Suất điện động cảm ứng

Nam châm sinh ra từ trường vectơ cảm ứng từ đi ra cực bắc (N) đi vào cực nam (S). Gọi $ \overrightarrow{{ B _ 0 }} $ là vectơ cảm ứng từ do nam châm sinh ra, gọi $ \overrightarrow{{ B _{cu}}} $ là vectơ cảm ứng từ do dòng điện cảm ứng sinh ra. Khi đó $ \overrightarrow B =\overrightarrow{{ B _ 0 }}+\overrightarrow{{ B _{cu}}} $

+ Khi đưa nam châm ra xa vòng dây từ thông qua vòng dây giảm đi theo định luật lenxơ dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra chống lại sự giảm đó nên $ \overrightarrow{{ B _{cu}}} $ có chiều cùng chiều $ \overrightarrow{{ B _ 0 }} $

Suất điện động cảm ứng có đơn vị là Vôn (V)

Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch. Vì:
\(\xi _c=-N\dfrac{{\Delta\Phi }}{{\Delta t}}\)

Độ lớn suất điện động cảm ứng qua một khung dây được xác định bởi công thức:

$ \left| { e _ c } \right|=\left| \dfrac{\Delta \Phi }{\Delta t} \right| $ $ \Rightarrow 2=\dfrac{0,8}{\Delta t} $ $ \Rightarrow \Delta t=\dfrac{0,8} 2 =0,4 s $

Định luật cảm ứng điện từ:
Khi có sự biến thiên từ thông qua diện tích giới hạn bởi một mạch bất kì thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng.

Độ lớn suất điện động cảm ứng qua một khung dây được xác định bởi công thức:

$ \left| { e _ c } \right|=\left| \dfrac{\Delta \Phi }{\Delta t} \right| $ $ \Rightarrow 4=\dfrac{1,2}{\Delta t} $ $ \Rightarrow \Delta t=\dfrac{1,2} 4 =0,3 s $

$ { e _ c }=\left| \dfrac{\Delta \Phi }{\Delta t} \right| $ mà $ \Delta \Phi $ có đơn vị là vêbe (Wb), $ \Delta t $ có đơn vị là giây (s) nên $ 1V=\dfrac{1Wb}{1 s }=Wb/s $

Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch.

Nam châm sinh ra từ trường vectơ cảm ứng từ đi ra cực bắc (N) đi vào cực nam (S). Gọi $ \overrightarrow{{ B _ 0 }} $ là vectơ cảm ứng từ do nam châm sinh ra, gọi $ \overrightarrow{{ B _{cu}}} $ là vectơ cảm ứng từ do dòng điện cảm ứng sinh ra. Khi đó $ \overrightarrow B =\overrightarrow{{ B _ 0 }}+\overrightarrow{{ B _{cu}}} $

+ Khi đưa nam châm lại gần vòng dây từ thông qua vòng dây tăng lên theo định luật lenxơ dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra chống lại sự tăng đó nên $ \overrightarrow{{ B _{cu}}} $ có chiều ngược chiều $ \overrightarrow{{ B _ 0 }} $

Theo định luật Len-xơ thì dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra chống lại sự biến thiên của từ thông qua mạch.

Trong một vòng quay của khung dây thì chiều của suất điện động cảm ứng sẽ đổi chiều 2 lần.

Định luật Len - xơ: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó.
Tức khi từ thông qua mạch kín giảm thì từ trường cảm ứng cùng chiều với từ trường ban đầu.
Ngược lại, khi từ thông qua mạch kín tăng thì từ trường cảm ứng ngược chiều với từ trường ban đầu.

Từ thông qua một vòng dây xác định theo công thức: $ \Phi =B.S.c\text{os}\alpha $

Khung dây thay đổi hình dạng gọi $ \Delta S $ là độ biến thiên diện tích khung trong thời gian $ \Delta t $ : $ \Delta \Phi =B.\Delta S.c\text{os}\alpha $

Véctơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng tiết diện cuộn dây nên $ \alpha ={{90}^ 0 }-{{90}^ 0 }={ 0 ^ 0 } $

Ban đầu khung dây hình vuông nên diện tích khung: $ S={ a ^ 2 }={ 6 ^ 2 }=36(c{ m ^ 2 })={{36.10}^{-4}}({ m ^ 2 }) $

Chiều dài khung dây là: $ \ell =4.6=24(cm) $

Mà khung dây biến thành hình chữ nhật có chiều dài gấp hai lần chiều rộng nên độ dài mỗi cạnh hình chữ nhật là:

$ CR=(24:2):3=4(cm)\Rightarrow CD=4.2=8cm $

Diện tích khung dây hình chữ nhật: $ { S ‘ }=4.8=32(c{ m ^ 2 })={{32.10}^{-4}}({ m ^ 2 }) $

Khi đó độ biến thiên từ thông qua vòng dây là: $ \Delta \Phi =B.\Delta S.c\text{os}\alpha ={{4.10}^{-3}}.({{32.10}^{-4}}-{{36.10}^{-4}}).c\text{os0=-16}{{.10}^{-7}}( W b) $

Suất điện động cảm ứng trong 0,2(s) : $ { e _ c }=\left| \dfrac{\Delta \Phi }{\Delta t} \right|=\left| \dfrac{-{{16.10}^{-7}}}{\Delta t} \right|=\dfrac{{{16.10}^{-7}}}{\Delta t}(V) $

Cường độ dòng điện cảm ứng trong khoảng thời gian $ \Delta t $ : $ { I _ c }=\dfrac{{ e _ c }} R =\dfrac{{{16.10}^{-7}}}{0,01.\Delta t}=\dfrac{{{16.10}^{-5}}}{\Delta t}(A) $

Điện lượng chay trong khung dây: $ q={ I _ c }.\Delta t=\dfrac{{{16.10}^{-5}}}{\Delta t}.\Delta t={{16.10}^{-5}}C $

Định luật Lenxơ cho phép ta xác định chiều của dòng điện cảm ứng

Suất điện động cảm ứng qua khung dây có N vòng dây được xác định bởi công thức:

$ { e _ c }=-N\dfrac{\Delta \Phi }{\Delta t} $ trong đó N là số vòng dây trong khung dây

$ \Phi $ là từ thông qua diện tích giới hạn bởi một vòng dây

$ \Delta \Phi $ là độ biên thiên từ thông qua vòng dây trong khoảng thời gian $ \Delta t $

Dấu (-) biểu thị định luật Lenxơ

Suất điện động cảm ứng qua một khung dây được xác định bởi công thức:

$ { e _ c }=-\dfrac{\Delta \Phi }{\Delta t} $

Mà trong khoảng thời gian 0,1s từ thông qua vòng dây giảm một lượng 0,4Wb nên $ \Delta \Phi =-0,4Wb $

$ \Rightarrow { e _ c }=-\dfrac{-0,4}{0,1}=4V $

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường không phụ thuộc điện trở của dây dẫn.

Độ lớn suất điện động cảm ứng qua một khung dây được xác định bởi công thức:

$ \left| { e _ c } \right|=\left| \dfrac{\Delta \Phi }{\Delta t} \right|=\left| \dfrac{0,9}{0,3} \right|=3V $

Độ lớn suất điện động cảm ứng là 3V

Giá trị của suất điện động cảm ứng không phụ thuộc vào chiều của dòng điện chạy trong dây dẫn.

Suất điện động cảm ứng qua một khung dây được xác định bởi công thức:

$ { e _ c }=-\dfrac{\Delta \Phi }{\Delta t} $

Mà trong khoảng thời gian 0,2s từ thông qua vòng dây giảm một lượng 0,6 Wb nên $ \Delta \Phi =-0,6Wb $

$ \Rightarrow { e _ c }=-\dfrac{-0,6}{0,2}=3V $

Giá trị của suất điện động cảm ứng không phụ thuộc vào chiều dòng điện chạy trong dây dẫn, mà chỉ phụ thuộc vào tốc độ biến thiên của từ thông qua dây dẫn.