Diễn đàn học tập của Hocmai.vn
Liên hệ quảng cáo: xem chi tiết tại đây

Diendan.hocmai.vn - Học thày chẳng tày học bạn! » Vật lí » Vật lí lớp 11 » Cảm ứng điện từ » Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động » Cảm ứng điện từ




Trả lời
  #1  
Cũ 22-07-2007
muatrongmatem muatrongmatem đang ngoại tuyến
Thành viên
Bàn phó
 
Tham gia : 12-06-2007
Đến từ: _+_I-Am-Fr0m-Th3-HelL_+_
Bài viết: 58
Đã cảm ơn: 0
Được cảm ơn 60 lần
Cảm ứng điện từ

1. Khái niệm từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ.

Từ thông

a) Từ thông là khái niệm cần thiết dùng để giải thích kết quả các thí nghiệm về cảm ứng điện từ và nhiều hiện tượng về sau. Vì vậy trước hết ta hãy xét khái niệm này.



Giả sử có một vòng dây kín, phẳng đặt trong từ trường đều. Vòng dây này giới hạn một phần mặt phẳng có diện tích S. Tại một điểm bất kì trong S ta vẽ vectơ pháp tuyến n vuông góc với S (H.56.1) chiều vectơ n được chọn tuỳ ý.

Kí hiệu vectơ cảm ứng từ của từ trường đang xét là B. Gọi a là góc tạo thành bởi vectơ B và vectơ n. Đại lượng \Phi=B.Scos \alpha (56.1) được gọi là từ thông qua diệnt ích S.

Theo biểu thức định nghĩa trên ta thấy khi n làm thành với B một góc nhọn (\alpha< \frac{\pi}{2}) ta có \Phi>0 (h.56.1a) còn khi n làm thanh với B một góc tù (\alpha> \frac{\pi}{2}) ta có \Phi<0 (h.56.1b)

Đặc biệt nếu các đường cảm ứng từ song song với mặt phẳng vòng dây thì (\alpha= \frac{\pi}{2}) và \Phi=0 (H.56.1c)

Người ta quy ước vẽ các đường cảm ứng từ sao cho số dường đi qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với chúng bằng cảm ứng từ tại điểm đang xét. Với quy ước đó và với biểu thức định nghĩa từ thông nói trên ta thấy trị số tuyệt đối của từ thông F qua diện tích S đặt vuông góc với các đường cảm ứng từ bằng số đường cảm ứng từ qua điện tích đó.

Đối với từ trường đều thì các đờng cảm ứng từ phải được vẽ sao cho số đường đi qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với chúng tại bất kì điểm nào cũng như nhau. Vì vậy các đường cảm ứng từ của từ trường đều là những đường thẳng song song cách đều nhau như đã nói trong §47.



b) Đơn vị từ thông: Từ hệ thức \Phi =B.S ta thấy trong hệ đơn vị SI nếu lấy B = 1T, S = 1m[sup]2[/sup] thì \Phi =1 đơn vị từ thông có tên gọi là vebe, kí hiệu là Wb.


1 Wb = 1 T. 1m[sup]2[/sup].

Hiện tượng cảm ứng điện từ



a) Thí nghiệm1: Hình 56.2a,b,c,d.

Nhận xét: Ta đặt vòng dây dẫn cố định, di chuyển nam châm; hoặc đặt nam châm cố định, di chuyển vòng dây dẫn thì trong lúc di chuyển ta thấy có dòng điện chạy trong vòng dây dẫn.

(Nếu thay nam châm bằng một ống dây mang dòng điện và lặp lại các đodọng tác thí nghiệm như trên ta cũng thấy có dòng điện chạy trong vòng dây dẫn).



b) Thí nghiệm 2. Hình 56.3

Nhận xét: Khi di chuyển con chạy, trong vòng dây dẫn cũng xuất hiện dòng điện.



c) Hiện tượng mô tả trong hai thí nghiệm trên đây gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. Dòng điện xuất hiện trong vòng dây dẫn gọi là dòng điện cảm ứng.

d) Phân tích hai thí nghiệm trên đây ta thấy cả hai đều có chung một đặc điểm.

Trong thí nghiệm 1 từ trường không thay đổitheo thời gian. Nhưng vì có sựchuyển động tương đối giữa nam châm và vòng dây dẫn nên số đường cảm ứng từ xuyên qua vòng dây dẫn thay đổi theo thời gian. Điều đó có nghãi là trong khi chuyển động thì từ thông qua diện tích S giới hạn bởi vòng dây dẫn thay đổi theo thời gian.



Còn trong thí nghiệm 2 cả từ trường và vòng dây dẫn đều không chuyển động nhưng ở đây ta có cảm ứng từ thay đổi theo thời gian nên từ thông qua S cũng thay đổi theo thời gian.

Mặt khác ta lại thấy dòng điện cảm ứng chỉ xuất hiện trong thời gian có sự biến thiên từ thông qua diện tích giới hạn bởi vòng dây dẫn.

Nhiều thí nghiệm khác, cũng rút ra những nhận xét tương tự như trên. Vì vậy có thể phát biểu thành một định luật, gọi là định luật cảm ứng điện từ: Khi có sự biến thiên từ thông qua diện tích giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Chiều của dòng điện cảm ứng. Định luật Lenz

a) Hãy trở lại các thí nghiệm trong mục 2 trên dây. Ta nhận thấy ở thí nghiệm hình 56.2a,b khi thay đổi chiều biến thiên từ thông thì chiều của dòng điện cảm ứng cũng thay đổi. Như vậy là chiều dòng điện cảm ứng và chiều biến thiên từ thông qua diện tích giới hạn bởi vòng dây dẫn có liên quan với nhau.

b) Để tìm ra mối liênquan đó ta cần khảo sát chi tiết hơn các thí nghiệm vừa nói.

Nếu vẽ vectơ n vuông góc với diện tích S giới hạn bởi vòng dây dẫn có chiều từ trái sang phải thì trong thí nghiệm hình 56.2a khi đưa nam châm lại gần vòng dây dẫn từ thông gửi qua S tăng. Đồng thời thí nghiệm cho biết khi đó dòng điện cảm ứng xuất hiện trong vòng dây dẫn có chiều như hình vẽ. Áp dụng quy tắc cái đinh ốc 2 đối với một khung dây mang dòng điện (mục 3, §50-51) ta thấy cảm ứng từ của từ trường do dòng điện cảm ứng gây ra có chiều từ phải sang trái. Cảm ứng từ này ngược chêìu cảm ứng từ của từ trường của nam châm là từ trường gây ra hiện tượng cảm ứng.

Qua nhận xét trên ta có thể phát biểu: từ trường của dòng điện cảm ứng chống lại sự tăng từ thông gửi qua S.

Khảo sát thí nghiệm hình 56.2b ta thấy từ thông gửi qua S giảm. Còn dòng điện cảm ứng xuất hiện trong vòng dây dẫn thì có chiều như đã chỉ ra trên hình vẽ đó. Dòng điện này gây ra từ trường có đường cảm ứng hướng từ trái sang phải. Cảm ứng từ này cùng chiều với cảm ứng từ của từ trường nam châm là từ trường đã gây ra hiện tượng cảm ứng.

Điều nhận xét vừa rồi cho thấy có thể phát biểu: từ trường của dòng điện cảm ứng chống lại sự giảm từ thông qua S.

Nếu xét mối liên quan giữa chiều biến thiên của từ thông gửi qua S và chiều của dòng điện cảm ứng trong vòng dây dẫn trong các thí nghiệm còn lại ta đều có chung nhận xét như trên. Do đó ta có thể đi đến kết luận chung như sau:

Dòng điện cảm ứng trong một mạch điện kín phải có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra chống lại sự biến thiên của từ thông qua mạch.

Đó là quy tắc xác định chiều của đòng điện cảm ứng và được gọi là định luật Lenz



Nguồn: Mjss_LOnely / Box Vật Lý - 4r Olympiavn.org
__________________
_+_I-Am-Fr0m-Th3-HelL_+_
Trả Lời Với Trích Dẫn
Có 3 thành viên đã gửi lời cảm ơn đến muatrongmatem với bài viết này:
  #2  
Cũ 23-07-2007
muatrongmatem muatrongmatem đang ngoại tuyến
Thành viên
Bàn phó
 
Tham gia : 12-06-2007
Đến từ: _+_I-Am-Fr0m-Th3-HelL_+_
Bài viết: 58
Đã cảm ơn: 0
Được cảm ơn 60 lần
2. Suất điện động cảm ứng.

Trong §56-57 ta đã nói khi có sự biến thiên từ thông qua diện tích giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng. Nhưng mặt khác ta biết rằng mỗi khi trong mộtmạch kín có dòng điện thì phải có suất điện động sinh ra dòng điện ấy. Vậy khi có sự biến thiên từ thông qua diện tích giới hạn bởi mộtmạch điện kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động. Ta sẽ gọi suất điện động đó là suất điện động cảm ứng. Chính suất điện động cảm ứng này đã gây ra dòng điện cảm ứng trong mạch.

Để tìm biểu thức suất điện động cảm ứng ta trở lại thí nghiệm như hình 56.2 và tiến hành như sau. Đưa thanh nam châm lại gần hay ra xa vòng dây với các tốc độ khác nhau. Thí nghiệm cho biết rằng khi thanh nam châm di chuyển chậm thì kim điện kế lệch một góc nhỏ và khi thanh nam châm di chuyển nhanh thì kim điện kế lệch một góc lớn hơn, di chuyển càng nhanh góc lệch càng lớn.

Thí nghiệm trên các hình 56.3 cũng có kết quả tương tự: con chạy di chuyển chậm thì góc lệch của kim điện kế nhỏ, con chạy di chuyển nhanh thì góc lệch lớn, di chuyển càng nhanh góc lệch càng lớn.

Giả sử trong khoảng thời gian \Delta.t từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch điện kín biến thiên một lượng \Delta \Phi. Đại lượng \frac{\Delta \Phi}{\Delta.t} cho biết sự biến thiên của từ thông diễn ra nhanh hay chậm. Nói cách khác đại lượng đó biểu thị tốc độ biến thiên của từ thông.

Khi thanh nam châm hay con chạy di chuyển chậm có nghĩa là tốc độ biến thiên của từ thông qua vòng dây nhỏ. Còn kim điện kế lệch một góc nhỏ có nghĩa là cường độ dòng điện cảm ứng hay suất điện động cảm ứng trong vòng dây nhỏ.

Vì vậy khi tốc độ biến thiên từ thông gửi qua mạch điện kín càng lớn thì suất điện động cảm ứng trong mạch càng lớn.


1. Các thí nghiệm định lượng chính xác đã rút ra biểu thức xác định suất điện động cảm ứng như sau. Gọi \Delta.t là khoảng thời gian trong đó từ thông biến thiên và \Delta \Phi là độ biến thiên của từ thông trong khoảng thời gian \Delta.t. Nếu \Delta.t là nhỏ và cuộn dây dẫn chỉ gồm có một vòng dây thì trong hệ SI suất điện động cảm ứng ....... được xác định bằng biểu thức.

E=\frac{\Delta \Phi}{\Delta.t}

trong đó E đo bằng vôn, \Delta \Phi đo bằng vêbe và \Delta.t đo bằng giây.

Nếu cuộn dây dẫn gồm n vòng dây thì biểu thức của suất điện động cảm ứng trong cuộn dây dẫn có dạng.


E=n.|\frac{\Delta \Phi}{\Delta.t}|


trong đó \Delta \Phi là độ biến thiên từ thông qua diện tích giới hạn bởi một vòng dây


Nguồn: Mjss_LOnely / Box Vật Lý - 4r Olympiavn.org
__________________
_+_I-Am-Fr0m-Th3-HelL_+_
Trả Lời Với Trích Dẫn
Có 2 thành viên đã gửi lời cảm ơn đến muatrongmatem với bài viết này:
  #3  
Cũ 23-07-2007
muatrongmatem muatrongmatem đang ngoại tuyến
Thành viên
Bàn phó
 
Tham gia : 12-06-2007
Đến từ: _+_I-Am-Fr0m-Th3-HelL_+_
Bài viết: 58
Đã cảm ơn: 0
Được cảm ơn 60 lần
3. Hiện tượng cảm ứng điện từ trong trường hợp đơn giản.


Thí nghiệm

Ta sẽ khảo sát hiện tượng cảm ứng điện từ trong trường hợp đơn giản sau đây: Một thanh kim loại chuyển động trong từ trường đều với vận tốc không đổi và cắt vuông góc các đường cảm ứng từ như thí nghiệm trên hình 59.1. Trong thí nghiệm đó C’E, D’G là hai thanh ray bằng kim loại đặt nằm ngang. Vectơ cảm ứng từ có phương thẳng đứng và hướng từ trên xuống dưới. Khi cho thanh kim loại CD trượt trên hai thanh ray thì kim điện kế lệch khỏi vạch số O. Vậy trong mạch có dòng điện cảm ứng.



Ta hãy giải thích nguyên nhân gây ra dòng điện cảm ứng trong trường hợp này. Khi thanh CD chuyển động thì các êlectrôn tự do trong thanh cũng bị kéo theo với cùng vận tốc của thanh. Vì vậy có lực Lorenxơ tác dụng lên chúng.



Vì êlectrôn mang điện âm nên theo quy tắc bàn tay trái ta thấy lực Lorenxơ có chiều như trên hình 59.2. Dưới tác dụng của lực Lorenxơ các êlectrôn tự do chuyển động dọc thanh theo chiều CD. Vì thanh CD cùng với hai thanh ray, điện kế và dây nối tạo thành mạch kín nên khi đó có dòng điện trong mạch.


Chiều của dòng điện cảm ứng trong thanh

Ta vừa nói trong thanh các êlectrôn chuyển độngtheo chiều CD. Nhưng vì các êlectrôn mang điện tích âm nên dòng điện trong thanh có chiều DC.

Ta có thể dùng quy tắc sau đây gọi là quy tắc bàn tay phải để xác định chiều của đòng điện cảm ứng trong một thanh khi thanh chuyển động cắt các đường cảm ứng từ: đặt bàn tay phải hứng các đường cảm ứng từ, ngón tay cái choãi ra 90[sup]o[/sup] trùng với chiều chuyển động của thanh thì chiều từ cổ tay đến các ngón còn lại chỉ chiều dòng điện cảm ứng trong thanh (H.59.3).


Suất điện động cảm ứng trong mạch

Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch có thể xác định bằng một trong hai công thức sau đây:

a) Xác định bằng công thức chung (58.1)



E=n.|\frac{\Delta \Phi}{\Delta.t}|


ở đây \Delta \Phi là từ thông bị quét bởi thanh CD trong thời gian thanh chuyển động. Thực vậy, \Delta \Phi=B.\Delta S trong đó DS là diện tích hình chức nhật C’D’DC (CD là vị trí của thanh ở thời điểm đầu t[sub]1[/sub], C’D’ là vị trí của thanh ở thời điểm sau t[sub]2[/sub], hình 59.1). Từ hình vẽ ta thấy \Delta S là diện tích bị quét bởi thanh CD khi thanh chuyển động.

b) Để tìm công thức thứ hai, ta viết \Delta S=l.\Delta a,l là chiều dài đoạn CD của thanh, \Delta a là quãng đường thanh đã đi được trong khoảng thời gian \Delta.t=t_2-t_1. Vì vậy \Delta \Phi=B.l\Delta a

E=n.|\frac{\Delta \Phi}{\Delta.t}|=\frac{B.l.\Delta a}{\Delta t



Nhưng \frac{\Delta a}{\Delta.t}=v là vận tốc của thanh CD. Do đó ta có.

E=B.v.l


Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động.

Công thức E=B.v.l

Cho ta tính suất điện động cảm ứng trong mạch kín. Nhưng ở đây sự xuất hiện dòng điện trong mạch chính là do sự xuất hiện dòng điện trong thanh CD gây ra. Vì vậy suất điện động cảm ứng nói trên không phải là phân bố trong toàn mạch mà chỉ đặt trên thanh CD. Đièu đó có nghãi là trong trường hợp đang xét, thanh CD đóng vai trò như một nguồn điện. Các thanh ray, điện kế và dây nối đóng vai trò các dây dẫn ở mạch ngoài nối hai cực của nguồn điện.

Nếu thanh CD vẫn chuểyn động trên hai thanh ray nhưng không được nối thành mạch kín thì trong thanh vẫn xuất hiện suất điện động cảm ứng. Suất điện động trong thanh cũng được tính bằng một trong hai công thức đã nói ở đoạn 3 trên đây. Khi đó thanh CD đóng vai trò như một nguồn điện để hở.

Suất điện động cảm ứng trong trường hợp vectơ v không vuông góc với vectơ B.

Trong trường hợp vectơ vận tốc v và vectơ cảm ứng từ B cùng vuông góc với thanh CD, nhưng vectơ v không vuông góc mà làm thành với vectơ B một góc \theta thì suất điện động cảm ứng trong thanh CD được tính bằng công thức.

E=B.v.l.sin \theta


Nguồn: Mjss_LOnely / Box Vật Lý - 4r Olympiavn.org
__________________
_+_I-Am-Fr0m-Th3-HelL_+_
Trả Lời Với Trích Dẫn
Có 2 thành viên đã gửi lời cảm ơn đến muatrongmatem với bài viết này:
  #4  
Cũ 23-07-2007
muatrongmatem muatrongmatem đang ngoại tuyến
Thành viên
Bàn phó
 
Tham gia : 12-06-2007
Đến từ: _+_I-Am-Fr0m-Th3-HelL_+_
Bài viết: 58
Đã cảm ơn: 0
Được cảm ơn 60 lần
4. Dòng điện Fucault

Thí nghiệm



Khi chưa cho dòng điện vào nam châm điện thì chiéc đĩa Đ bằng đồng có thể dao động rất lâu. Nhưng khi cho dòng điện vào nam châm điện thì ta nhận thấy đĩa bị nóng lên và dừng lại rất nhanh.

Người ta giải thích hiện tượng trong thí nghiệm trên như sau. Đĩa bị nóng lên là vì trong đĩa có dòng điện.

Nhưng vì sao trong đĩa lại xuất hiện dòng điẹn? Bởi vì đĩa dao động trong từ trường và cắt các đường cảm ứng từ nên trong đĩa sinh ra dòng điện cảm ứng.

Các dòng điện cảm ứng được sinh ra ở trong khối vật dẫn khi vật dẫn chuyển động trong từ trường hay đặt trong từ trường biến thiên theo thời gian được gọi là dòng Phucô.

Ta hãy giải thích tiếp vì sao chiếc đĩa bị dừng lại? Theo quy tắc Lenxơ ta biết các dòng điện cảm ứng bao giờ cũng có xu hướng chống lại nguyên nhân đã gây ra nó, trong trường hợp đang xét thì đó là chống lại dao động của đĩa. Vì vậy đĩa bị dừng lại.


Trong một số trường hơp dòng điện Phucô là dòng điện có hại

Chẳng hạn trong rôto và stato của máy phát điệnhay động cơ điện, trong lõi sắt của máy biến thế, dòng điện Phucô làm nóng máy, do đó làm giảm hiệu suất của máy. Để giảm tác dụng có hại này rôto và stato của động cơ điện hay máy phát điện, lõi máy biến thế không phải là một khối sắt hay thép đúc liền mà người ta dùng các lá tôn silic trên mặt có phủ một lớp chất cách điện, ghép sát với nhau. Do đó dòng điện Phucô không chạy trong toàn khối kim loại mà chỉ chạy trong từng lá tôn mỏng. Vì các lá tôn mỏng và điện trở suất của tôn silic lớn hơn điện trở suất của sắt hay thép thường nên điện trở mỗi lá tôn khá lớn. Do đó cường độ dòng điện Phucô chạy trong các lá tôn nhỏ so với trường hợp dòng điện Phucô chạy trong toàn khối kim loại đúc lièn. Kết quả là điện năng hao phí giảm.

Tuy nhiên trong nhiều trường hợp dòng điện Phucô lại cần thiết và có ích

Dụng cụ đếm điện năng (công tơ điện) là một ví dụ. Công tơ điện thực chất là một động cơ điện nhỏ, rôto của nó là một chiếc đĩa bằng đồgn hay nhôm, một phần đĩa nằm trong khoảng giữa hai cực một nam châm vĩnh cửu hình móng ngựa. Do cách cấu tạo của công tơ (ở đây không nói đến) nên khi dòng điện tiêu thụ qua công tơ nó sẽ gây ra mô men quay làm quay đĩa. Vì đĩa quay trong từ trường của nam châm vĩnh cửu nên trong đĩa xuất hiện dòng điện Phucô. Theo định luật Lenxơ dòng điện Phucô này gây ra môme cản. Đến một lúc nào đó momen cản cân bằng mômen quay và từ lúc đó đĩa quay đều. Khi ngắt dòng điện đĩa vẫn có xu hướng tiếp tục quay vì quán tính. Nhưng dòng điện Phucô trong đĩa lúc đó có tác dụng hãm đĩa lại. Do đó sau khi ngắt dòng điện, đĩa cũng dừng lại rất nhanh.

Rõ ràng là số vòng quay của đĩa tỉ lệ với điện năng tiêu thụ. Vì vậy có thể dùng thiết bị đó để đo điện năng đã dùng.

Tác dụng nhiệt của dòng Phucô trong nhiều trường hợp cũng có ích. Đó là trường hợp nấu chảy kim loại. Kim loại được cho vào trong lò. Lò lại đặt bên trong ống dây điện. Khi cho dòng điện xoay chêìu vào ống dây thì từ trường bên trong ống thay đổi. Vì vậy bên trong khối kim loại xuất hiện dòng điện Phucô. Dòng điện này có thể làm chảy khối kim loại đặt trong lò đó.



Nguồn: Mjss_LOnely / Box Vật Lý - 4r Olympiavn.org
__________________
_+_I-Am-Fr0m-Th3-HelL_+_
Trả Lời Với Trích Dẫn
Có 2 thành viên đã gửi lời cảm ơn đến muatrongmatem với bài viết này:
  #5  
Cũ 23-07-2007
muatrongmatem muatrongmatem đang ngoại tuyến
Thành viên
Bàn phó
 
Tham gia : 12-06-2007
Đến từ: _+_I-Am-Fr0m-Th3-HelL_+_
Bài viết: 58
Đã cảm ơn: 0
Được cảm ơn 60 lần
5. Hiện tượng tự cảm

Thí nghiệm về hiện tượng tự cảm

a) Thí nghiệm 1. Hình 61.1, hai đèn Đ[sub]1[/sub], Đ[sub]2[/sub] giống hệt nhau, ống dây L cũng có điện trở thuần R. Khi đóng K ta thấy đèn Đ[sub]1[/sub] sáng lên ngay lập tức, trong khi đó đèn Đ2 sáng lên từ từ, sau một thời gian độ sáng của Đ[sub]2[/sub] mới đạt giá trị ổn định.



Giải thích: Khi đóng K, dòng điện trong nhánh CD tăng, do đó ống dây L sinh ra dòng điện cảm ứng có xu hướng chống lại sự tăng dòng điện trong ống dây. Kết quả là trong nhánh CD dòng điện tăng lên chậm làm cho đèn Đ[sub]2[/sub] sáng lên từ từ. Còn nhánh AB vì không có ống dây nên không có dòng điện cảm ứng cản trở sự tăng dòng điện. Do đó dòng điện tăng nhanh làm cho đèn sáng lên ngay.


b) Thí nghiệm2: Hình 61.2.



Khi ngắt K, ta thấy đèn Đ không tắt ngay mà bừng sáng lên rồi sau đó mới tắt hẳn.

Giải thích. Khi ngắt K, dòng điện qua ống dây giảm, do đó trong ống L sinh ra dòng điện cảm ứng có xu hướng chống lại sự giảm dòng điện trong ống dây. Khi ngắt mạch, tốc độ biến thiên của từ thông rất lớn nên cường độ dòng điện cảm ứng cũng khá lớn. Vì K đã bị ngắt nên dòng điện cảm ứng này phóng qua đèn làm cho đèn bừng sáng lên rồi mới tắt hẳn.

Trong các thí nghệm trên suất điện động cảm ứng trong mạch là do sự biến thiên từ thông của chính mạch đó gây ra. Những hiện tượng có tính chất như thế gọi là hiện tượng tự cảm. Dòng điện cảm ứng và suất điện động cảm ứng được sinh ra trong những hiện tượng đó được gọi là dòng điện tự cảm và suất điện động tự cảm.

Độ tự cảm của ống dây

Ta đã biết nếu cho dòng điện qua ống dây thì dòng điện sẽ gây ra từ trường bên trong và bên ngoài ống dây

\Phi = LI

trong đó L là hệ số tỉ lệ có giá trị dương và được gọi là độ tự cảm của ống dây

Độ tự cảm của ống dây hay nói chung độ tự cảm của một phần mạch điện phụ thuộc vào dạng hình học của phần mạch điện đó. Việc tính độ tự cảm dựa theo dạng hình học của phần mạch điện nói chung rất phức tạp, thường người ta xác định giá trị của nó bằng thực nghiệm. Trong hệ đơn vị SI, đơn vị của độ tự cảm gọi là henri, kí hiệu bằng chữ H. Từ công thức trên ta có:

1H= \frac{1Wb}{1A}

Suất điện động tự cảm

Hiện tượng tự cảm chỉ là trường hợp riêng của hiện tượng cảm ứng điện từ. Vì vậy cũng có thể xác định suất điện động tự cảm bằng công thức E=\frac{\Delta \Phi}{\Delta.t} . Mặt khác đối với một phần mạch điện nhất định thì độ tự cảm của nó có giá trị không đổi và không phụ thuộc cường độ dòng điện trong mạch. Do đó ta có \Delta \Phi =L\Deta I.

Từ các điều vừa nói ta suy ra :

E=L. \frac{\Delta I}{\Delta.t}


Vậy suất điện động tự cảm trong một phần mạch điện tỉ lệ với tốc độ biến thiên cường độ dòng điện trong phần mạch đó.

Năng lượng của từ trường

Trong thí nghiệm trên đã nói sau khi ngắt khoá K, đèn không tắt ngay lập tức mà còn bừng sáng lên rồi mới tắt. Vậy nguồn năng lượng nào đã cung cấp cho đèn sau khi đèn đã ngắt ra khỏi nguồn. Biết rằng trước khi ngắt khoá K ta có từ trường gây ra bởi dòng điện trong ống dây. Sau khi ngắt K từ trường đó triệt tiêu. Vì vậy chỉ có thể giải thích rằng từ trường có năng lượng và ở đây năng lượng từ trường của ống dây đã được chuyển hoá thành điện năng cung cấp cho đèn.

Người ta đã chứng minh rằng ống dây có độ tự cảm L thì năng lượng từ trường của ống dây đó được xác định bằng công thức

W=L. \frac{I^2}{2}.

Trong đó I là cường độ dòng điện qua ống dây


Nguồn: Mjss_LOnely / Box Vật Lý - 4r Olympiavn.org
__________________
_+_I-Am-Fr0m-Th3-HelL_+_
Trả Lời Với Trích Dẫn
Có 3 thành viên đã gửi lời cảm ơn đến muatrongmatem với bài viết này:
  #6  
Cũ 23-07-2007
muatrongmatem muatrongmatem đang ngoại tuyến
Thành viên
Bàn phó
 
Tham gia : 12-06-2007
Đến từ: _+_I-Am-Fr0m-Th3-HelL_+_
Bài viết: 58
Đã cảm ơn: 0
Được cảm ơn 60 lần
6. Từ tính của các chất.

Sự nhiễm từ của các chất

Ta đã biết nếu xung quanh dòng điện có môi trường vật chất thì cảm ứng từ trong môi trường đó khác cảm ứng từ của từ trường trong chân không gây ra bởi cùng dòng điện đó. Vì khi môi trường vật chất đặt trong từ trường của dòng điện thì trong môi trường đó sẽ xuất hiện thêm từ trường phụ. Ta nói môi trường đó bị nhiễm từ. Môi trường vật chất có khả năng nhiễm từ gọi la chất từ.

Người ta chia chất từ thành ba loại: thuân từ, nghịch từ và sắt từ.

Giả thuyết của Ampe về dòng điện phân tử

Để giải thích từ tính của nam châm, Ampe là người đầu tiên nêu lên giả thuyết về các dòng điện khép kín tồn tại trong lòng nam châm gọi là dòng điện phân tử. Theo Ampe thì từ trường của nam châm chính là từ trường của các dòng điện phân tử trong lòng nam châm đó. Ngày nay ta hiểu dòng điện phân tử là do các êlêctrôn chuyển động bên trong nguyên tử phân tử tạo thành. Có thể dùng khái niệm dòng điện phân tử để giải thích sự nhiễm từ của các chất thuận từ và nghịch từ. Còn đối với sự nhiễm từ của các chất sắt từ thì không thể giải thích bằng dòng điện phân tử mà bằng một lí thuyết khác, tuy nhiên cái chính của giả thuyết Ampe là dòng điện sinh ra từ trường thì vẫn giữ nguyên giá trị.

Các chất thuận từ và nghịch từ

Hai loại chất này giống nhau ở chỗ chúng nhiễm từ yếu nhưng chúng khác nhau ở chỗ độ từ thẩm của chất thuận tử lớn hơn1, còn độ từ thẩm của chất nghịch từ nhỏ hơn 1. Ô xi, nitơ, nhôm, natri .. là các chất thuận từ. Hiđrô, cácbon, đồng, chì, nước, ... là các chất nghịch từ.

Về phương diện từ các phân tử có thể chia thành hai loại. Các chất thuận từ được cấu tạo từ một loại phân tử gọi là phân tử có từ tính. Nếu đặt vào từ trường ngoài thì các phân tử này bị quay đi. Khi đó các dòng điện phân tử gây ra từ trường phụ cùng chiều từ trường ngoài. Do đó cảm ứng từ tổng cộng lớn hơn cảm ứng tử của tử trường ngoài, nghía là \mu >1.

Các chất nghịch từ được cấu tạo từ một loại phăn tử khác gọi là phân tử không có từ tính. Khi đặt vào từ trường ngoài trong các phân tử sẽ xuất hiện dòng điện phụ và tạo ra từ trường phụ ngược chiều từ trường ngoài. Do đó cảm ứng từ tổng cộng bé hơn cảm ứng từ của từ trưòng ngoài, nghĩa là \mu <1


Các chất sắt từ

Trong tự nhiên có một số ít chất (sắt, kền, côban ...) có tính nhiễm từ rất mạnh. Độ tự thẩm của các chất đó lớn đến hàng nghìn, thậm chí có trường hợp đến hàng gần một triệu đơn vị.

Tính nhiễm từ mạnh của sắt giải thích vì sao nam châm và sắt bao giờ cũng hút nhau. Một miếng sắt đặt gần một nam châm sẽ bị nhiễm từ mạnh và cũng trở thành một nam châm. Đầu miếng sắt gần cực bắc của nam châm, sẽ trở thành cực nam, và ngược lại. Hai cực khác tên bao giờ cũng hút nhau.

Tính nhiễm từ mạnh của sắt không thể giải thích bằng các dòng điện phân tử mà bằng các dòng điện phân tử mà bằng các miền nhiễm từ tự nhiên. Khi không có từ trường ngoài các miền nhiễm từ tự nhiên này được sắp xếp sao cho từ trường của các miền nhiễm từ tự nhiên khử lẫn nhau. Khi đặt vào từ trường ngoài thi sẽ xảy ra sự phân bố lại các miền nhiễm từ tự nhiên dẫn đến kết quả là sắt bị nhiễm từ mạnh

Các chất sắt từ có hai nhóm. Nhóm thứ nhất gồm những chất, chẳng hạn sắt non, khi từ trường ngoài bị khử thì từ tính của chúng rất mạnh. Những chất trong nhóm này được dùng để chế tạo các nam châm điện. Nam châm điện gồm một lõi sắt trở thành nam châm. Ngắt dòng điện từ tính của lõi sắt mất rất nhanh.

Nhóm thử 2 gồm những chất, chẳng hạn như thép, sau khi từ trường ngoài bị khử, từ tính của chúng vẫn còn giữ được khá lâu. Tính chất này được sử dụng trong việc chế tạo các nam châm vĩnh cửu hay gọi tắt là các nam châm

Một vài ứng dụng của sự nhiễm từ của sắt thép

Sự nhiễm từ của sất và thép có nhiều ứng dụng, trong đó nam châm điện ngày càng đóng vai trò quan trọng trong kĩ thuật, chẳng hạn trong tự động hoá, điều khiển từ xa ... Sau đây ta chỉ xét vài ứng dụng đơn giản.

a. am pe kế sắt quay



Bộ phận chủ yếu của ampe kế sắt quay gồm một ống dây dẹt D và một tấm sắt S đặt gần một đầu ống dây.

Khi cho dòng điện vào ống dây thì tấm sắt S bị hút vào trong lòng ống dây làm quay trục T. Do đó kim lệch khỏi vạch số không. Khi đó lò xo L bị xoắn lại và gây ra mômen cản.

Ampe kế sắt quay có cấu tạo đơn giản, chịu được những quá tải khá lớn. Vì vậy chúng được dùng rộng rãi trong kĩ thuật.

b. Rơle điện từ



Rơle điện từ là loại khí cụ điện có chức năng tự động đóng ngắt mạch điện hay điều khiển việc đóng ngắt mạch điện.

Hình 62.2 là sơ đồ nguyên tắc cấu tạo một kiểu rơle điện từ tự động ngắt mạch. Trong sơ đồ đó N là nam châm điện, S là lá sắt. Lò xo L[sub]1[/sub] kéo là sắt S và do đó dữ cho dao D không bị bật ra.

Nếu vì một lí do nào đó ( ví dụ bị chập mạch) dòng điện trong mạch tăng quá mức cho phép thị nam châm điện N hút lá sắt S về phía nó. Khi đó lò xo L[sub]2[/sub] kéo dao D bật ra khỏi thanh tiếp xúc T. Vì vậy dòng điện bị ngắt.

Rơ le nói trên gọi là rơ le dòng cực đại. Người ta còn chế tạo nhiều kiểu rơle khác được dùng với nhiều mục đích tự động khác nhau.



Hình 62.3 là sơ đồ nguyên tắc hoạt động của một rơ le điều khiển việc đóng ngắt mạch điện. Bộ phận chủ yếu của rơ le là nam châm điện N. Khi đóng khoá K thì N hút thanh sắt S. Thanh sắt này mang bộ phận tiếp xúc, vì vâyj khi hút về phía nam châm điện nó sẽ đóng mạch điện công tác. Khi mở khoá K nam châm điện N nhả thanh sắt S nhờ lò xo L, do đó mạch bị ngắt.

Với rơle này ta có thể dùng dòng điện nhỏ để đóng mạch công tác trong đó thường có dòng điện rất lớn. Cách mắc rơ le này thường được dùng để điều khiển mạch công tác ở cách xa nơi điều khiển.


Nguồn: Mjss_LOnely / Box Vật Lý - 4r Olympiavn.org
__________________
_+_I-Am-Fr0m-Th3-HelL_+_
Trả Lời Với Trích Dẫn
Có 3 thành viên đã gửi lời cảm ơn đến muatrongmatem với bài viết này:
  #7  
Cũ 12-01-2009
xilaxilo's Avatar
xilaxilo xilaxilo đang ngoại tuyến
MEM VIP
Bí thư
 
Tham gia : 05-05-2008
Đến từ: somewhere u know ( maybe not)
Bài viết: 2,055
Đã cảm ơn: 219
Được cảm ơn 561 lần
phổ biến thêm 1 cách nữa để xác định chiều dòng điện trong thanh KL nè

quy tắc bàn tay trái :

bàn tay trái duỗi thẳng

hướng B vào lòng bàn tay, chiều ngón tay là chiều v, ngón cái choãi 90 độ chỉ cực dương của nguồn điện

cách này hay ko?

ko tin dùng quy tắc tay phải để kiểm nghiệm
__________________
off
Trả Lời Với Trích Dẫn
Có 2 thành viên đã gửi lời cảm ơn đến xilaxilo với bài viết này:
Trả lời

Chia sẻ/đánh dấu bài viết


Ðiều chỉnh Tìm trong bài viết
Tìm trong bài viết:

Tìm chi tiết
Xếp bài

Quyền hạn của bạn
Bạn không thể tạo chủ đề mới
Bạn không thể gửi trả lời
Bạn không thể đăng tập đính kèm
Bạn không thể sửa bài của mình

BB codeMở
Smilies đang Mở
[IMG] đang Mở
HTML đang Tắt

 
Bài giảng mới
Chuyên đề Điện học : Bài 02. Dòng điện trong chất điện phân và trong chân không
Chuyên đề Điện học : Bài 02. Dòng điện trong chất điện phân và trong chân không
Chuyên đề Điện học : Bài 01. Dòng điện trong kim loại
Chuyên đề Điện học : Bài 01. Dòng điện trong kim loại
Chuyên đề Điện học : Bài 05. Bài tập ghép nguồn
Chuyên đề Điện học : Bài 05. Bài tập ghép nguồn
Chuyên đề Điện học : Bài 04. Ghép nguồn và bài tập áp dụng
Chuyên đề Điện học : Bài 04. Ghép nguồn và bài tập áp dụng
Chuyên đề Điện học : Bài 03. Định luật Ohm
Chuyên đề Điện học : Bài 03. Định luật Ohm
Chuyên đề Điện học : Bài 2. Điện năng, công, công suất nguồn điện, công suất dòng điện. Định luật Jun - Lenxo. Suất phản điện
Chuyên đề Điện học : Bài 2. Điện năng, công, công suất nguồn điện, công suất dòng điện. Định luật Jun - Lenxo. Suất phản điện
Chuyên đề Điện học : Bài 8. Tụ xoay
Chuyên đề Điện học : Bài 8. Tụ xoay
Chuyên đề Điện học : Bài 7. Bài tập tụ điện (tiếp)
Chuyên đề Điện học : Bài 7. Bài tập tụ điện (tiếp)
Chuyên đề Điện học : Bài 6. Bài tập tụ điện
Chuyên đề Điện học : Bài 6. Bài tập tụ điện
Chuyên đề Điện học : Bài 3. Dòng điện trong chất khí
Chuyên đề Điện học : Bài 3. Dòng điện trong chất khí

Đề thi mới
Vật lí 11 : Đề kiểm tra học kỳ II - Nâng cao
Vật lí 11 : Đề kiểm tra học kỳ II - Nâng cao
Vật lí 11 : Đề kiểm tra học kỳ II - Cơ bản
Vật lí 11 : Đề kiểm tra học kỳ II - Cơ bản
Vật lí 11 : Bài 54. Kính thiên văn
Vật lí 11 : Bài 54. Kính thiên văn
Vật lí 11 : Bài 53. Kính hiển vi
Vật lí 11 : Bài 53. Kính hiển vi
Vật lí 11 : Bài 52. Kính lúp
Vật lí 11 : Bài 52. Kính lúp
Vật lí 11 : Bài 51. Các tật của mắt và cách khắc phục
Vật lí 11 : Bài 51. Các tật của mắt và cách khắc phục
Vật lí 11 : Bài 50. Mắt
Vật lí 11 : Bài 50. Mắt
Vật lí 11 : Bài 48. Thấu kính mỏng
Vật lí 11 : Bài 48. Thấu kính mỏng
Vật lí 11 : Bài 47. Lăng kính
Vật lí 11 : Bài 47. Lăng kính
Vật lí 11 : Bài 34. Kính thiên văn
Vật lí 11 : Bài 34. Kính thiên văn




Múi giờ GMT +7. Hiện tại là 04:37.
Powered by: vBulletin v3.x.x Copyright ©2000-2014, Jelsoft Enterprises Ltd.

Giấy phép cung cấp dịch vụ mạng xã hội trực tuyến số 196/GXN-TTĐT Cục Quản lý PTTH&TTĐT cấp ngày 11/11/2011.