Giải bài 23 vật lí 11: Từ thông – Cảm ứng điện từ

Nhà bạn đã bao giờ sử dụng bếp từ chưa? Đã bao giờ bạn thắc mắc bếp từ hoạt động thế nào chưa? Bài học này KhoaHoc sẽ giúp bạn tìm hiểu nguyên lí vật lí được ứng dụng trong bếp từ, đó là hiện tượng Cảm ứng điện từ.

Nội dung bài viết gồm 2 phần:

• Lý thuyết
• Hướng dẫn giải bài tập SGK

A. Lý thuyết

I. Từ thông

Từ thông là thông lượng đường sức từ qua một diện tích và được xác định bởi công thức:

Trong đó:

: Là từ thông (Wb)

B: Từ trường (T)

S: Diện tích mặt (m²)

: Góc giữa $\overrightarrow{B}$ và $\overrightarrow{n}$ ($\overrightarrow{n}$ là vecto pháp tuyến của mặt phẳng S)

Từ thông là một đại lượng đại số.

Đơn vị đo từ thông: vêbe (Wb)

1 Wb = 1T.1m²

1. TH1: = 0 thì $\phi $ = 0
2. TH2: nhọn thì $\phi $ > 0
3. TH3: nhọn thì $\phi $ < 0

II. Hiện tượng cảm ứng điện từ

Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một mạch kín khi từ thông qua mạch biến thiên.

Chú ý:

1. Khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên thì trong mạch xuất hiện một dòng điện, gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong (C) gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
2. Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua mạch kín biến thiên.
3. Khi dòng điện cảm ứng thì cũng xuất hiện từ trường xung quanh mạch điện kín.

III. Định luật Len – xơ về chiều dòng điện cảm ứng

Quy ước:

Chiều dương trên mạch (C) là chiều của đường sức từ của nam châm qua (C) theo quy tắc nắm tay phải.

Chú ý:

Từ trường xuất hiện trong hiện tượng này là từ trường cảm ứng.

Từ trường của nam châm là từ trường ban đầu.

Chiều của từ trường cảm ứng và chiều của dòng điện cảm ứng liên quan chặt chẽ với nhau

Định luật Len-xơ: Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua mạch kín.

Cách phát biểu khác của định luật Len-xơ (Trường hợp từ thông qua (C) biến thiên do chuyển động): Khi từ thông qua (C) biến thiên do kết quả của một chuyển động nào đó thì từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói trên.

IV. Dòng điện Fu-cô (Foucault)

Định nghĩa: Dòng điện Fu-cô là dòng điện xuất hiện trong các khối kim loại khi những khối này chuyển động trong một từ trường biến thiên theo thời gian.

Tính chất:

1. Mọi khối kim loại chuyển động trong từ trường đều chịu tác dụng của lực hãm điện từ.
2. Dòng điện Fu-cô cũng gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun – Len-xơ: Khối kim loại chuyển động trong từ trường hoặc đặt trong từ trường biến thiên sẽ bị nóng lên.
3. Trong nhiều trường hợp, dòng Fu-cô gây nên những hao tổn năng lượng vô ích. Để giảm tác dụng của dòng Fu-cô người ta có thể tăng điện trở của khối kim loại.

Ứng dụng: Dòng Fu-cô được ứng dụng trong bộ phanh điện từ của ô tô hạng nặng, lò cảm ứng để nung kim loại, lò tôi kim loại.