Bài 23. Từ thông. Cảm ứng điện từ

Dòng điện gây ra từ trường vậy từ trường có gây ra dòng điện không?
Michael Faraday (22/9/1791 – 25/8/1867)
DÒNG ĐIỆN
TỪ TRƯỜNG
?
CHƯƠNG V. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
* Hiện tượng cảm ứng điện từ.
* Định luật Len-xơ về chiều của dòng điện cảm ứng.
* Suất điện động cảm ứng.
* Hiện tượng tự cảm. Suất điện động tự cảm.
I. TỪ THÔNG
II. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
III. ĐỊNH LUẬT LEN-XƠ VỀ CHIỀU DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG
IV. DÒNG ĐIỆN FU-CÔ
TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
BÀI 23
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
I. TỪ THÔNG
1. Định nghĩa
- Gọi là vectơ pháp tuyến dương của khung dây ( vuông góc với mặt S).
- Xét 1 khung dây dẫn (C) phẳng kín, có diện tích bề mặt là S, đặt trong vùng không gian có từ trường đều .
(C)
n
Số đường sức từ xuyên qua một mạch kín (C) gọi là từ thông:
 = B.S.cos
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
I. TỪ THÔNG
1. Định nghĩa
Nếu  nhọn thì cos > 0   > 0
Nếu  tù thì
cos < 0   < 0
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
I. TỪ THÔNG
Nếu  = 0
 cos = 1   = B.S
Đặc biệt:
Nếu  = /2
 cos = 0   = 0
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
I. TỪ THÔNG
1. Định nghĩa
Đơn vị của từ thông là vêbe, kí hiệu (Wb).
Nếu [S]=m2; [B]=T (Tesla);
Thì 1Wb = 1 m2.1 T
2. Đơn vị của từ thông
Vậy từ thông qua N vòng dây thì sao?
  = N.B.S.cos
→ Từ thông là một đại lượng đại số
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
I. TỪ THÔNG
1. Định nghĩa
→ Từ thông qua khung dây sẽ thay đổi khi:…….
Từ thông thay đổi khi nào?
* CÁC CÁCH LÀM BIẾN ĐỔI TỪ THÔNG
Có thể thay đổi từ thông bằng cách nào?
II. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
1. Thí nghiệm:
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
I. TỪ THÔNG
Dụng cụ thí nghiệm
13
9
6
mA
0:6 mA
= 1 ┴
Số đường sức từ qua ống dây
Nam châm chuyển động lại gần ống dây
I
I
a) Thí nghiệm 1
Nam châm dịch ra xa ống dây
14
9
6
mA
0:6 mA
= 1 ┴
Số đường sức từ qua ống dây
I
I
b) Thí nghiệm 2
Em có nhận xét gì về số đường sức từ xuyên qua ống dây khi đưa nam châm lại gần hoặc ra xa ống dây?
Khi đưa nam châm lại gần ống dây thì số đường sức từ tăng, khi đưa nam châm ra xa ống dây thì số đường sức từ giảm
Kết luận: Đưa nam châm lại gần hoặc ra xa ống dây:
số đường sức từ qua ống dây tăng hoặc giảm
→ I ≠ 0
→  qua ống dây tăng hoặc giảm
c) Thí nghiệm 3
c)Thí nghiệm 3
Kết luận: Khi cho nam châm đứng yên và mạch (C) dịch chuyển lại gần hoặc ra xa nam châm hay khi quay vòng dây quanh trục song song với mặt phẳng chứa vòng dây hoặc bóp méo vòng dây thì số đường sức từ qua vòng dây thay đổi
→  qua vòng dây thay đổi trong mạch xuất hiện dòng điện
d)Thí nghiệm 4
0
2
4
6
8
10
12
V
0
2
4
6
8
10
12
V
0:12 V
POWER
10
DC
0
6
4
8
+
-


AC
0
6
4
8
+
-
10
9
4
2
0
2
4
6
0:6 mA
mA
Thí nghiệm đóng, ngắt mạch điện
0
2
4
6
8
10
12
V
0
2
4
6
8
10
12
V
0:12 V
POWER
10
DC
0
6
4
8
+
-


AC
0
6
4
8
+
-
10
Trường đại học sư phạm tháI nguyên
Khoa vật lí
9
4
2
0
2
4
6
mA
0:6 mA
Vậy dòng điện trong ống dây xuất hiện khi nào ?
Do cường độ dòng điện qua nam châm điện thay đổi
Khi đóng , ngắt khoá K hay khi di chuyển con chạy thì số đường sức từ qua ống dây thay đổi trong mạch có dòng điện
Em có nhận xét gì về số đường sức từ xuyên qua ống dây khi đóng hoặc mở khoá K ở nam châm điện hay khi di chuyển con chạy?
1. Thí nghiệm:
II. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
I. TỪ THÔNG
2. Kết luận:
Mỗi khi từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng.
Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua mạch kín biến thiên.
1. Thí nghiệm:
II. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
I. TỪ THÔNG
2. Kết luận:
3. Ứng dụng:
Máy phát điện
Nhà máy gió điện
Nhà máy thuỷ điện
Nhà máy nhiệt điện
Dinamo xe đạp
ĐỊNH LUẬT LEN-XƠ VỀ CHIỀU DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG
1. Định luật Len-xơ
II. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
I. TỪ THÔNG
Từ thông qua (C) tăng: Dòng điện cảm ứng i trong mạch kín (C) có chiều ngược với chiều kim đồng hồ.
Thí nghiệm hình 23.3a
 
 
Từ thông qua (C) giảm: Dòng điện cảm ứng i trong mạch kín (C) có chiều trùng với chiều kim đồng hồ.
Thí nghiệm hình 23.3b
 
 
 
Kết quả thí nghiệm mô tả trên hình 23.3a, 23.3b:
Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua mạch kín.
→ Nội dung của định luật Len-xơ về chiều của dòng điện cảm ứng?
 
ĐỊNH LUẬT LEN-XƠ VỀ CHIỀU DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG
1. Định luật Len-xơ
2. Trường hợp từ thông qua (C) biến thiên do chuyển động cơ học.
Mặt của (C) đối diện với cực Bắc của nam châm là mặt Bắc, mặt này gây ra lực từ đẩy cực Bắc của nam châm.
Thí nghiệm hình 23.3 a
Mặt của (C) đối diện với cực Bắc của nam châm là mặt Nam, mặt này gây ra lực từ hút cực Bắc của nam châm.
Thí nghiệm hình 23.3 b
Phát biểu khác của định luật Len-xơ:
Khi từ thông qua (C) biến thiên do kết quả của một chuyển động nào đó thì từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói trên.
ĐỊNH LUẬT LEN-XƠ VỀ CHIỀU DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG
1. Định luật Len-xơ
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
2. Trường hợp từ thông qua (C) biến thiên do chuyển động cơ học.
3. Cách xác định chiều dòng điện cảm ứng
 
ĐỊNH LUẬT LEN-XƠ VỀ CHIỀU DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG
II. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
I. TỪ THÔNG
1. Định luật Len-xơ
2. Trường hợp từ thông qua (C) biến thiên do chuyển động cơ học.
C3: Cho nam châm SN rơi thẳng đứng chui qua mạch kín (C) cố định (Hình 23.5). Hãy xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện trong (C).
 
 
 
IV. DÒNG ĐIỆN FU-CÔ
1. Định nghĩa
Dòng điện Fu-cô là dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khối kim loại khi khối kim loại đó:
chuyển động trong từ trường đều;
đặt trong từ trường biến thiên.
2. Tính chất và ứng dụng
Dòng điện Fu-cô có những tính chất và ứng dụng nào?
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
- Gây ra hiệu ứng toả nhiệt Jun – Lenz.
- Ngoài ra còn làm nóng động cơ điện, gây hao phí.
- Gây ra lực hãm điện từ lên mọi khối kim loại chuyển động trong từ trường.
Dinamo xe đạp
Máy biến thế
CỦNG CỐ
1. Một diện tích (S) đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B, góc giữa vectơ cảm ứng từ và vectơ pháp tuyến của (S) là α. Từ thông qua diện tích (S) được tính theo công thức
 
 
 
 
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
2. Đơn vị của từ thông là
A. Tesla (T).
B. Ampe (A).
C. Vêbe (Wb).
D. Vôn (V).
3. Dòng điện xuất hiện khi có sự biến thiên từ thông qua mạch điện kín gọi là
A. dòng điện trong chất điện phân.
B. dòng điện trong không khí.
C. dòng điện cảm ứng.
D. dòng điện trong chân không.
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
Câu 4: Trong những phát biểu sau , phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?
1.Hiện tượng cảm ứng điện từ xuất hiện trong mạch
kín khi nam châm chuyển động trước mạch kín
2. Từ thông qua một mặt chỉ phụ thuộc vào độ lớn
của diện tích mà không phụ thuộc vào độ nghiêng
của mặt
3.Hiện tượng cảm ứng điện từ xuất hiện trong mạch
kín khi từ thông qua mạch kín biến thiên theo thời gian
4.Từ thông là đại lượng có hướng
S
Đ
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
Câu 5: Cho véc tơ pháp tuyến n của diện tích S vuông góc với đường cảm ứng từ B. Khi độ lớn cảm ứng từ tăng 2 lần thì từ thông qua S:
A. Tăng 2 lần
B. Giảm 2 lần
C. Tăng 4 lần
D. Bằng 0


? ? = 0
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
Câu 6: Một khung dây hình chữ nhật kích thước
3cm x 4cm, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10-4 T. Véctơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung một góc 30o. Tính từ thông qua khung dây dẫn đó.
A. 3.10-7 (Wb)
B. 5,2.10-7 (Wb)
C. 4,2. 10-7 (Wb)
D. 6.10-7 (Wb)
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
A. 0,2T
B. 0.3T
C. 0,4T
D. 0,5T
BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
8. Phát biểu nào sau đây là không đúng?
Một khung dây dẫn hình chữ nhật, quay đều trong một từ trường đều quanh một trục đối xứng OO’
B. song song với các đường cảm ứng từ thì trong khung có xuất hiện dòng điện cảm ứng.
A. song song với các đường cảm ứng từ thì trong khung không có dòng điện cảm ứng.
C. vuông góc với các đường cảm ứng từ thì trong khung có xuất hiện dòng điện cảm ứng.
D. hợp với các đường cảm ứng từ một góc nhọn thì trong khung có xuất hiện dòng điện cảm ứng.
9. Mạch kín (C) không biến dạng trong từ trường đều . Hỏi trường hợp nào dưới đây, từ thông qua mạch biến thiên?
A. (C) chuyển động tịnh tiến.
B. (C) chuyển động quay xung quanh một trục cố định vuông góc với mặt phẳng chứa mạch.
C. (C) chuyển động trong một mặt phẳng vuông góc với .
D. (C) quay xung quanh trục cố định nằm trong mặt phẳng chứa mạch và trục này không song song với đường sức từ.
10. Phát biểu nào sau đây là không đúng ?
A. Khi có sự biến đổi từ thông qua mạch kín, thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
B. Dòng điện xuất hiện khi có sự biến thiên từ thông qua mạch điện kín gọi là dòng điện cảm ứng.
C. Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra luôn ngược chiều với chiều của từ trường sinh ra nó.
D. Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó.
11. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong các thí nghiệm dưới đây:
a. Nam châm chuyển động tịnh tiến (Hình 23.9a).
b. Mạch (C) chuyển động tịnh tiến (Hình 23.9b).
c. Mạch (C) quay (Hình 23.9c).
d. Nam châm quay liên tục (Hình 23.9d).
CẢM ƠN THẦY CÔ VÀ CÁC EM
ĐÃ THAM DỰ BÀI HỌC!
Công tơ điện
IV. DÒNG ĐIỆN FU-CÔ (FOUCAULT)
Cấu tạo của bếp từ:
Bếp có 1 cuộn dây để tạo ra từ trường biến thiên với tần số cao có thể thay đổi được, ta chỉnh nhiệt độ của bếp bằng cách thay đổi tần số này. Một cách gần đúng có thể coi tất cả từ thông hướng thẳng góc với mặt bếp để xuyên lên đáy nồi như hình bên.

Nguyên tắc hoạt động
Dòng FU-CO này sẽ làm cho vật (đáy nồi) sinh nhiệt tương đối lớn vì ta có thể xem đáy nồi là cuộn dây thứ cấp có điện trở rất nhỏ, các electron di chuyển với tốc độ cao sẽ va đập lẫn nhau nên sinh nhiệt, nhiệt lượng sinh ra nhiều hay ít phụ thuộc vào : Cường độ từ trường, Tần số từ trường và Diện tích mạch từ (đáy nồi).
IV. DÒNG ĐIỆN FU-CÔ (FOUCAULT)
Trường hợp dòng Fu –cô có hại: trong những thiết bị điện như động cơ điện, máy biến áp.
Sự xuất hiện của dòng Fu-cô trong trường hợp này vì sao lại có hại?
Dòng Fu-cô toả nhiệt làm cho thỏi sắt nóng lên có thể làm hỏng máy. Mặt khác dòng Fu-cô chống lại nguyên nhân sinh ra nó. Đối với động cơ điện nó chống lại sự quay của động cơ, làm giảm công suất của máy.
IV. DÒNG ĐIỆN FU-CÔ (FOUCAULT)
Quạt điện
IV. DÒNG ĐIỆN FU-CÔ (FOUCAULT)
Dòng Fu- cô làm nóng các lõi sắt trong máy biến thế, các động cơ điện,…làm hao phí điện năng.
Máy bơm nước
Để giảm tác hại của dòng Fu-cô, người ta khắc phục như thế nào?
IV. DÒNG ĐIỆN FU-CÔ (FOUCAULT)
Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong các thí nghiệm sau đây:
a.
b.
c.
d.