Cảm ứng điện từ là gì ? Từ thông là gì ? Ứng dụng của hiện tượng này

Bởi

Mến chào tất cả các bạn nhé, trong bài viết này thì mình và các bạn sẽ cùng nhau tìm hiểu về một chủ đề liên quan đến vật lý. Đó chính là hiện tượng “cảm ứng điện từ”, có lẽ các bạn thuộc chuyên ngành kỹ thuật đã quá quen thuộc với chủ đề này rồi đúng không nào ? Chúng ta đã được làm quen với chúng từ cấp 3 lận đấy ! Và nếu các bạn đang có nhu cầu tìm hiểu thêm về hiện tượng này thì bài viết này sẽ dành cho các bạn. Nội dung bài viết bao gồm Cảm ứng điện từ là gì ? Từ thông là gì ? Các công thức liên quan ? Các định luật cơ bản của cảm ứng điện từ ? Các ứng dụng thực tế của hiện tượng này cũng như các thông tin có liên quan khác. Thông qua bài viết thì các bạn sẽ có thêm kiến thức về chủ đề này nhằm phục vụ cho công việc và học tập nhé. Còn bây giờ thì chúng ta bắt đầu nào !

Đây là bài viết chia sẻ kiến thức, bên mình không kinh doanh mặt hàng này. Vui lòng không gọi điện, nhắn tin hỏi hàng. Xin cám ơn !

Từ thông:

Từ thông là gì ?

Từ thông được định nghĩa là số đường sức từ đi qua một mặt phẳng kín, chúng là một phép đo tổng từ trường đi qua một diện tích quy hoạnh mặt phẳng. Với những khu vực đang xem xét hoàn toàn có thể có kích cỡ bất kỳ và theo một hướng bất kỳ nào đó tương quan đến hướng của từ trường .

Kí hiệu của từ thông:

Từ thông có kí hiệu là Φ, đây là chữ cái được bắt nguồn từ các kí tự của tiếng Hy Lạp. Thông thường sẽ là Φ hay ΦB.

Đơn vị của từ thông:

Từ thông cũng là một đại lượng vật lý và chúng sẽ có một hay một vài đơn vị chức năng đo lường và thống kê cho riêng mình. Xét theo SI hay CGS thì từ thông sẽ có những đơn vị chức năng như sau :

  • Đơn vị chuẩn quốc tế (SI): Weber (Wb)

  • Đơn vị nền tảng: Votl – giây

  • Đơn vị theo CGS: Maxwell

Công thức tính từ thông:

Từ thông được xác lập trải qua công thức như sau :

Φ = B.S.Cos(α)

Trong đó:

  • Φ là từ thông ( Wb )
  • B là từ trường ( T )
  • S là điện tích mặt phẳng ( mét vuông )
  • α là góc giữa 2 véc tơ B và n ( véc tơ n là véc tơ pháp tuyến của mặt phẳng S )

Ý nghĩa của từ thông:

Từ thông sẽ có ý nghĩa như sau : “ Từ thông đi qua một S bằng số đường sức từ đi qua diện tích quy hoạnh S được đặt vuông góc với đường sức từ ”

Cảm ứng điện từ là gì ?

Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng hình thành một suất điện động (điện áp) trên một vật dẫn khi vật dẫn đó được đặt trong một từ trường biến thiên. Năm 1831, Michael Faraday đã chứng tỏ bằng thực nghiệm rằng từ trường có thể sinh ra dòng điện. Thực vậy, khi cho từ thông gửi qua một mạch kín thay đổi thì trong mạch xuất hiện một dòng điện. Dòng điện đó được gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng đó được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

Cảm ứng điện từ là gì ?

Các định luật liên quan đến cảm ứng điện từ:

Chúng ta sẽ có những định luật tương quan đến hiện tượng này gồm có :

  • Định luật cơ bản về cảm ứng điện từ: Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiệu suất điện động cảm ứng.

  • Định luật Lenz (Len-xơ): Dòng điện cảm ứng có chiều cao sao cho từ trường có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó.

  • Định luật Faraday: Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín,nó tỉ lệ với độ biến thiên từ thông qua mạch và tỉ lệ nghịch với khoảng thời gian của sự biến thiên ấy (tức là tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông)

Thí nghiệm Faraday:

Thí nghiệm của Faraday được miêu tả như sau : ta lấy một cuộn dây và mắc tiếp nối đuôi nhau nó với một điện kế G thành một mạch kín. Phía trên ống dây đặt một thanh nam châm hút 2 cực Bắc – Nam. Thí nghiệm cho thấy :

  • Nếu rút thanh nam châm hút ra, dòng điện cảm ứng có chiều ngược lại
  • Di chuyển thanh nam châm hút càng nhanh, cường độ dòng điện cảm ứng Ic càng lớn .
  • Giữ thanh nam châm từ đứng yên so với ống dây, dòng điện cảm ứng sẽ bằng không .
  • Nếu thay nam châm từ bằng một ống dây có dòng điện chạy qua, rồi thực thi những thí nghiệm như trên, ta cũng có những hiệu quả tương tự như .

Cảm ứng điện từ là gì ?

Từ các thí nghiệm đó, Faraday đã rút ra những kết luận sau đây:

  • Từ thông gửi qua mạch kín biến hóa theo thời hạn là nguyên do sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch đó .
  • Dòng điện cảm ứng chỉ sống sót trong thời hạn từ thông gửi qua mạch kín đổi khác .
  • Cường độ dòng điện cảm ứng tỉ lệ thuận với vận tốc biến hóa của từ thông .
  • Chiều của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào vào sự tăng hay giảm của từ thông gửi qua mạch ( vì trên hình ta thấy từ thông ở hai đầu nam châm hút khi nào cũng lớn hơn ở vị trí giữa của nam châm từ ) .

Ðịnh luật Lenz :

Ðồng thời với Michael Faraday, Heinrich Lenz cũng điều tra và nghiên cứu hiện tượng cảm ứng điện từ và đã tìm ra định luật tổng quát giúp ta xác lập chiều của dòng điện cảm ứng, gọi là định luật Lenz. Nội dung định luật như sau : “ dòng điện cảm ứng phải có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có công dụng chống lại nguyên do sinh ra nó “

Nếu {\displaystyle \phi } là dòng điện cảm ứng, có thể biểu diễn toán học như sau:

Φ = – B = – L.I

Ðiều này có nghĩa là khi từ trải qua mạch tăng lên, từ trường cảm ứng sinh ra có tính năng chống lại sự tăng của từ thông : từ trường cảm ứng sẽ ngược chiều với từ trường ngoài. Nếu từ trải qua mạch giảm, từ trường cảm ứng ( do dòng điện cảm ứng sinh ra nó ) có công dụng chống lại sự giảm của từ thông, lúc đó từ trường cảm ứng sẽ cùng chiều với từ trường ngoài .
Dưới đây, ta hãy vận dụng định luật đó để xác lập chiều của dòng điện cảm ứng trong trường hợp ở trên, Cực Bắc của thanh nam châm từ vận động và di chuyển vào trong lòng ống dây làm cho từ thông ( gửi qua ống dây tăng lên. Theo định luật Lenz, dòng điện cảm ứng phải sinh ra từ trường ngược chiều với từ trường của thanh nam châm hút để từ thông Fc sinh ra có tính năng làm giảm sự tăng của là nguyên do sinh ra nó. Muốn vậy dòng điện cảm ứng phải có chiều như trên hình vẽ .
Bằng lý luận ta nhận thấy nếu di dời cực Bắc của thanh nam châm hút ra xa ống dây, dòng điện cảm ứng Open 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 khi nào cũng có tính năng chống lại sự di dời của thanh nam châm từ. Do đó, để di dời thanh nam châm từ, 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.

Cảm ứng điện từ là gì ?

Để tìm biểu thức của Suất điện động cảm ứng, ta di dời một vòng dây dẫn kín ( C ) trong từ trường để từ thông gửi qua vòng dây đổi khác. Khi đó công của lực từ công dụng lên dòng điện cảm ứng có giá trị :
{\displaystyle dA=I_{c}.d{\phi _{m}}\,}Theo định luật Lenx, công của từ lực tính năng lên dòng điện cảm ứng là công cản có giá trị :
{\displaystyle dA'=-I_{c}.d{\phi _{m}}\,}{\displaystyle dA'\,}Côngnày được chuyển thành nguồn năng lượng của dòng cảm ứng có giá trị :{\displaystyle \xi _{c}.I_{c}.dt=-I_{c}.d{\phi _{m}}\,}Từ đó ta suy ra :
{\displaystyle \xi _{c}=-{d{\phi _{m}} \over dt}\,}

Đó là biểu thức của suất điện động mà ta phải tìm.

Cách nhận biết sự xuất hiện dòng điện cảm ứng:

Chúng ta đã phần nào nắm được như thế nào gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ, vậy bạn có biết cách nhận ra sự Open dòng điện cảm ứng hay chưa ? Để biết dòng điện cảm ứng Open hay không, ta hoàn toàn có thể dùng những cách sau :

  • Ta sử dụng Ampe kế để nhận ra .
  • Sử dụng nam châm từ thử để nhận ra .
  • Hoặc hoàn toàn có thể sử dụng bóng đèn để phân biệt .

Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ:

Từ việc nắm được thực chất hiện tượng cảm ứng điện từ là gì ? Chúng ta cũng cần biết rõ 1 số ít ứng dụng của hiện tượng này. Đây được xem là hiện tượng quan trọng trong vật lý và trở nên rất hữu dụng với nhiều ứng dụng trong đời sống. Hiện tượng này đã giúp tạo ra một cuộc cách mạng lớn trong nghành nghề dịch vụ ứng dụng kỹ thuật. Bên cạnh đó, hiện tượng cảm ứng điện từ còn được ứng dụng trong những nghành khác như y tế, công nghiệp, khoảng trống … nhằm mục đích Giao hàng hữu dụng vào đời sống của con người .
Hiện tượng cảm ứng điện tử thường được ứng dụng làm thiết bị gia dụng cũng như những ứng dụng trong công nghiệp. Điển hình như nhà bếp từ, quạt điện, đèn huỳnh quang, lò vi sóng, máy xay, lò nướng, chuông cửa, loa, … Dưới đây là một số ít ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ vào đời sống .

Trong thiết bị gia dụng:

Điện từ có vai trò là nguyên tắc cơ bản so với những thiết bị gia dụng như đèn, thiết bị phòng bếp, mạng lưới hệ thống điều hòa không khí, …

Quạt điện:

Các mạng lưới hệ thống làm mát nói chung hay quạt điện nói riêng đều sử dụng động cơ điện. Những động cơ này về thực chất hoạt động giải trí dựa trên nguyên tắc cảm ứng điện từ. Với bất kể thiết bị điện nào, động cơ điện đều hoạt động giải trí bởi từ trường được tạo ra bởi dòng điện theo nguyên tắc lực Lorentz .

Bếp từ:

Thay vì dẫn nhiệt từ lửa như bếp gas hay sử dụng bộ phận làm nóng bằng điện, mẫu sản phẩm về nhà bếp từ đã làm nóng nồi nấu bằng cảm ứng từ. Lúc này, dòng điện cảm ứng trực tiếp đã làm nóng dụng cụ nấu bếp. Khi đó, nhiệt độ hoàn toàn có thể tăng lên rất nhanh. Với nhà bếp từ, một cuộn dây đồng được đặt dưới một vật tư cách nhiệt ( thường là mặt nhà bếp bằng gốm thủy tinh ), và một dòng điện xoay chiều được truyền qua cuộn dây đồng này .

Từ trường xê dịch đã được tạo ra một từ thông liên tục từ hóa nồi. Khi đó, nồi đóng vai trò như lõi từ của máy biến áp. Chính điều này đã tạo ra dòng điện xoáy ( còn gọi là dòng điện Fuco ) lớn ở trong nồi. Sự hoạt động giải trí của dòng Fuco đã làm nồi nấu chịu công dụng của lực hãm điện từ, và qua đó đã gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun – Lenxơ và làm nóng đáy nồi cũng như thức ăn bên trong nồi .

Đèn huỳnh quang:

Các mạng lưới hệ thống chiếu sáng sử dụng phổ cập là mạng lưới hệ thống chiếu sáng bằng đèn huỳnh quang. Trong đèn huỳnh quang, chấn lưu được sử dụng dựa trên nguyên tắc điện từ. Và tại thời gian bật đèn, nó đã tạo ra một điện áp cao trên 2 đầu đèn là phóng điện qua đèn. Dòng điện khi qua đèn sẽ tạo thành ion giúp tác động ảnh hưởng lên bột huỳnh quang làm đèn phát sáng .

Trong công nghiệp:

Không chỉ được ứng dụng thoáng rộng trong những thiết bị điện gia dụng. Hiện tượng cảm ứng điện từ còn được con người sử dụng vào hoạt động giải trí sản xuất công nghiệp, thậm chí còn còn được sử dụng vào nghành nghề dịch vụ y học để chữa bệnh cho con người. Dưới đây là 1 số ít ứng dụng đơn cử của hiện tượng này trong nghành công nghiệp

Máy phát điện:

Máy phát điện sử dụng nguồn năng lượng cơ học để tạo ra điện. “ Trái tim ” của máy phát điện thực chất chính là một cuộn dây trong từ trường. Nguyên lý hoạt động giải trí của máy phát điện đó chính là cuộn dây điện khi được quay trong từ trường với vận tốc không đổi sẽ tạo ra điện xoay chiều. Thay vì việc cần sử dụng một cuộn dây quay trong từ trường không đổi, có một cách khác để sử dụng cảm ứng điện từ đó chính là giữ cho cuộn dây đứng yên và quay nam châm hút vĩnh cữu ( cung ứng từ trường và từ thông ) xung quanh cuộn dây .

Tàu đệm từ:

Hệ thống giao thông vận tải sử dụng hiện tượng cảm ứng điện từ được xem là một trong những công nghệ tiên tiến tân tiến. Tàu đệm từ về thực chất là việc sử dụng nam châm từ điện mạnh để tăng vận tốc của tàu lên một mức đáng kinh ngạc. Hiện nay, ở Nhật Bản, nhiều đoàn tàu ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ được kiến thiết xây dựng, vận tốc của những đoàn tàu này vô cùng lớn, 1 số ít đoàn tàu thậm chí còn có vận tốc hơn 500 km / h .

Cảm ứng điện từ là gì ?

Tàu đệm từ sử dụng nguyên tắc cơ bản của nam châm từ, nổi bật là mạng lưới hệ thống treo điện từ ( EMS ) và mạng lưới hệ thống treo động lực học ( EDS ). Trong EMS, nam châm hút điện được sử dụng trên thân tàu sẽ hút vào đường ray sắt. Những nam châm hút này sẽ bao quanh những đường ray dẫn hướng và lực mê hoặc giữa những hướng dẫn và nam châm hút nâng tàu lên. Trong EDS, khi tàu được đẩy bởi lực đẩy trong những hướng dẫn dẫn điện bằng dòng điện cảm ứng .

Trong y học:

Có thể thấy, trường điện từ đóng một vai trò quan trọng trong những thiết bị y tế tiên tiến và phát triển. Điển hình như giải pháp điều trị tăng thân nhiệt cho bệnh ung thư, cấy ghép hay chụp cộng hưởng từ ( MRI ) .

Cảm ứng điện từ là gì ?

Trên đây là một số thông tin và kiến thức cơ bản về Từ thông là gì ? Cảm ứng điện từ là gì ?. Hy vọng nó sẽ cần thiết cho những bạn đang cần tìm hiểu, vì là kiến thức cá nhân và thu thập được trên các trang mạng nên không thể tránh khỏi sai sót, rất mong được sự đóng góp của các bạn để bài viết được hoàn hảo hơn.

Đây là bài viết chia sẻ kiến thức, bên mình không kinh doanh mặt hàng này. Vui lòng không gọi điện, nhắn tin hỏi hàng. Xin cám ơn !

[ Total : 1 Average : 5/5 ]

Các bài viết liên quan

Viết một bình luận