Xác định Chiều Dòng điện Cảm ứng - TopLoigiai

Câu hỏi: Các bước xác định chiều dòng điện cảm ứng

Bước 1: Xác định từ trường ban đầu (từ trường của nam châm) theo quy tắc "Vào nam (S) ra Bắc (N)"

Bước 2: Xác định từ trường cảm ứng Bc→ do khung dây sinh ra theo định luật Len-xơ.

+ Xét từ thông qua khung dây tăng hay giảm

+ Nếu Φ tăng thì Bc→ ngược chiều B→, nếu Φ giảm thì Bc→ cùng chiều B→.

+ Quy tắc chung: gần ngược – xa cùng. Nghĩa là khi nam châm hay khung dây lại gần nhau thì Bc→ và B→ ngược. Còn khi ra xa nhau thì Bc→ và B→ ngược

Bước 3: Xác định dòng điện cảm ứng sinh ra trong khung dây theo qui tắc nắm tay phải.

Hãy cùng Toploigiai tìm hiểu về dòng điện cảm ứng và bài tập ví dụ để xác định dòng điện cảm ứng nhé

Bài tập ví dụ xác định chiều dòng điện cảm ứng

Ví dụ 1: Đặt một thanh nam châm thẳng ở gần một khung dây kín ABCD như hình vẽ. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây khi đưa nam châm lại gần khung dây.

Cách làm:

Khi đưa nam châm lại gần khung dây, từ thông qua khung dây tăng, dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây gây ra từ trường cảm ứng ngược chiều với từ trường ngoài (để chống lại sự tăng của từ thông qua khung dây) nên dòng điện cảm ứng chạy trên cạnh AB theo chiều từ B đến A (xác định nhờ quy tắc nắm tay phải).

Bài 1: Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây kín ABCD, biết rằng cảm ứng từ B đang giảm dần.

Bài giải:

+ Vì cảm ứng từ B đang giảm nên từ thông giảm, do đó cảm ứng từ Bc→ phải cùng chiều với cảm ứng từ B→.

+ Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng có chiều cùng với chiều kim đồng hồ.

Bài 2: Một nam châm đưa lại gần vòng dây như hình vẽ. Hỏi dòng điện cảm ứng trong vòng dây có chiều như thế nào và vòng dây sẽ chuyển động về phía nào?

Bài giải:

+ Cảm ứng từ của nam châm có chiều vào S ra N

+ Vì nam châm đang lại gần nên cảm ứng từ cảm ứng Bc→ ngược chiều với cảm ứng từ B→ của nam châm ⇒ cảm ứng từ Bc→ có chiều từ phải sang trái

+ Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng có chiều như hình vẽ.

+ Cảm ứng từ cảm ứng của khung dây có chiều vào mặt Nam ra ở mặt bắc ⇒ mặt đối diện của khung dây với nam châm là mặt bắc

+ Vì cực bắc của nam châm lại gần mặt bắc của vòng dây nên vòng dây bị đẩy ra xa.

Dòng điện cảm ứng, tính chất và ứng dụng trong thực tế

1. Dòng điện cảm ứng là gì?

Dòng điện cảm ứng là một hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi Từ trường sinh ra dòng điện. Dòng điện cảm ứng được sinh ra khi từ thông di chuyển qua một mạch biến thiên.

2. Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng

Điều kiện để xuất hiện dòng điện cảm ứng: Khi đưa nam châm lại gần hoặc xa cuộn dây thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên.

TH1: Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dẫn kín khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên đặt trong từ trường của một nam châm.

TH2: Khi đóng hay ngắt mạch điện, từ trường của nam châm đột ngột xuất hiện hay biến mất. Số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn biến thiên (tăng hoặc giảm). Trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng.

3. Tính chất

Khi từ thông biến đổi theo thời gian thực của một mạch kín trong mạch xuất hiện một dòng điện cảm ứng. Chỉ tồn tại trong thời gian từ thông biến đổi. Cường độ dòng điện cảm ứng tỉ lệ thuân với tốc độ biến đổi của từ thông. Vậy chiều dòng điện cảm ứng được xác định như thế nào.

Xác định chiều dòng điện cảm ứng: Định luật Lenz.

4. Định luật Lenz

Định luật Lenz: Dòng điện cảm ứng phải có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó.

Nghĩa là: Khi từ thông qua mạch tăng lên, từ trường cảm ứng sinh ra tác dụng chống lại sư tăng trường của từ thông. Từ trường cảm ứng sẽ ngược chiều với từ trường ngoài.

Nếu lý thuyết suông khó hiều, có thể xem hình sau để minh họa. Hãy áp dụng quy tắc năm tay phải để xác định chiều dòng điện cảm ứng trong cuộn dây nha.

Có 2 trường hợp di chuyển cuộn nam châm: Lại gần và ra xa cuộn dây.

Trường hợp 1: Di chuyển lại gần cuộn dây.

Sự tăng lên của từ thông qua một cuộn dây tạo ra một dòng điện cảm ứng. Dòng điện này có chiều, sao cho từ trường do nó tạo ra có xu hướng chống lại từ thông ban đầu.

Trường hợp 2: Khí đưa nam châm ra xa cuộn dây

Từ thông xuyên qua cuộn dây giảm đi, kim điện kế lệch sang bên trái. Áp dụng nắm tay phải ta thấy rằng: Dòng điện này tạo ra một từ trường cùng chiều với chiều từ trường của nam châm. Tức là: Dòng điện sinh ra có tác dụng chống lại sự giảm từ thông khi di chuyển nam châm ra xa cuôn dây.

5. Ứng dụng của dòng điện cảm ứng điện từ

Nó tạo nên một sự thay đổi lớn trong đời sống và nhiều lĩnh vực, khi nó được áp dụng thành công trong các lĩnh vực đó.

Bếp Từ

Bếp từ, một cụm từ đã nói lên nó sử dụng công nghệ gì. Đó là dòng điện cảm ứng điện từ. Nó làm nóng dụng cụ nấu bếp (xoang, chảo…) bằng dòng điện cảm ứng. Một cuộn dây đồng sẽ được đặt dưới một vật liệu cách nhiệt, một dòng điện xoay chiều được truyền qua cuộn dây đồng này.

Từ trường dao động tạo ra một từ thông liên tục từ hóa nồi, ngay lúc này nồi đóng vai trò như lõi từ của máy biến áp. Điều này đã tạo ra dòng điện xoáy (chúng ta còn gọi là dòng điện Fu-cô) lớn ở trong nồi. Vì có tác dụng của dòng Fu-cô, nồi nấu chịu tác dụng của lực hãm điện từ gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun – Lenxơ và làm nóng đáy nồi dẫn đến làm nóng thức ăn bên trong.

Đèn huỳnh quang

Các hệ thống chiếu sáng được sử dụng phổ biến nhất trong các tòa nhà thương mại và gia đình chính là hệ thống chiếu sáng bằng đèn huỳnh quang.

Chấn lưu được sử dụng trong đèn huỳnh quang hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ, tại thời điểm bật đèn, nó tạo ra một điện áp cao trên 2 đầu đèn rồi sau đó phóng điện qua đèn.

Dòng điện qua đèn tạo thành ion tác động lên bột huỳnh quang làm bột huỳnh quang phát sáng (sau khi đèn sáng, điện áp trên 2 đầu đèn giảm đi, dòng điện qua đèn bị hạn chế bởi điện cảm của tăng phô)

Quạt điện

Quạt điện và các hệ thống làm mát khác thì sử dụng động cơ điện. Những động cơ này hoạt động cũng dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Trong bất kỳ thiết bị điện nào thì động cơ điện hoạt động bởi từ trường được tạo ra bởi dòng điện theo định lý Lo-ren-xơ (Lorentz). Những động cơ này chỉ khác nhau về chi phí dựa trên ứng dụng và kích thước.

Ngoài ra, còn rất nhiều ứng dụng của định luật cảm ứng điện từ trong thiết bị gia dụng như: lò nướng, chuông cửa, lò vi sóng, máy xay, loa, …

Máy phát điện

Máy phát điện sẽ sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra điện. “Cốt lõi” của máy phát điện là một cuộn dây trong từ trường. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện này đó chính là cuộn dây điện sẽ được quay trong từ trường với tốc độ không đổi và tạo ra điện xoay chiều.

Ngoài sử dụng một cuộn dây quay trong từ trường không đổi, ta có một cách khác để sử dụng cảm ứng điện từ đó chính là giữ cho cuộn dây đứng yên và sau đó làm quay nam châm vĩnh cữu (cung cấp từ trường và từ thông) xung quanh cuộn dây trên.

Tàu điện từ

Đây là một trong những công nghệ hiện đại của các hệ thống giao thông sử dụng định luật cảm ứng điện từ. Tàu đệm từ sử dụng nam châm điện mạnh giúp tăng tốc độ của tàu lên một mức đáng kể

Y học

Ngày nay, trường điện từ đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong các thiết bị y tế tiên tiến như các phương pháp điều trị tăng thân nhiệt trong bệnh ung thư, cấy ghép và chụp cộng hưởng từ (MRI)

Định luật cảm ứng điện từ là một định lý cực kỳ hữu ích với rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Điện từ đã tạo ra một cuộc cách mạng rất lớn trong lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật. Ngoài ra, nó còn tác động lớn đến các lĩnh vực khác như y tế, công nghiệp, không gian…