Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ

I. TỪ THÔNG

Xét một vòng dây dẫn kín (C) có diện tích $S$, được đặt trong từ trường đều \(\overrightarrow{B}\). Vẽ vectơ đơn vị pháp tuyến \(\overrightarrow{n}\) của $S$. Chiều của \(\overrightarrow{n}\) có thể chọn tùy ý. Góc hợp thành bởi \(\overrightarrow{B}\) và \(\overrightarrow{n}\) kí hiệu là \(\alpha\).

 

Ta đặt: \(\Phi=BScos\alpha\)   (1)

Đại lượng \(\Phi\) gọi là từ thông qua diện tích $S$. 

Đơn vị của từ thông trong hệ SI là vêbe (weber), kí hiệu Wb.

Ta có: 1 Wb = 1 T.1 m².

Từ thông có thể diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó.

II. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

Khi từ thông qua cuộn dây dẫn kín biến thiên thì trong cuộn dây dẫn đó xuất hiện một dòng điện gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

Hiện tượng này chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua cuộn dây dẫn kín biến thiên.

III. CHIỀU DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG. ĐỊNH LUẬT LENZ

 Dịch chuyển cực Bắc của nam châm lại gần cuộn dây

 

 Dịch chuyển cực Bắc của nam châm ra xa cuộn dây

Nội dung định luật Lenz về chiều dòng điện cảm ứng: Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông qua mạch kín đó.

IV. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG. ĐỊNH LUẬT FARADAY

Định luật Faraday về cảm ứng điện từ: Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch.

Nếu trong khoảng thời gian \(\Delta t\) đủ nhỏ, từ thông qua mạch kín biến thiên một lượng \(\Delta\Phi\) thì \(\left|\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}\right|\) là tốc độ biến thiên của từ thông. Vì vậy, định luật Faraday có thể viết:

\(\left|e_c\right|=k\left|\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}\right|\)

Trong hệ SI, hệ số tỉ lệ \(k=1\). Nếu kể đến định luật Lenz thì công thức xác định suất điện động cảm ứng được viết dưới dạng:

\(e_c=-\left|\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}\right|\)

Trong trường hợp mạch điện là một cuộn dây có $N$ vòng dây thì:

\(e_c=-N\left|\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}\right|\)

Trong đó \(\Phi\) là từ thông qua diện tích giới hạn bởi một vòng dây.

1. Từ thông qua diện tích \(S\) đặt trong từ trường đều \(\overrightarrow{B}\) dùng để diễn tả số đường sức từ xuyên qua diện tích \(S\) đó: \(\Phi=BScos\alpha\). Từ thông có đơn vị là vêbe (kí hiệu Wb). 

2. Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua cuộn dây dẫn kín biến thiên.

3. Định luật Lenz về chiều dòng điện cảm ứng.

4. Định luật Faraday về độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín.

Biểu thức suất điện động cảm ứng:

\(e_c=-N\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}\)

Trong đó, \(N\) là số vòng dây và \(\left|\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}\right|\) là tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch kín.