Bài 16: Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ

1. Kiến thức trọng tâm

Từ thông qua một diện tích $S$ đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ $B$ được xác định bằng công thức $\Phi = BS\cos\alpha$, trong đó $\alpha$ là góc hợp bởi vectơ pháp tuyến của diện tích và vectơ cảm ứng từ $\vec{B}$. Đơn vị của từ thông là vêbe (Wb). Từ thông cho biết số đường sức từ xuyên qua diện tích đang xét.

Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng xuất hiện dòng điện trong một mạch kín khi từ thông qua mạch biến thiên theo thời gian. Dòng điện đó gọi là dòng điện cảm ứng, còn suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng gọi là suất điện động cảm ứng. Định luật Faraday xác định độ lớn suất điện động cảm ứng trong mạch kín: $e_c = -\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$. Dấu trừ thể hiện định luật Lenz: dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra chống lại sự biến thiên của từ thông đã sinh ra nó.

Khi một đoạn dây dẫn chuyển động cắt các đường sức từ, trong dây cũng xuất hiện suất điện động cảm ứng. Hiện tượng cảm ứng điện từ là cơ sở của máy phát điện, máy biến áp và nhiều thiết bị điện hiện đại.

2. Ví dụ minh họa

Một khung dây hình vuông cạnh $a = 0{,}1,\text{m}$ đặt trong từ trường đều $B = 0{,}4,\text{T}$ sao cho mặt phẳng khung vuông góc với các đường sức từ. Từ thông qua khung là $\Phi = BS = 0{,}4 \times 0{,}01 = 4 \times 10^{-3},\text{Wb}$. Nếu trong thời gian $\Delta t = 0{,}02,\text{s}$ từ thông giảm đều về không thì suất điện động cảm ứng trong khung là $e_c = \dfrac{4 \times 10^{-3}}{0{,}02} = 0{,}2,\text{V}$. Dòng điện cảm ứng trong khung có chiều sao cho từ trường của nó cùng chiều với từ trường ngoài, nhằm chống lại sự giảm của từ thông.

3. Ghi nhớ

• Từ thông: $\Phi = BS\cos\alpha$, đơn vị vêbe (Wb).
• Từ thông qua mạch kín biến thiên sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch.
• Định luật Faraday: $e_c = -\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$.
• Định luật Lenz: dòng điện cảm ứng chống lại sự biến thiên từ thông đã sinh ra nó.
• Cảm ứng điện từ là cơ sở của máy phát điện và máy biến áp.