Cảm ứng điện từ là gì? Sơ đồ, nguyên lý và bài tập 

9:35 01/02/2024

Hiện tượng cảm ứng điện từ được phát hiện bởi nhà vật lý người Anh Michael Faraday vào năm 1831. Đây là một trong những hiện tượng vật lý quan trọng có tính ứng dụng cao trong đời sống. Cảm ứng điện từ còn là một trong những chuyên đề quan trọng trong chương trình vật lý THPT. Trong bài viết dưới đây, chúng mình đã tổng hợp lại lý thuyết và công thức cảm ứng điện từ cho các bạn học sinh tham khảo. 

cảm ứng điện từ
cảm ứng điện từ

Cảm ứng điện từ là gì 

1. Cảm ứng điện từ là gì?

Cảm ứng điện từ là hiện tượng xuất hiện một suất điện động (điện áp) trên một vật dẫn khi vật dẫn đó được đặt trong một từ trường biến thiên. 

Chiều của dòng điện cảm ứng được xác định bằng quy tắc bàn tay trái của Fleming. Theo quy tắc này, nếu đặt bàn tay trái sao cho bốn ngón tay nắm chặt lại, ngón cái chỉ theo chiều của dòng điện cảm ứng thì bốn ngón tay còn lại sẽ chỉ theo chiều của từ trường biến thiên.

2. Từ thông là gì?

Trước khi đi vào lý thuyết về cảm ứng điện từ, chúng ta cần hiểu khái niệm từ thông. Từ thông là một đại lượng vật lý đặc trưng cho “lượng” từ trường đi qua một diện tích kín. 

Công thức tính từ thông qua 1 đường cong phẳng kín: Φ = B.S.Cos(α)

Trong đó:

  • Φ là độ lớn từ thông (Wb)
  • B là độ lớn cảm ứng từ (T)
  • S là diện tích bề mặt có đường sức từ đi qua (m²)
  • α là góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ B và vectơ pháp tuyến n của mặt phẳng thiết diện S 

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.

3. Ứng dụng của cảm ứng điện từ 

Hiện tượng cảm ứng điện từ có ứng dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất. Một số ứng dụng tiêu biểu của hiện tượng cảm ứng điện từ bao gồm:

  • Ứng dụng dòng điện cảm ứng làm thiết bị gia dụng: bếp từ, đèn huỳnh quang, quạt điện và các hệ thống làm mát cũng hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. 
  • Ứng dụng trong công nghiệp: Máy phát điện và tàu đệm từ
  • Ứng dụng trong y học: Với nền y học hiện đại, đóng vai trò vô cùng quan trọng. Trong những thiết bị tiên tiến như máy cấy ghép tế bào, máy chụp cộng hưởng từ hay điều trị tăng thân nhiệt cho các bệnh nhân bị ung thư,..

Nguyên lý Cảm ứng điện từ

Nguyên lý hoạt động của hiện tượng cảm ứng điện từ là sự xuất hiện các suất điện động biến thiên; được sinh ra với hiện tượng cảm ứng điện thông qua sợi dây quấn; tiếp xúc với bề mặt lõi thép kết hợp nam châm. Trong đó; hướng đi của suất điện động luôn trái chiều với tốc độ biến thiên của các dòng từ thông

Có 3 định luật liên quan tới nguyên lý Cảm ứng điện từ bao gồm: 

  • Ðịnh luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ

Nội dung định luật: Hiện tượng cảm ứng điện từ xuất hiện từ các suất điện động cảm ứng. Suất điện động cảm ứng có giá trị bằng về trị số nhưng luôn trái dấu với tốc độ biến thiên của từ thông qua điện tích của mạch điện.

  • Định luật Faraday: 

Định luật Faraday được phát biểu như sau: “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: ec=-ΔΦΔt 

Công thức tính độ lớn của ec: ec=ΔΦΔt

Trường hợp trong mạch điện là một khung dây có N vòng dây thì ec=-NΔΦΔt

Trong đó:

ec 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: 

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”

Sơ đồ Cảm ứng điện từ

Không chỉ đối với môn Vật lý, sơ đồ tư duy là một trong những cách được đánh giá là hiệu quả nhất giúp các bạn học sinh học tập tốt, Các bạn nên học cách vẽ và sử dụng sơ đồ tư duy thường xuyên. Nó giúp hệ thống hóa kiến thức một cách logic và nhanh gọn, tăng khả năng sáng tạo và tư duy, đặc biệt là tiết kiệm thời gian ôn bài rất nhiều. 

Các bạn học sinh có thể tham khảo sơ đồ tư duy dưới đây để tự hệ thống hóa kiến thức đã học về Cảm ứng điện từ nhé!

sơ đồ cảm ứng điện từ
sơ đồ cảm ứng điện từ

Kinh nghiệm học Cảm ứng điện từ

Trước hết, các bạn học sinh cần nắm chắc lý thuyết về cảm ứng điện từ, và các định luật liên quan tới cảm ứng điện từ. Bạn có thể xây dựng sơ đồ tư duy để hệ thống hóa kiến thức của bài học này để dễ dàng ghi nhớ và tiết kiệm thời gian học. 

Việc làm bài tập thường xuyên cũng là một cách hiệu quả để củng cố kiến thức và rèn luyện kỹ năng giải bài tập. Học sinh nên làm nhiều bài tập khác nhau, bao gồm cả bài tập trắc nghiệm và bài tập tự luận có mức độ từ dễ đến khó. Khi làm bài tập, học sinh cần chú ý phân tích kỹ đề bài, xác định phương pháp giải và kiểm tra lại kết quả. 

Bạn có thể tìm hiểu thêm về các ứng dụng thực tế của cảm ứng điện từ để tăng thêm phần thú vị khi học chuyên đề này, chẳng hạn như hệ thống điện trong ngôi nhà, thiết bị điện tử, hay các ứng dụng công nghiệp. Điều này giúp bạn hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của dòng điện không đổi và cách nó được áp dụng trong cuộc sống hàng ngày. 

kinh nghiệm học cảm ứng điện từ
kinh nghiệm học cảm ứng điện từ

Hy vọng với những kinh nghiệm và kiến thức mà chúng mình đã chia sẻ ở bài viết trên đây sẽ giúp các bạn có quá trình học tập và ôn luyện hiệu quả. BTEC FPT chúc bạn học tốt! 

 

Tags:

Có thể bạn chưa đọc

  • Đặt câu hỏi tư vấn
  • BTEC FPT sẽ trực tiếp liên hệ lại với bạn trong vòng 48h để giải đáp cụ thể mọi thắc mắc về vấn đề tuyển sinh và học tập của bạn