Cảm ứng điện từ

Thí nghiệm Faraday = Dong cam ứng xuất hiện trong mạch kín là kêt quả của quá trình biên đôi từ thông qua mạch đó.. = Dong cam ứng chỉ tôn tại trong thời gian từ thông gửi qua mạch thay

CAM UNG ĐIỆN TỪ

1 Hien tươnø cảm ứnø điện từ

2 Hiên tương tự cảm

3 Năng lươngø từ trường

Thí nghiệm Faraday

Michael Faraday (1791-1867)

Thí nghiệm Faraday

Michael Faraday (1791-1867)

Thí nghiệm Faraday

= Dong cam ứng xuất hiện trong mạch

kín là kêt quả của quá trình biên đôi từ

thông qua mạch đó

= Dong cam ứng chỉ tôn tại trong thời

gian từ thông gửi qua mạch thay đôi = Cuong do dong cam ứng tỉ lệ thuận | với tốc độ biến đôi của từ thông Michael amdegsnia62

s Chiêu dòng cảm ứng phụ thuộc vào

từ thông gửi qua mạch tăng hay giảm

Định luật Lenz

®= Nội dung: Dỏ»g cỉm ứng có chiếu

sao cho từ trưởng do no sinh ra chong

lại sự biến thiên của từ thông sinh ra nó

= Ap dụng:

% Khi cuc Bac (N) tién vao vong day

= tu thong Ø„ do từ trường B của nam

châm gửi qua cuộn dây có chiêu từ trên

xuống và tăng dân — xuất hiện dòng

cam ung / => tao ra B’ cam ứng ngược

chiéu B © từ thông ®’, ctia B’ chong

lại sự tăng của Ø — xác định chiều Jc

Heinrich Lenz (1804-1865)

% Rút thanh nam ra khỏi vòng dây —>

hiện tượng ngược lại

"ức điện động cảm ứng

= Pinh luật cơ bản của hiện tượng

cảm ứng điện từ

% Vong dây dẫn kín di chuyên trong B

$ Biến thiên từ thông gửi qua vòng

day trong thoi gian dt: d®n => dòng

cam ung /, = xuât hiện một nguôn |

điện cảm ứng hay s.đ.đ cam ung &

$ Công của từ lực để di chuyển vong day: dA = [ ad@,

Theo d/l Lenz: tt luc tac dụng lén /, ngan can su di chuyén

của vòng dây (là nguyên nhân sinh ra 7 ) — công can:

d4’=-dA=-I1.d®,

"ức điện động cảm ứng

” Định luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ

% Theo đ/1 bảo toàn năng lượng: đ4' chuyên thành NL của 7,

do

r dt `

> SUC dién dong cam ung trong mot mach kin bat ky bang vé tri

sô nhưng khác dâu với tôc độ thay đôi của tu thông qua mạch

= Dinh nghĩa đơn vị từ thông

1, Nếu từ thông gửi qua diện tích mạch kín giảm từ giá trị D,, vé 0:

—d®, 0-®, @®

6 = = -—" —>(@ =6.,.At

S Vol At=1s8,6,.=1V>@,=1(V) 1 (s) = 1 Webe (Wb)

to Webe là từ thông gây ra trong một vòng dây dan bao quanh

no mot suc dién dong cam ung bang Ì V khi từ thông đó giảm déu xudneg gid tri 0 trong thoi gian I s

d4 `= -l Äd@®„ = &,1, dt (NL cual.) > & =-

Máy phát điện xoay chiêu

điện tích S quay trong tu

trường đêu (8 = consz) với van

tốc øÓc øØ

$ Vị trí ban đâu của khung

tương ứng góc #z giữa pháp

tuyên mặt phăng khung 7? và 8 $ Sau khoảng thời gian í >_ˆ

vị trí khung ứng với góc:

@— ŒÍ T Œ

°” Từ thông gửi qua khung sau khoảng thời gian rf:

@D,, = N.B.S.cosg = N.B.S.cos(œf+ đ)

Máy phát điện xoay chiêu

Vi tri khung đây trong từ trường B

tir truong => xuat hién 1 s.d.d

cam ứng xoay chiêu hình sin

theo d/l Lenz:

đó ớ = NB.S.0@B.Søft @,, = NB.S.cosaf

` f

@

60 = oe = N.B.S.a.sin(ot +a)

S Dat &,,,, =NBS.o > úc = &,,_,.sin(wt +a}

% Chu ky = chu kỳ quay của khung: 7 = 2

oy)

Eo NBS -

= Dong cam ung /, = 2 =_— ~ sinot

NBSw -L, = Ly.sinot

Dat: L max — R — Tạ

Dòng xoáy (dong Foucault/ eddy current)

= Dong cam ting (co dạng xoáy) xuất hiện

trên bê mặt vật dân khi đặt trong từ trường:

L-Ÿc

= Hé qua:

Xuât hiện từ trường riêng Léon Foucault (1819-1868)

Š Dòng cảm ứng xuât hiện Cuộndây ye day

trên bê mặt vật dân sé bị tiêu

- ° — Từ trường

năng lượng vô ích —> giảm oA K ok ° v oA r> De Ầ '_⁄⁄dòng xoáy

hiệu suất thiệt bị (đặc biệt với - ”T” =

các động co)

Dòng xoáy (dong Foucault/ eddy current)

= Do co tu truong cua dong cam ung xuất hiện trên bề mặt vật

dan => ứng dụng trong các thiệt bi dò tìm kim loại

>

BS ny ee — 1

ta

| ISL ds

\ , 2S | ¥ + ⁄ ` St:

Cuộn th >>, N=

Cửa an ninh (security gate) Thiét bi dd min (mine detector)

11

Hiện tượng

= Mach dién:

% Neat mach — từ thông qua ¿/2

cuộn dây giảm từ ®, — 0: UG

Xuất hiện dòng cảm ứng 7,

ngược chiêu dòng ban đâu (đ/l Lz“Z: +

Lenz) => kim cua G lệch theo

chiêu ngược lại

© Sau khoảng thời gian —> kim G trở về 0

Š Đóng mạch — quá trình ngược lại

* Dòng tự cảm: dòng điện sinh ra trong một mạch điện khi từ

thong gui qua mach boi dong điện của mạch đó thay đổi

S.d.d tu cam

= Theo d/l Lenz: 6, =- 4,

dt

D ,~B

B~I

°” Ð/v mạch đứng vên và g1ữ nguyên hình dạng:

Ó„=— ML) _ po (L: Hệ số tự cảm)

% Trong mach dién ding yén va khéng thay đổi hình dạng,

sức điện động tự cảm luôn bang téc độ biên thiên cường độ

dòng điện trong mạch

Hệ số tự cảm

® Định nghĩa đơn vị đo hệ số tự cảm (L)

an

dt

% Don vi: Henry (A), 1H =— =

LH là hệ số tự cảm của l mạch

kín, khi có dòng điện cường độ 1 A

chạy qua mạch đó thì sinh ra trong

chân khéng, tir thong bang 1 Wb

© Truong hop éng dây có lõi sắt:

$ Do ø lõi sắt lớn — đơn vị # lớn — thực tê chỉ dùng don vi

mH = 10° H, hoac 1uH = 10°H

Hiệu ứng bê mặt

® Khi cho dòng điện cao tân chạy Ầ

qua 1 day dan => dòng tự cảm chỉ NI

xuất hiện ở bề mặt daydan | | — 5 am

% Tan s6 f= 103 Hz => dòng tự

cảm chạy trong lớp vật liệu bê mặt

~ 2mm

$ Tân số ƒ= 105 Hz — dòng tự cảm chỉ chạy trong lớp vật

liệu bê mặt ~ 0,2 mm

Ứng dụng trong công nghệ:

% Dung dây dẫn rỗng dé tai dong cao tan

$ Kỹ thuật tôi bề mặt hợp kim băng dòng cao tân

Năng lượng từ trường của một ông dây £

|

s= Mạch điện có khóa K:

+ Sức điện động 6, dòng iy

4 + Ong dây hệ số tự cảm 7,

S Khi đóng mạch > ¡ 7> $ Khi ngắt mạch > i J > B

& ®, eu qua L 7— /„ gƯỢC & @M, gui qua L ý > i, cung

chiêu ij > 7 = ig - 4, => NL chiều ij > i=i,+ i> NL

nguon (~ j2) > NL mach (~ 7) nguồn (~ i,2) < NL mach (~ 7)

lnL_—_————_— _— iy

Năng lượng từ trường của một ỗng dây

# Ap dung d/l Ohm trong quá trình

hinh thanh dong dién 7:

6+6,.=Rl

di

Hay: & = Ri+L—

dt

© Nhân 2 về với i4:

&iadt = R.dtE + Lidi

——” —r—” ——

NLUnguôn NLnhiệt NL từ trường

%NL từ trường khi thiết lập dòng điện trong ông day: dW = L.i.di

>W = law - [Lidi = SLI"

Mat do nang lượng từ trường l

5 Trong ông dây có thê tích: ƒ =7.S D> 5 ) p>

A4 4A ` ` k ^ đ \ \ = ZB

Š Mật độ NL từ trường trong ông dây +|=

'¬——_=z 2<

to Ly, 8S \p a PEP

> 8

=F lye „ nụ, (trong Ong day: B = const) w 1B A dav: B=

B= Hig E

% Ap dụng cho mọi từ trường bất kỳ

Năng lượng từ trường không øIan

Chia không gian từ trường thành những thể tích vô

cùng nho dV sao cho B = const trong mdi dV

% Nang lượng từ trường trong mỗi thể tích đ⁄:

2

aw, =w,dV = if

2 Uy

Š Năng lượng từ trường trong cả cà không gian:

dV

vm JM = lạ, 2u