Bài giảng vật lí đại cương A2 - Chương 5: Cảm ứng điện từ - Nguyễn Thị Ngọc Nữ

TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ 1 VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A2 Chương 5 CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Giảng viên: TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ NỘI DUNG §5.2 – MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP RIÊNG CỦA HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN - TỪ §5.3 – MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG ĐẶC TRƯNG. NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG §5.1- CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CẢM ỨNG ĐIỆN-TỪ §5.1- CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CẢM ỨNG ĐIỆN-TỪ ? Michael Faraday (1791 – 1867) 1. Hiện tượng cảm ứng điện từ TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ 2 S N mA Hãy quan sát số chỉ của kim điện kế và nêu nhận xét về kết quả thí nghiệm? 1. Hiện tượng cảm ứng điện từ a. Thí nghiệm: 0 §5.1- CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CẢM ỨNG ĐIỆN-TỪ N S 0 mA Khoa vËt lÝ Trêng ®hsp Tn VËt lÝ kÜ thuËt = 1 ┴ 0:6 mA 1. Hiện tượng cảm ứng điện từ a. Thí nghiệm: §5.1- CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CẢM ỨNG ĐIỆN-TỪ 0 mA 0:6 mA n s 1. Hiện tượng cảm ứng điện từ a. Thí nghiệm: §5.1- CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CẢM ỨNG ĐIỆN-TỪ TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ 3 Khi từ thông gửi qua một mạch kín biến thiên thì trong mạch kín xuất hiện dòng điện, gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng phát sinh ra dòng điện cảm ứng gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. §5.1- CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CẢM ỨNG ĐIỆN-TỪ b. Kết luận: 1. Hiện tượng cảm ứng điện từ 2-Định luật Lenz (về chiều của dòng điện cảm ứng): Dđ cảm ứng phải có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra chống lại sự biến thiên của từ thông qua mạch. IC  B cB  IC  B cB  Nếu m giảm thì Nếu m tăng thì CB B    CB B    §5.1- CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CẢM ỨNG ĐIỆN-TỪ m c d E dt      Suất điện động cảm ứng tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch: Nếu mạch là khung dây có N vòng dây: m c d E N dt    m BScos   Mạch kín: c c tm E I R  cU EMạch hở: 3.Định luật Faraday về suất điện động cảm ứng: §5.1- CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CẢM ỨNG ĐIỆN-TỪ TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ 4 1. Thanh kloại tịnh tiến trong từ trường đều: §5.2 – MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP RIÊNG CỦA HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN - TỪ Thanh kim loại MN= chuyển động đều với vận tốc trong từ trường đều như hình vẽ. Gọi là góc giữa và . Tìm độ lớn suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch. v B  B v B M N 0 mA 0:6 mA = 1 ┴ B 0 mA 0:6 mA = 1 ┴ M N cB  IC cU E Bv .sin   IC 1. Thanh kloại tịnh tiến trong từ trường đều: §5.2 – MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP RIÊNG CỦA HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN - TỪ 1. Thanh kloại tịnh tiến trong từ trường đều: §5.2 – MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP RIÊNG CỦA HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN - TỪ TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ 5 2- Khung dây quay đều trong từ trường đều: §5.2 – MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP RIÊNG CỦA HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN - TỪ Quay đều khung dây diện tích S trong từ trường đều với vận tốc góc w (trục quay vuông góc với các đường sức từ). Gọi j0 là góc giữa và pháp tuyến khung dây ở thời điểm t=0. Viết biểu thức tính suất điện động cảm ứng trong khung dây. Biết khung dây có N vòng dây. B B c 0E NBS .sin( t ) w w  j 2- Khung dây quay đều trong từ trường đều: c d(BS.cos ) E N. dt    c 0 0E E sin( t ) w  j c tm E I R  Máy phát điện 0E NBS w §5.2 – MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP RIÊNG CỦA HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN - TỪ 3. Khung dây đặt trong từ trường biến thiên: §5.2 – MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP RIÊNG CỦA HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN - TỪ m c d E N dt dB NScos . dt       TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ 6 3. Khung dây đặt trong từ trường biến thiên: c 0 0 d(BS) E N. NB S sin( t ) dt    w w  j 0 0B B cos( t ) w  j c 0 0E E sin( t ) w  j §5.2 – MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP RIÊNG CỦA HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN - TỪ 1 – Dòng điện Foucault: §5.3 – MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG ĐẶC TRƯNG. NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ 7 1 – Dòng điện Foucault: Khối KL chuyển động trong từ trường hoặc đặt trong từ trường biến thiên thì trong lòng nó xuất hiện dđiện Foucault.  B Nấu kim loại, phanh điện từ, bếp điện từ §5.3 – MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG ĐẶC TRƯNG. NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG 2 – Hiện tượng tự cảm: a) Khái niệm Là hiện tượng phát sinh suất điện động cảm ứng trong mạch do chính sự biến thiên của dòng điện trong mạch đó gây ra. R Đ1 C A K B D Đ2 L , R §5.3 – MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG ĐẶC TRƯNG. NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG b) Suất điện động tự cảm: Từ thông qua mạch: m tc d d(LI) E dt dt      m LI  L: hệ số tự cảm hay độ tự cảm của mạch (đơn vị: H - henry) Suất đđ tự cảm: tc dI E L dt   L = const §5.3 – MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG ĐẶC TRƯNG. NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ 8 c) Hệ số tự cảm của ống dây soneloid: m o N NBS N IS    Hệ số tự cảm của ống dây: 2 2m o o SN L n V I       n: mật độ vòng dây (vòng/mét) V: thể tích không gian trong ống dây §5.3 – MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG ĐẶC TRƯNG. NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG 3 – Hiệu ứng bề mặt : Khi tải dòng cao tần chỉ cần dùng dây rỗng Dùng dòng cao tần để tôi, luyện bề mặt KL I tăng t j 0 T/4 j khi không có hiệu ứng bề mặt j trong lõi j mặt ngoài I (C) S Itc I (C) S Itc I giảm §5.3 – MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG ĐẶC TRƯNG. NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG m1 2 hc1 d dI E M dt dt      Suất điện động hỗ cảm m2 1 hc2 d dI E M dt dt      M: hệ số hỗ cảm I1 thay đổi → Φm12 qua (C2) biến đổi→ ic2 trong (C2)→ I2 thay đổi → Φm21 qua (C1) biến đổi→ ic1 trong (C1). → Hiện tượng hỗ cảm.  máy biến thế 4 – Hiện tượng hỗ cảm: TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ 9 Trong ống dây soneloid (từ trường đều): 2 1 W LI 2  2 2 2 2 0 m 0 1 1 1 B W LI n I V V V 2 2 2      w  Từ trường không đều: m (V) (V) 1 W dV BH.dV 2  w   2 0 L n V Mà: Vậy: 2 m 0 1 B BH 2 2 w    trong đó: là mật độ năng lượng từ trường. 5 – Năng lượng từ trường: