ISMQ – Trung tâm thông tin sức khỏe Cảm ứng từ được Michael Faraday phát hiện vào năm 1831. Sau này Maxwell đã mô tả nó một cách toán học và nó được biết đến như là định luật cảm ứng của Faraday. Faraday đã thực hiện ba thí nghiệm để hiểu cảm ứng điện từ. Sau đó, luật của ông trở nên quan trọng để hiểu cảm ứng hiện có một số ứng dụng thực tế như trong máy phát điện, máy biến thế, v.v.
Công thức cảm ứng từ
Định luật cảm ứng từ:
Cảm ứng từ, còn được gọi là cảm ứng điện từ đề cập đến việc sản xuất điện áp (hoặc EMF) trên một dây dẫn điện được đặt bên trong một từ trường khác nhau. Theo định luật Faraday, đối với một mạch kín, suất điện động cảm ứng bằng với tốc độ thay đổi của từ thông được bao quanh bởi mạch. Để biết thêm về cảm ứng từ, hãy tham khảo ở phần 2 của bài viết.
Công thức cho cảm ứng từ:
Từ định luật Faraday, EMF gây ra trong một mạch kín là:
Trong công thức trên ta có:
là từ thông- t là thời gian và
là EMF gây ra
Chú thích:
Trong đó, B = từ trường và NG DS là một khu vực rất nhỏ.
Trong một cuộn dây có N lần lượt, EMF
Sau đó, theo luật Lenz , phương trình của Faraday đã được sửa đổi cho phù hợp với hiện tại
Bây giờ, phương trình này xác định hướng của dòng điện cảm ứng và tuân theo định luật bảo toàn năng lượng.
Đối với một dây dẫn chuyển động, EMF được cung cấp bởi:
Trong đó, l = chiều dài của dây dẫn, v = vận tốc của dây dẫn và θ là góc giữa từ trường và hướng chuyển động.
Một ví dụ liên quan đến cảm ứng từ được đưa ra dưới đây để hiểu rõ hơn.
Ví dụ 1:
Tính toán EMF cảm ứng nếu từ thông liên kết với cuộn dây thay đổi từ 12 x 10-3 Wb thành 6 x 10-3 Wb trong 0,01 giây.
Dung dịch:
Ví dụ 2:
Một cuộn điện từ dài có 15 vòng trên mỗi cm và diện tích vòng lặp nhỏ 2 cm 2 được đặt trong một cuộn dây điện đến trục của nó. Tìm emf cảm ứng trong vòng lặp trong khi dòng điện mang điện từ thay đổi liên tục từ 2.0 A đến 4.0 A trong 0.1 s.
Cảm ứng là gì?
Làm thế nào Ørsted có thể chứng minh rằng dòng điện có thể tạo ra từ trường? Nhà vật lý người Anh Michael Faraday, một nhà thí nghiệm tài giỏi, ông là người đầu tiên chứng minh hiệu ứng ngược: từ trường có thể được sử dụng để tạo ra dòng điện. Điều này bây giờ được gọi là nguyên tắc cảm ứng từ. Thật thú vị khi biết rằng Faraday có rất ít việc học chính thức ở trong trường học, vì vậy toán học không hoàn toàn là điểm mạnh của ông. Tuy nhiên, ông là một trong những nhà khoa học có ảnh hưởng nhất không chỉ trong thời gian của mình, mà những đóng góp của ông tiếp tục tìm thấy các ứng dụng cho đến ngày nay.
Ví dụ, khi ông chứng minh rằng từ trường có thể được sử dụng để tạo ra dòng điện trong một vòng dây, các chính trị gia không ấn tượng vì họ không thấy việc sử dụng nó. Hóa ra đây là bước quan trọng trong việc tạo ra các máy phát điện và nhà máy điện, giúp cung cấp điện mà không cần thả diều trong cơn bão hoặc mang theo các mảng pin lớn. Các mạch điện xoay chiều cung cấp năng lượng cho tất cả các lưới điện trên thế giới có như một phần của các bộ phận của chúng, một máy phát điện dựa trên cảm ứng từ.
Gần đây, các phương tiện tiết kiệm nhiên liệu cao như xe hybrid xăng-điện sử dụng một công nghệ gọi là phanh tái tạo. Thiết bị này sử dụng một thiết bị có thể cung cấp năng lượng cho các bánh xe ô tô bằng pin điện và có thể sạc lại pin trong quá trình hãm bằng cách chạy mạch trong hồi chuyển ngược. Biến đổi động năng của chuyển động của xe thành năng lượng điện được lưu trữ Kết quả là trong pin và tiết kiệm nhiên liệu. Ứng dụng gần đây này có ý nghĩa lớn đối với nền kinh tế thế giới và có tác động đến môi trường toàn cầu, và cốt lõi của nó nằm ở nguyên lý cảm ứng của Faraday: rằng chúng ta có thể biến đổi từ trường thành dòng điện.
Thông lượng từ tính
Trước khi chúng ta giải quyết dạng thực tế của nguyên lý cảm ứng từ, trước tiên chúng ta cần xác định một đại lượng rất quan trọng để hiểu nó một cách định lượng: khái niệm từ thông.
Từ thông là gì?Trước tiên chúng ta hãy thảo luận về ý tưởng từ thông qua một ví dụ quen thuộc: mưa rơi trên kính chắn gió của ô tô. Chúng ta hãy giả sử rằng chúng ta muốn xác định một cách định lượng lượng mưa rơi vào kính chắn gió của xe. Để đơn giản, trước tiên chúng ta hãy giả sử rằng mưa đang rơi thẳng đứng và hình dạng của kính chắn gió là một hình chữ nhật. Hãy để chúng tôi đơn giản hóa hơn nữa bằng cách giả sử bạn đang ở trong một chiếc xe đang đỗ, tức là nó không di chuyển. Nếu chúng ta muốn tìm lượng mưa rơi vào kính chắn gió, chúng ta cần xem xét chủ yếu ba biến sau:
- Lượng mưa
- Kích thước của kính chắn gió
- Hướng của kính chắn gió so với mưa
Chúng ta hãy xem xét lần lượt từng cái. Nếu trời mưa rất to, sẽ có rất nhiều hạt mưa rơi vào kính chắn gió so với khi trời mưa nhẹ. Tương tự như vậy, nếu kích thước của kính chắn gió lớn, những hạt mưa sẽ rơi vào nó nhiều hơn nếu nó nhỏ. Hướng giữa mưa và kính chắn gió cũng sẽ xác định lượng mưa rơi vào kính chắn gió. Nếu kính chắn gió được bố trí theo chiều dọc, sẽ không có mưa rơi vào kính chắn gió (theo lý tưởng là kính chắn gió mỏng vô hạn). Ngược lại, lượng mưa lớn nhất sẽ rơi vào nếu nó được bố trí vuông góc với mưa hoặc theo chiều ngang (như cửa sổ trời trên đầu xe).
Hy vọng bài viết đã giúp bạn hiểu hơn về công thức cảm ứng từ cũng như các khái niệm cơ bản liên quan đến cảm ứng từ.
