên một mét dài của ống dây và thể tích của ống dây theo công thức L4.107n2V.

Trong đó: - n: số vòng dây trên 1đơn vị chiều dài ống n N l        . - N: số vòng dây quấn trên ống.

- V: Thể tích của ống dây( V=S.l với S: là diện tích của mặt giới hạn vòng dây).

10. Dòng điện Fu-cô:

Là dòng cảm ứng được sinh ra trong khối vật dẫn khi vật dẫn chuyển động trong từ trường hay được đặt trong từ trường biến đổi theo thời gian.

11. ứng dụng của dòng Fu-cô.

a. Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của máy đo điện năng, bếp điện từ, lò cảm ứng. Từ đó thấy được tác dụng có lợi của dòng điện Pucô.

b. Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của máy biến thế, động cơ điện. Từ đó thấy được tác dụng có hại của dòng Pucô và cách khắc phục tác dụng có hại đó.

12. Năng lượng từ trường.

a. Khi cho dòng điện chạy qua ống dây thì trong ống dây có từ trường.

Năng lượng của ống dây chính là năng lượng của từ trường trong ống dây đó.

2

1 2

W  Li .

b. Mật độ năng lượng từ trường. 1 7 2

10 8

w B



 .