Từ thông là gì? hiện tượng cảm ứng điện từ

Từ thông (thông lượng từ trường) là một đại lượng vật lý đặc trưng cho "lượng" từ trường đi qua một tiết diện được giới hạn bởi một đường cong kín. Sau đây chúng ta cùng tìm hiểu về khái niệm, công thức, đơn vị của từ thông nhé

1/ Từ thông là gì?

Từ thông được ký hiệu bằng chữ cái Φ (đọc là phi)

Xét một tiết diện S được giới hạn bởi đường cong kín (C),

- Từ thông đặc trưng cho "lượng" từ trường đi qua S => S càng lớn thì từ trường qua nó càng nhiều => Φ tỉ lệ với S
- Từ thông đặc trưng cho "lượng" từ trường => hiển nhiên Φ tỉ lệ với cảm ứng từ B (đại lượng đặc trưng cho độ mạnh hay yếu của từ trường)
- Trong quá trình đi xuyên qua mặt phẳng của tiết diện S ta thấy rằng các đường cảm ứng từ qua S nhiều nhất trong trường hợp \vec{B} vuông góc với mặt phẳng S và không có đường cảm ứng từ nào đi qua S khi \vec{B} song song với mặt phẳng S => "lượng" từ trường qua mặt S còn phụ thuộc vào góc α tạo bởi véc tơ pháp tuyến của mặt S và \vec{B} => Φ tỉ lệ với cos α.
Từ những nhận xét trên, bạn có:

Biểu thức tinh từ thông

Trong đó:

  • Φ: từ thông (Wb đọc là vêbe)
  • N: số vòng dây (trong trường hợp có nhiều vòng dây)
  • S: tiết diện (m2)
  • B: cảm ứng từ (T)
  • α = )
  • Lưu ý: khi \vec{B} vuông góc với mặt S => α = 0o.

2/ Hiện tượng cảm ứng điện từ

Thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ:

Khảo sát thí nghiệm trên qua hình minh họa dưới

Từ thông là gì? hiện tượng cảm ứng điện từ

Vòng dây tiến lại gần nam châm => "lượng" từ trường qua vòng dây tăng lên => từ thông Φ tăng lên => có dòng điện trong mạch.

Khi vòng dây lùi xa nam châm => "lượng" từ trường qua vòng dây giảm đi => từ thông Φ giảm => có dòng điện trong mạch.

Vậy từ thông Φ thay đổi có dòng điện trong mạch?

Bằng nhiều thí nghiệm thay đổi từ thông như cho vòng dây đứng yên, nam châm chuyển động lại vòng dây (thay đổi B), cho vòng dây đứng yên nam châm quay cạnh vòng dây hoặc ngược lại (thay đổi α), dùng tay bóp méo vòng dây cạnh nam châm (thay đổi S) con nhà người ta đã phát hiện ra rằng cứ Φ thay đổi thì sẽ xuất hiện dòng điện trong mạch kín (vòng dây) và hiện tượng cảm ứng điện từ sẽ dừng lại khi từ thông Φ ngừng biến thiên.

Kết luận: Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng từ thông qua mạch kín biến thiên (tăng hoặc giảm) làm xuất hiện trong mạch dòng điện, dòng điện này gọi tên là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ xảy ra trong khoảng thời gian từ thông qua mạch kín biến thiên.

Hiện tượng cảm ứng điện từ là một trong những hiện tượng vật lý quan trọng được phát hiện góp phần đưa nền văn minh nhân loại sang một giai đoạn mới, giai đoạn sử dụng năng lượng điện.

3. Đơn vị của từ thông là

Trong hệ SI, đơn vị của từ thông là vê be, kí hiệu là Wb.
Theo công thức (1) nếu cosα = 1, S = 1 m2, B = 1 T thì Φ = 1Wb. Vậy 1 Wb = 1T. 1m2

4. Công thức từ thông

Theo như khả năng phụ thuộc vào từ thông với các đơn vị diện tích; cảm ứng từ, độ lớn góc α; người ta tính từ thông dựa theo công thức:

Φ = N.B.S.cosα

Trong đó:

Φ: là từ thông

N: số vòng dây

B: cảm ứng từ

S: diện tích của 1 vòng dây (đơn vị là m2)

α: là góc được tạo bởi vector pháp tuyến n và B

Công thức tính từ thông cực đại

Từ thông cực đại được tạo ra bởi công thức Φmax = B.S

Từ thông cực đại được tạo ra khi góc α nằm trong 2 trường hợp n và B tạo góc 0 độ C và 180 oC Điều này có nghĩa là cảm ứng điện từ và từ trường tiết diện S nó chạy song song với nhau; và không tạo ra góc

Công thức tính từ thông cực tiểu

Từ thông cực tiểu có nghĩa là không sinh ra từ thông. Mà trường hợp từ thông không được sản sinh bởi lý do góc α = 90 độ xảy ra khi góc n và B tạo góc vuông

Các bạn lưu ý 2 phần này nhé. Đây là những câu trắc nghiệm thường ra nhất trong thi cử hiện nay bằng các câu hỏi trắc nghiệm

Từ 2 công thức trên ta thấy dù ở bất cứ trường hợp nào thì công thức tính không thay đổi. Điều này có khẳng đình gì ?

Có nghĩa là nguyên tắc hoạt động của từ thông hoàn toàn không phụ thuộc vào độ nhiễu tín hiệu từ các môi trường bên ngoài gây ra !

5. 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 S được đặt vuông góc với đường sức từ”

Ví dụ về từ thông:

Giả sử bài toán yêu cầu thế này: Có một khung dây đồng được cuốn phẳng dẹt với số vòng dây độ 1500 vòng, diện tích mỗi vòng là 39 cm2

Trong bài toán thể hiện khung quây xoay đều quanh một trục vít đối xứng nhau. Hướng của cảm ứng điện từ so với trục quay tạo một góc 0 độ và có độ lớn 0,5T. Yêu cầu tính từ thông cực đại chạy quay khung dây

Theo công thức trên ta có:

Φ = N . B . Scosα = 1500 * 0,5 * 39*10^-4 = 2,925Wb

.......................................................................

Ngoài Từ thông là gì? hiện tượng cảm ứng điện từ. Mời các bạn học sinh còn có thể tham khảo các đề thi học học kì 1 lớp 11, đề thi học học kì 2 lớp 11 các Sinh học lớp 11 môn Toán, Văn, Anh, Hóa, Lý, Địa, Sinh mà chúng tôi đã sưu tầm và chọn lọc. Với đề thi học kì lớp 11 này giúp các bạn rèn luyện thêm kỹ năng giải đề và làm bài tốt hơn. Chúc các bạn ôn thi tốt

Đánh giá bài viết
1 961
0 Bình luận
Sắp xếp theo
Vật lý lớp 11 Xem thêm