[r]
Trang 1Cảm ứng ñiện từ
Lê Quang Nguyên www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen nguyenquangle@zenbe.com
Nội dung
1 Hiện tượng cảm ứng ñiện từ
a Sức ñiện ñộng cảm ứng
b Định luật Lenz
c Định luật Faraday
2 Hiện tượng tự cảm
a Sức ñiện ñộng tự cảm
b Độ tự cảm của solenoid
3 Hiện tượng hỗ cảm
4 Năng lượng từ trường
a Năng lượng từ của solenoid
b Mật ñộ năng lượng từ trường
1a Sức ñiện ñộng cảm ứng
• Khi từ thông qua một vòng dây dẫn
thay ñổi thì trong vòng dây xuất hiện
một sức ñiện ñộng cảm ứng có ñộ lớn:
• Từ thông Φ qua vòng dây có thể thay
ñổi do:
• Từ trường thay ñổi theo thời gian:
dΦ/dt là ñạo hàm của Φ theo thời gian.
• Vòng dây chuyển ñộng trong từ
trường tĩnh: dΦ/dt là từ thông mà vòng
dây quét ñược trong một ñơn vị thời
gian
dt
=
ε
dx
x
B l
dΦ = Bldx
1b Định luật Lenz
• Chiều của dòng cảm ứng hay sức ñiện ñộng cảm
ứng ñược xác ñịnh bởi ñịnh luật Lenz:
• Dòng cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó tạo ra (từ trường cảm ứng) có xu hướng chống lại
sự biến ñổi từ thông
i’
Trang 21c Định luật Faraday
• Định luật Faraday xác ñịnh
cả chiều và ñộ lớn của sức
ñiện ñộng cảm ứng:
• trong ñó chiều dương của
từ thông và chiều dương
của sức ñiện ñộng cảm ứng
phải liên hệ với nhau theo
quy tắc bàn tay phải
dt
−
=
ε
Φ > 0
ε> 0
2a Sức ñiện ñộng tự cảm
• Xét một vòng dây dẫn có dòng
ñiện biến thiên i(t), tạo ra một
từ trường biến thiên
• Từ thông do từ trường này gửi qua vòng dây biến thiên, tạo nên một sức ñiện ñộng cảm
ứng
• Sức ñiện ñộng này ñược gọi là sññ tự cảm, vì nó do chính dòng ñiện biến thiên trong vòng dây ñó tạo nên
2a Sức ñiện ñộng tự cảm (tt)
• Liên hệ giữa từ thông và
dòng ñiện tạo ra nó:
• trong ñó L là ñộ tự cảm
của vòng dây
• Suy ra sññ tự cảm:
Li
=
Φ
dt
di
L
−
=
ε
•Nếu i tăng lên, dòng
tự cảm sẽ có chiều
ngược với i.
•Nếu i giảm ñi, dòng
tự cảm sẽ cùng chiều
với i.
2b Độ tự cảm của solenoid
• Từ thông qua N vòng dây:
• Suy ra ñộ tự cảm:
• n = N/l là mật ñộ vòng.
• V = Sl là thể tích solenoid.
I
B
IS l
N N
= Φ
Sl l
N S
l
N I
L
2
0
2
=
=
Φ
V n
l S
Trang 33 Hiện tượng hỗ cảm
• Xét hai khung dây ñặt gần
nhau, trong ñó có các dòng
ñiện biến thiên
• Từ thông do khung này gửi
qua khung kia cũng biến
thiên, tạo nên trong mỗi
khung một dòng ñiện cảm
ứng
• Đó là hiện tượng hỗ cảm
giữa hai khung dây
3 Hiện tượng hỗ cảm (tt)
• Từ thông do dòng i1 gửi qua
vòng dây 2 tỷ lệ với i1:
• Từ thông do dòng i2 gửi qua
vòng dây 1 tỷ lệ với i2:
• với M12 = M21 là hệ số hỗ cảm của hai vòng dây
• Suy ra sức ññ hỗ cảm trong hai vòng dây:
1 12
2 =M i
Φ
2 21
1 =M i
Φ
dt
di M dt
di M
1 12 2
2 21 1
−
=
−
=
ε ε
4 Năng lượng từ trường
• Dựa vào ñịnh luật Ohm và sññ tự cảm, ta có thể
tìm ñược năng lượng từ của một solenoid:
• Độ tự cảm của solenoid:
• Cường ñộ từ trường trong solenoid:
• Suy ra:
2 2
1
Li
V n
2
1 2
=
ni
4 Năng lượng từ trường (tt)
• Vậy năng lượng từ trường ñược chứa trong không gian có từ trường với mật ñộ:
• Kết quả trên cũng ñúng cho một từ trường bất kỳ
H B H
⋅
=
=
2
1 2
0µ µ