Vật lý - Cảm ứng điện từ

Cảm ứng ñiện từ Lê Quang Nguyên www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen nguyenquangle@zenbe.com Nội dung 1. Hiện tượng cảm ứng ñiện từ a. Sức ñiện ñộng cảm ứng b. Định luật Lenz c. Định luật Faraday 2. Hiện tượng tự cảm a. Sức ñiện ñộng tự cảm b. Độ tự cảm của solenoid 3. Hiện tượng hỗ cảm 4. Năng lượng từ trường a. Năng lượng từ của solenoid b. Mật ñộ năng lượng từ trường 1a. Sức ñiện ñộng cảm ứng • Khi từ thông qua một vòng dây dẫn thay ñổi thì trong vòng dây xuất hiện một sức ñiện ñộng cảm ứng có ñộ lớn: • Từ thông Φ qua vòng dây có thể thay ñổi do: • Từ trường thay ñổi theo thời gian: dΦ/dt là ñạo hàm của Φ theo thời gian. • Vòng dây chuyển ñộng trong từ trường tĩnh: dΦ/dt là từ thông mà vòng dây quét ñược trong một ñơn vị thời gian. dt dΦ =ε dx x Bl dΦ = Bldx 1b. Định luật Lenz • Chiều của dòng cảm ứng hay sức ñiện ñộng cảm ứng ñược xác ñịnh bởi ñịnh luật Lenz: • Dòng cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó tạo ra (từ trường cảm ứng) có xu hướng chống lại sự biến ñổi từ thông. N S B B’ i’ 1c. Định luật Faraday • Định luật Faraday xác ñịnh cả chiều và ñộ lớn của sức ñiện ñộng cảm ứng: • trong ñó chiều dương của từ thông và chiều dương của sức ñiện ñộng cảm ứng phải liên hệ với nhau theo quy tắc bàn tay phải. dt dΦ −=ε Φ > 0 ε > 0 2a. Sức ñiện ñộng tự cảm • Xét một vòng dây dẫn có dòng ñiện biến thiên i(t), tạo ra một từ trường biến thiên. • Từ thông do từ trường này gửi qua vòng dây biến thiên, tạo nên một sức ñiện ñộng cảm ứng. • Sức ñiện ñộng này ñược gọi là sññ tự cảm, vì nó do chính dòng ñiện biến thiên trong vòng dây ñó tạo nên. 2a. Sức ñiện ñộng tự cảm (tt) • Liên hệ giữa từ thông và dòng ñiện tạo ra nó: • trong ñó L là ñộ tự cảm của vòng dây. • Suy ra sññ tự cảm: Li=Φ dt diL−=ε •Nếu i tăng lên, dòng tự cảm sẽ có chiều ngược với i. •Nếu i giảm ñi, dòng tự cảm sẽ cùng chiều với i. 2b. Độ tự cảm của solenoid • Từ thông qua N vòng dây: • Suy ra ñộ tự cảm: • n = N/l là mật ñộ vòng. • V = Sl là thể tích solenoid. I B IS l NNNBS µµ0==Φ Sl l NS l N I L 2 0 2 0       == Φ = µµµµ VnL 20µµ= lS 3. Hiện tượng hỗ cảm • Xét hai khung dây ñặt gần nhau, trong ñó có các dòng ñiện biến thiên. • Từ thông do khung này gửi qua khung kia cũng biến thiên, tạo nên trong mỗi khung một dòng ñiện cảm ứng. • Đó là hiện tượng hỗ cảm giữa hai khung dây. 3. Hiện tượng hỗ cảm (tt) • Từ thông do dòng i1 gửi qua vòng dây 2 tỷ lệ với i1: • Từ thông do dòng i2 gửi qua vòng dây 1 tỷ lệ với i2: • với M12 = M21 là hệ số hỗ cảm của hai vòng dây. • Suy ra sức ññ hỗ cảm trong hai vòng dây: 1122 iM=Φ 2211 iM=Φ dt diM dt diM 1 122 2 211 −= −= ε ε 4. Năng lượng từ trường • Dựa vào ñịnh luật Ohm và sññ tự cảm, ta có thể tìm ñược năng lượng từ của một solenoid: • Độ tự cảm của solenoid: • Cường ñộ từ trường trong solenoid: • Suy ra: 2 2 1 LiUm = VnL 20µµ= ( ) VHVniUm 2020 2 1 2 1 µµµµ == niH = 4. Năng lượng từ trường (tt) • Vậy năng lượng từ trường ñược chứa trong không gian có từ trường với mật ñộ: • Kết quả trên cũng ñúng cho một từ trường bất kỳ. HBHum

⋅== 2 1 2 1 2 0µµ