Bài giảng Vật lí 11 - Dòng điện từ trường

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 THÔNGII. 	HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪIII. 	ĐỊNH LUẬT LEN-XƠ VỀ CHIỀU DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNGIV. 	DÒNG ĐIỆN FU-CÔTỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪBÀI 23BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪI. TỪ THÔNG1. Định nghĩa - Gọi là vectơ pháp tuyến dương của khung dây ( vuông góc với mặt S).- Gọi - Xét 1 khung dây dẫn (C) phẳng kín, có diện tích bề mặt là S, đặt trong vùng không gian có từ trường đều .B(C)nSố đường sức từ xuyên qua một mạch kín (C) gọi là từ thông: = B.S.cos (C)BnBÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪI. TỪ THÔNG1. Định nghĩa Nếu nhọn thì cos > 0  > 0 Nếu tù thì cos < 0  < 0(C)Bn(C)BnBÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪI. TỪ THÔNG Nếu = 0 cos = 1  = B.SĐặc biệt:Nếu = /2 cos = 0  = 0(C)(C)BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪI. TỪ THÔNG1. Định nghĩaĐơn vị của từ thông là vêbe, kí hiệu (Wb).Nếu [S]=m2; [B]=T (Tesla); Thì 1Wb = 1 m2.1 T2. Đơn vị của từ thôngVậy từ thông qua N vòng dây thì sao?  = N.B.S.cos → Từ thông là một đại lượng đại sốBÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪI. 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 THÔNGCó thể thay đổi từ thông bằng cách nào?+ Chỉ thay đổi B+ Chỉ thay đổi S+ Chỉ thay đổi+ Thay đổi B,S,1 cách hợp lí II. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ1. Thí nghiệm:BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪI. TỪ THÔNG9420246mA0:6 mA= 1 ┴mA kếỐng dâyNSNam châmDụng cụ thí nghiệm13NS9420246mA0:6 mA= 1 ┴Số đường sức từ qua ống dâyNam châm chuyển động lại gần ống dâyIIa) Thí nghiệm 1Nam châm dịch ra xa ống dây14NS9420246mA0:6 mA= 1 ┴Số đường sức từ qua ống dâyIIb) Thí nghiệm 2Em 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 giảmKết 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 giảmc) Thí nghiệm 3B c)Thí nghiệm 3++++++++++++++++++++++++++++++++++++0Quay vòng dây xung quanh một trục song song với mặt phẳng chứa vòng dây ++++++++++++++++++++++++++++++++++++0bóp méo vòng dâyKết 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 điệnNam châm điệnTr­êng ®¹i häc s­ ph¹m th¸I nguyªn Khoa vËt lÝ9420246mA0:6 mA= 1 ┴mA kếỐng dây024681012V024681012V0:12 VPOWER10DC0648+-AC0648+-10Biến trởd)Thí nghiệm 4024681012V024681012V0:12 VPOWER10DC0648+-AC0648+-1094202460:6 mAmA= 1 ┴Thí nghiệm đóng, ngắt mạch điện024681012V024681012V0:12 VPOWER10DC0648+-AC0648+-10Tr­êng ®¹i häc s­ ph¹m th¸I nguyªn Khoa vËt lÝ9420246mA0:6 mA= 1 ┴Vậy dòng điện trong ống dây xuất hiện khi nào ? Do cường độ dòng điện qua nam châm điện thay đổiKhi đóng , ngắt khoá K hay khi di chuyển con chạy thì số đường sức từ qua ống dây thay đổi trong mạch có dòng điệnEm 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 TỪBÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪI. TỪ THÔNG2. Kết luận:Mỗi khi từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng.(C)BnHiện 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 TỪBÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪI. TỪ THÔNG2. Kết luận:3. Ứng dụng:Máy phát điệnNhà máy gió điệnNhà máy thuỷ điệnNhà máy nhiệt điệnDinamo xe đạpĐỊNH LUẬT LEN-XƠ VỀ CHIỀU DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG1. Định luật Len-xơII. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪBÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪI. TỪ THÔNGTừ thông qua (C) tăng: Dòng điện cảm ứng i trong mạch kín (C) có chiều ngược với chiều kim đồng hồ.Thí nghiệm hình 23.3aicNSChuyển động(C)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 23.3bicNSChuyển độngTa thấy khi :  để chống lại sự tăng của 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?Ngược lại, khi :  để chống lại sự giảm của .ĐỊNH LUẬT LEN-XƠ VỀ CHIỀU DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG1. Định luật Len-xơ2. 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 aicNSChuyển độngNSMặt 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 bicNSChuyển độngPhát 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 ỨNG1. Định luật Len-xơBÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ2. Trường hợp từ thông qua (C) biến thiên do chuyển động cơ học.3. Cách xác định chiều dòng điện cảm ứngBước 1: Xác định chiều từ trường ban đầu .Bước 2: Xác định xem  tăng hay giảm.Bước 3: Xác định :Nếu :  Nếu :  Bước 4: Dùng quy tắc nắm tay phải xác định chiều .ĐỊNH LUẬT LEN-XƠ VỀ CHIỀU DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNGII. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪBÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪI. TỪ THÔNG1. Định luật Len-xơ2. 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).SNChuyển độngKhi nam châm tiến ra xa (C), thì từ thông :  → cùng chiều với chiều kim đồng hồ (nếu nhìn từ trên xuống).Khi nam châm tiến lại gần (C), thì từ thông :  → ngược chiều với chiều kim đồng hồ (nếu nhìn từ trên xuống).SNCách 2Bước 1: Xác định chiều chuyển động làm từ trường biến thiên.Bước 2: Xác định lực từ do (C) gây ra.Bước 3: Xác định mặt Bắc, mặt Nam của (C) rồi xác định .Bước 4: Dùng quy tắc nắm tay phải xác định chiều .IV. DÒNG ĐIỆN FU-CÔ1. Định nghĩaDòng 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 dụngDòng 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 đạpMáy biến thếCỦNG CỐ1. 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 thứcA. B. C. D. .BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ2. Đơn vị của từ thông làA. 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 làA. 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 TỪCâu 4: Trong những phát biểu sau , phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?1.Hiện tượng cảm ứng điện từ xuất hiện trong mạchkín khi nam châm chuyển động trước mạch kín2. Từ thông qua một mặt chỉ phụ thuộc vào độ lớn của diện tích mà không phụ thuộc vào độ nghiêng của mặt3.Hiện tượng cảm ứng điện từ xuất hiện trong mạch kín khi từ thông qua mạch kín biến thiên theo thời gian4.Từ thông là đại lượng có hướng S5.Đơn vị từ thông là T. = WbĐBÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪCâu 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 lầnB. Giảm 2 lầnC. Tăng 4 lầnD. Bằng 0  = 0S nB BÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪCâu 6: Một khung dây hình chữ nhật kích thước3cm 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)B nSBÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪCâu 7: Một khung dây phẳng diện tích S = 5 gồm N = 40 vòng dây, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B. Khi quay khung dây theo mọi hướng thì từ thông qua khung dây có giá trị cực đại bằng Wb. Cảm ứng từ B có giá trị là:A. 0,2TB. 0.3TC. 0,4TD. 0,5TBÀI 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ8. 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 Một đầu của kim đồng hồ được gắn vào một đĩa kim loại nhỏ (bằng đồng hoặc nhôm), đĩa kim loại đặt trong từ trường của một nam châm vĩnh cửu. Khi kim quay thì đĩa cũng quay theo.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 điệnIV. 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 nướcĐể 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:SNSNSNSNa.b.c.d.