Lý thuyết Cảm ứng điện từ hay, chi tiết nhất

1. Mối liên hệ giữa dòng điện và từ trường:

Xung quanh dòng điện thì có từ trường → Dòng điện có thể sinh ra được từ trường.

Ngược lại muốn từ trường sinh ra được dòng điện, nhất thiết ta phải tạo ra một từ trường biến thiên.

→ Đây chính là mối liên hệ giữa điện và từ (cảm ứng điện từ).

2. Từ thông:

- Từ thông: Đại lượng diễn tả số lượng đường sức từ xuyên qua một vòng dây kín (C) ( diện tích S).

Xét một khung dây gồm N vòng có diện tích S, nằm trong một từ trường đều, sao cho đường sức từ B→ hợp với vector pháp tuyến dương (n→) một góc α. Từ thông Φ là đại lượng được định nghĩa bằng công thức:

        Φ = NBS.cos α

Trong đó: Φ: từ thông qua mạch kín

                S: diện tích của mạch (m²)

                B: cảm ứng từ gửi qua mạch (T)

                α = (B→, n→), n→ là pháp tuyến của mạch kín

                N: số vòng dây của mạch kín.

Tùy thuộc vào góc α mà từ thông có thể có giá trị âm hoặc dương:

        Khi 0° < α < 90° ⇒ cos α > 0 thì Φ dương

        Khi 90° < α < 180° ⇒ cos α < 0 thì Φ âm

        Khi α = 90° ⇒ cos α = 0 thì Φ = 0

        Khi α = 0° ⇒ cos α = 1 thì Φ_max = BS

        Khi α = 180° ⇒ cos α = -1 thì Φ_min = -BS

        ⇒ -BS ≤ Φ ≤ BS

- Ý nghĩa của từ thông: Từ thông diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó

- Đơn vị: Vê-be (Wb).

3. Hiện tượng cảm ứng điện từ:

Khi có sự biến đổi từ thông qua một mặt giới hạn bởi một mạch kín ( vd: khung dây kín có diện tích S ) thì trong mạch kín xuất hiện một dòng điện cảm ứng.

Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một mạch kín khi có sự biến thiên từ thông qua mạch kín này được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ

4. Xác định chiều dòng điện cảm ứng bằng định luật Len-xơ:

Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong một mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông ba đầu qua mạch kín đó.

5. Suất điện động cảm ứng:

Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng. Kí hiệu : e_c

với ΔΦ : độ biến thiên từ thông qua mạch kín (Wb), ΔΦ = Φ₂ – Φ₁

    Δt : thời gian từ thông biến thiên qua mạch (s)

    “ – “ : dấu trừ biểu thị định luật Len-xơ

(Độ lớn) suất điện động cảm ứng là đại lượng đặc trưng cho tốc độ biến thiên của từ thông được xác định bởi biểu thức:

 ( chiều áp dụng định lý Lenxo )

Chú ý: Nếu từ trường từ B₁ đến B₂ thì:

Nếu diện tích vòng dây thay đổi từ S₁ đến S₂ thì : 

Nếu góc xoay thay đổi từ α₁ đến α₂ thì:

Cường độ dòng điện cảm ứng qua mạch kín:  với R: điện trở khung dây

6. Hiện tượng tự cảm và suất điện động tự cảm. Năng lượng từ trường

1. Hiện tượng tự cảm:

Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch.

2. Suất điện động tự cảm: 

L: hệ số tự cảm của mạch kín. Với ống dây (không có lõi sắt) đặt trong không khí: 

Độ lớn suất điện động tự cảm : 

3. Năng lượng từ trường: