Bài 23. Từ thông. Cảm ứng điện từ

Bài giảng
Từ thông cảm ứng điện từ
Chương trình Vật lý lớp 11
?
Cực bắc ở gần khung dây
Cực nam ở gần khung dây
Kết luận thứ nhất
Khi có sự chuyển động tương đối giữa thanh nam châm và thì trong vòng dây dẫn kín thì trong vòng dây xuất hiện dòng điện.

Câu hỏi đặt ra
Phải chăng khi có chuyển động tương đối giữa khung dây và nam châm thì xuất hiện dòng điện?
Khung dây chuyển động dọc theo đường cảm ứng từ của nam châm hình chữ U
Chúng ta nhận thấy rằng: Khi nam châm và khung dây chuyển động tương đối với nhau thì vẫn không xuất hiện dòng điện trong cuộn dây.

Giữ nguyên khung dây quay nam châm
Thí nghiệm với nam châm điệnvà khung dây
Nhưng trong các thí nghiệm tiếp theo thì lại xuất hiện dòng điện.
Kết luận thứ hai
Sự chuyển động tương đối giữa nam châm và vòng dây dẫn kín không phải yếu tố quyết định đến sự xuất hiện của dòng điện.
Sự xuất hiện của dòng điện là do một nguyên nhân khác.
Đó là ?sự thay đổi?.
Vậy, cái gì thay đổi
trong các thí nghiệm trên?
Chúng ta nhận thấy rằng khi ta đưa nam châm lại gần hoặc ra xa khung dây thì từ trường qua khung do nam châm gây ra tại nam châm thay đổi.

Độ lớn của từ trường chính là độ mau thưa của các đường sức.

Vậy ta xét lại các thí nghiệm trên khi có sự hiện diện của các đường sức từ.
Trường hợp nam châm thẳng
Trường hợp nam châm thẳng
Trường hợp nam châm thẳng
Trường hợp nam châm thẳng
Khung dây chuyển động dọc theo đường cảm ứng từ của nam châm hình chữ U
Giữ nguyên khung dây quay nam châm
Trong các thí nghiệm có xuất hiện dòng điện, ta nhận thấy số đường cảm ứng qua khung dây đều bị thay đổi.
Còn với thí nghiệm không thấy xuất hiện dòng điện, ta nhận thấy rằng tuy có sự chuyển động tương đối giữa nam châm và khung dây, nhưng số đường sức qua khung dây vẫn không thay đổi.
Nhận xét
Kết luận thứ ba
?Sự thay đổi? gây ra dòng điện là từ trường qua khung dây, hay số đường cảm ứng từ qua khung dây .
Vậy, số đường cảm ứng từ đi qua diện tích giới hạn bởi khung dây có ảnh hưởng tới sự xuất hiện của dòng điện.
Tuy nhiên, để có thể làm rõ tính chất vật lý của chúng, ta phải cụ thể chúng.
Để diễn tả số đường sức qua một diện tích nào đó, người ta đưa ra khái niệm ?từ thông?.
Từ thông
α
Φ > 0
Mặt phẳng diện tích S đặt trong từ trường B
Vectơ pháp tuyến n có chiều tùy ý
Góc tạo bởi B và n ký hiệu là ?
Và ? là từ thông qua diện tích S
Khi đó:

đơn vị: vêbe (Wb)
Φ=BScosα
Kết luận về dòng điện cảm ứng
Khi từ thông qua mặt giới hạn bởi mạch điện kín biến đổi thì trong mạch xuất hiện dòng điện.
Dòng điện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch điện kín gọi là ?dòng diện cảm ứng?.
Trong mạch điện kín xuất hiện dòng điện, thì trong mạch phải tồn tại suất điện động.
Xuất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín là suất điện động cảm ứng.
Kết luận về suất điện động cảm ứng
Khi có sự thay đổi từ thông qua mạch giới hạn bởi một mạch điện kín, thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng.
Hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng được gọi là:
?Hiện tượng cảm ứng điện từ?
Thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng khi một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường đều
B
N
M
? = Blv
? = Blvsin?
Công thức suất điện động cảm ứng
Khi có sự biến thiên của từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng.
Suất điện động cảm ứng tỉ lệ với độ biến thiên của từ thông qua mạch.
Công thức định luật Pha-ra-đây
Nếu trong khoảng thời gian ?t đủ nhỏ, từ thông qua mạch biến thiên một lượng ??.
Khi đó, suất điện động cảm ứng ? được xác định bởi công thức:
Công thức biểu thị định luật Pha-ra-đây về cảm ứng điện từ.
Thí nghiệm về quy tắc Lenz
Thí nghiệm về quy tắc Lenz
Thí nghiệm về quy tắc Lenz
Thí nghiệm về quy tắc Lenz
Nhận xét
Khi cực bắc của nam châm tiến gần vòng dây thì dòng điện cảm ứng sẽ gây ra một từ trường sao cho mặt vòng dây phía gần nam châm là cực bắc và ngược lại khi cực nam tiến lại gần thì mặt của vòng dây phía nam châm sẽ là cực nam.
Khi cực bắc của nam châm tiến ra xa vòng dây thì dòng điện cảm ứng sẽ gây ra một từ trường sao cho mặt vòng dây phía gần nam châm là cực nam và ngược lại khi cực nam tiến lại gần thì mặt của vòng dây phía nam châm sẽ là cực bắc.
Khi nam châm tiến lại gần nam châm thì từ trường do dòng điện cảm ứng trong khung dây có xu hướng đẩy nam châm ra xa, còn khi nam châm tiến ra xa thì từ trường có xu hướng kéo nam châm lại gần.

Kết luận về chiều của dòng điện cảm ứngĐịnh luật Len-xơ
Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường của nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó.