Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? Lý thuyết Vật lý 9

Cảm ứng điện từ là một trong những hiện tượng vật lý quan trọng mà các em sẽ được học trong chương điện học ở Vật Lý THPT. Vậy hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? Công thức tính ra sao? Có những ứng dụng gì trong cuộc sống? Để củng cố các kiến thức này, các em hãy tham khảo bài viết dưới đây của Marathon Education.

Khái quát về từ thông

Từ thông là gì? Kí hiệu và đơn vị đo

Từ thông được định nghĩa là số đường sức từ đi qua một bề mặt kín. Ngoài ra, từ thông có thể được xem như một phép đo tổng số đường sức từ đi qua một diện tích bề mặt có kích thước bất kì và theo hướng bất kỳ liên quan đến hướng của từ trường.

• Kí hiệu của từ thông: Φ (đọc là “phi”)
• Đơn vị của từ thông: Xét theo SI hay CGS, từ thông thường có 3 đơn vị đo .
  • Đơn vị chuẩn quốc tế (SI): Weber (Wb)
  • Đơn vị nền tảng: Votl – Giây
  • Đơn vị theo CGS: Maxwell

Công thức tính từ thông

Công thức tính từ thông qua 1 đường cong phẳng kín:

Φ = B.S.Cos(α)

Trong đó:

\begin{aligned}
&\footnotesize\bull\text{Φ là độ lớn từ thông (đơn vị Wb).}\\
&\footnotesize\bull\text{B là độ lớn cảm ứng từ (đơn vị T).}\\
&\footnotesize\bull\text{S là diện tích bề mặt có đường sức từ đi qua (đơn vị }m^2).\\
&\footnotesize\bull\text{α là góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ }\vec{B} \text{ và vectơ pháp tuyến }\vec{n}\text{ của mặt }\\
&\footnotesize\text{phẳng tiết diện S.}
\end{aligned}

Ý nghĩa của từ thông

Trong công thức tính từ thông ở trên, nếu góc α = 0, thì độ lớn từ thông Φ = B.S. Lấy S = 1 thì Φ = B. Từ đó, ta có thể thấy được từ thông bằng số đường sức từ xuyên qua diện tích S đặt vuông góc với đường sức.

Vậy ý nghĩa của từ thông là: Từ thông qua diện tích S bằng số đường sức từ qua diện tích S được đặt vuông góc với đường sức.

Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì?

Dòng điện cảm ứng

Năm 1831, nhà Hóa học và Vật lý người Anh – Michael Faraday đã thí nghiệm và chứng minh được rằng từ trường có thể sinh ra dòng điện. Khi cho từ thông gửi qua một mạch kín thay đổi thì trong mạch kín đó sẽ xuất hiện một dòng điện. Hiện tượng này chính là hiện tượng cảm ứng điện từ và dòng điện được sinh ra gọi là dòng điện cảm ứng.

Từ đó, ta có các định nghĩa:

• Dòng điện cảm ứng là dòng điện xuất hiện khi có sự biến thiên từ thông qua mạch kín.
• 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.

Suất điện động cảm ứng và định luật Faraday

Một mạch điện kín có dòng điện thì trong mạch phải tồn tại suất điện động, ta gọi suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng này là suất điện động cảm ứng.

Định luật Faraday: “Suất điện động cảm ứng thì tỉ lệ với độ biến thiên của từ thông gửi qua mạch và tỉ lệ nghịch với khoảng thời gian diễn ra sự biến thiên ấy, nghĩa là tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông.”

Công thức tính suất điện động cảm ứng:

e_c=\frac{-\Delta \Phi}{\Delta t}

Độ lớn của e_c:

|e_c|=\left|\frac{\Delta \Phi}{\Delta t}\right|

Trong đó:

• e_c là suất điện động cảm ứng (V).
• ΔΦ = Φ₂ – Φ₁ là độ biến thiên từ thông (Wb).
• Δt là khoảng thời gian từ thông biến thiên (s).

Định luật Lenz về cảm ứng điện từ

Theo như thí nghiệm, ta thấy khi nam châm dịch chuyển lại gần ống dây thì từ trường của dòng điện cảm ứng trong ống dây như muốn ngăn cản nam châm lại gần nó. Ngược lại, khi nam dịch chuyển ra xa ống dây thì từ trường của dòng điện cảm ứng như muốn ngăn cản nam châm ra so nó hơn.

Thí nghiệm này cũng nói lên nội dung của định luật xác định chiều dòng điện cảm ứng – định luật Lenz (Len-xơ) phát hiện bởi nhà vật lý cùng thời với Faraday.

Định luật Lenz (Len-xơ) được phát biểu như sau “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”.

Ứng dụng của cảm ứng điện từ trong cuộc sống

Cảm ứng điện từ được ứng dụng vào với đời sống và nhiều lĩnh vực khác như y tế, công nghiệp, không gian,… phục vụ hữu ích trong cuộc sống con người.

Hiện tượng này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị điện gia dụng như bếp từ, quạt điện, đèn huỳnh quang, chuông cửa, lò vi sóng,..

Tham khảo ngay các khoá học online của Marathon Education

Trên đây là bài viết chia sẻ từ Marathon Education về những lý thuyết cơ bản về định nghĩa và công thức cảm ứng điện từ cũng như các ứng dụng của cảm ứng điện từ trong đời sống. Mong rằng, sau khi đọc xong bài viết, các em đã nắm được những kiến thức này. Đồng thời, các em hãy tham gia lớp học online tại Marathon Education để học tập hiệu quả và bứt phá điểm số.