Dòng điện cảm ứng là gì? Công thức tính dòng điện cảm ứng (chi tiết nhất)

Bài viết Dòng điện cảm ứng là gì? Công thức tính dòng điện cảm ứng với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Dòng điện cảm ứng là gì? Công thức tính dòng điện cảm ứng.

Dòng điện cảm ứng là gì? Công thức tính dòng điện cảm ứng (chi tiết nhất)

1. Mối liên hệ giữa dòng điện và từ trường:

Xung quanh dòng điện thì có từ trường → Dòng điện có thể sinh ra được từ trường.

Ngược lại muốn từ trường sinh ra được dòng điện, nhất thiết ta phải tạo ra một từ trường biến thiên.

→ Đây chính là mối liên hệ giữa điện và từ (cảm ứng điện từ).

2. Từ thông:

- Từ thông: Đại lượng diễn tả số lượng đường sức từ xuyên qua một vòng dây kín (C) ( diện tích S).

Xét một khung dây gồm N vòng có diện tích S, nằm trong một từ trường đều, sao cho đường sức từ $\overrightarrow{B}$ hợp với vector pháp tuyến dương ( $\overrightarrow{n}$) một góc α. Từ thông Φ là đại lượng được định nghĩa bằng công thức:

Φ = NBS.cos α

Trong đó: Φ: từ thông qua mạch kín

S: diện tích của mạch (m²)

B: cảm ứng từ gửi qua mạch (T)

α = ( $\overrightarrow{B}$,$\overrightarrow{n}$ ), $\overrightarrow{n}$ là pháp tuyến của mạch kín

N: số vòng dây của mạch kín.

Tùy thuộc vào góc α mà từ thông có thể có giá trị âm hoặc dương:

Khi 0° < α < 90° ⇒ cos α > 0 thì Φ dương

Khi 90° < α < 180° ⇒ cos α < 0 thì Φ âm

Khi α = 90° ⇒ cos α = 0 thì Φ = 0

Khi α = 0° ⇒ cos α = 1 thì Φ_max = BS

Khi α = 180° ⇒ cos α = -1 thì Φ_min = -BS

⇒ -BS ≤ Φ ≤ BS

- Ý nghĩa của từ thông: Từ thông diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó

- Đơn vị: Vê-be (Wb).

3. Hiện tượng cảm ứng điện từ:

Khi có sự biến đổi từ thông qua một mặt giới hạn bởi một mạch kín ( vd: khung dây kín có diện tích S ) thì trong mạch kín xuất hiện một dòng điện cảm ứng.

Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một mạch kín khi có sự biến thiên từ thông qua mạch kín này được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ

4. Xác định chiều dòng điện cảm ứng bằng định luật Len-xơ:

Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong một mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông ba đầu qua mạch kín đó.

5. Suất điện động cảm ứng:

Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng. Kí hiệu : e_c

_{$e_c=-\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}$}

với ΔΦ : độ biến thiên từ thông qua mạch kín (Wb), $\Delta \Phi ={\Phi }_2-{\Phi }_1$

Δt : thời gian từ thông biến thiên qua mạch (s)

“ – “ : dấu trừ biểu thị định luật Len-xơ

(Độ lớn) suất điện động cảm ứng là đại lượng đặc trưng cho tốc độ biến thiên của từ thông được xác định bởi biểu thức:

$\left|e_c\right|=\left|\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}\right|=\left|\frac{{\Phi }_2-{\Phi }_1}{t_2-t_1}\right|$ ( chiều áp dụng định lý Lenxo )

Chú ý: Nếu từ trường từ B₁ đến B₂ thì: $\left|e_c\right|=\left|\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}\right|=\left|\frac{N.\Delta B.S.\cos \alpha }{\Delta t}\right|$

Nếu diện tích vòng dây thay đổi từ S₁ đến S₂ thì :

$\left|e_c\right|=\left|\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}\right|=\left|\frac{N.B.\Delta S.\cos \alpha }{\Delta t}\right|$

Nếu góc xoay thay đổi từ α₁ đến α₂ thì:

$\left|e_c\right|=\left|\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}\right|=\left|\frac{N.B.S.\left(\cos {\alpha }_2-\cos {\alpha }_1\right)}{\Delta t}\right|$

Cường độ dòng điện cảm ứng qua mạch kín: $i_c=\frac{e_c}{R}$ với R: điện trở khung dây

6. Hiện tượng tự cảm và suất điện động tự cảm. Năng lượng từ trường

6.1. Hiện tượng tự cảm:

Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch.

6.2. Suất điện động tự cảm: $e_{tc}=-\frac{L.\Delta i}{\Delta t}$

L: hệ số tự cảm của mạch kín. Với ống dây (không có lõi sắt) đặt trong không khí: $L=4\pi {.10}^{-7}\frac{N^2}{1}S$

Độ lớn suất điện động tự cảm: $\left|e_{tc}\right|=\left|\frac{L.\Delta i}{\Delta t}\right|$

6.3. Năng lượng từ trường: $W=\frac{1}{2}L.i^2$

7. Bài tập dòng điện cảm ứngứng

Câu 1: Đặt một thanh nam châm thẳng ở gần một khung dây kín ABCD như hình vẽ. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong trường hợp đưa nam châm lại gần khung dây?

A. Theo chiều từ A đến B

B. Theo chiều từ B đến A

C. Không xuất hiện dòng điện cảm ứng

D. Không xác định được chiều dòng điện cảm ứng

Lời giải:

Khi đưa nam châm lại gần khung dây, từ thông qua khung dây tăng, dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây gây ra từ trường cảm ứng ngược chiều với từ trường ngoài (chống lại sự tăng của từ thông qua khung dây) nên dòng điện cảm ứng chạy trên cạnh AB theo chiều từ B đến A. (xác định theo quy tắc bàn tay phải).

Câu 2: Cho hệ thống như hình vẽ dưới đây. Khi nam châm đi lên thì dòng điện cảm ứng trong vòng dây sẽ có chiều như thế nào?

A. Dòng điện cảm ứng có chiều cùng chiều kim đồng hồ và khung dây chuyển động xuống dưới.

B. Dòng điện cảm ứng có chiều ngược chiều kim đồng hồ và khung dây chuyển động lên trên.

C. Dòng điện cảm ứng có chiều cùng chiều kim đồng hồ và khung dây chuyển động lên trên.

D. Dòng điện cảm ứng có chiều ngược chiều kim đồng hồ và khung dây chuyển động xuống dưới.

Lời giải chi tiết: Từ trường do nam châm sinh ra có chiều vào nam ra bắc (chiều từ trên xuống dưới).

- Nam châm đang đi ra xa nên từ trường cảm ứng $\overrightarrow{B_c}$ do khung dây sinh ra có chiều cùng chiều với từ trường $\overrightarrow{B}$ của nam châm từ trên xuống.

- Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều dòng điện cảm ứng được biểu diễn như hình.

- Cảm ứng từ do khung dây sinh ra (cảm ứng từ cảm ứng) có chiều đi vào mặt nam và ra mặt bắc.

- Vì mặt nam của khung dây đối diện với cực bắc của nam châm nên chúng sẽ hút nhau do đó khung dây chuyển động lên trên.

Chọn đáp án C

Câu 3: Cho thí nghiệm được bố trí như hình vẽ. Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong mạch C khi con chạy của biến trở đi lên?

A. Chiều dòng điện cảm ứng cùng chiều kim đồng hồ

B. Chiều dòng điện cảm ứng ngược chiều kim đồng hồ

C. Chiều dòng điện cảm ứng cùng chiều $\overrightarrow{B}$

D. Chiều dòng điện cảm ứng ngược chiều $\overrightarrow{B}$

Chọn đáp án B

Câu 4: Dùng định luật Len - xơ xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây dẫn trong trường hợp dưới đây?

A. Chiều dòng điện cảm ứng ngược chiều $\overrightarrow{B}$

B. Chiều dòng điện cảm ứng ngược chiều kim đồng hồ

C. Chiều dòng điện cảm ứng cùng chiều kim đồng hồ

D. Chiều dòng điện cảm ứng cùng chiều $\overrightarrow{B}$

Chọn đáp án C

Câu 5: Dùng định luật Lenxo xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây dẫn trong trường hợp dưới đây?

A. Chiều dòng điện cảm ứng ngược chiều $\overrightarrow{B}$

B. Chiều dòng điện cảm ứng ngược chiều kim đồng hồ

C. Chiều dòng điện cảm ứng cùng chiều kim đồng hồ

D. Không xác định được

Chọn đáp án C

Câu 6: Dùng định luật Lenxo xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây dẫn trong trường hợp dưới đây?

A. Chiều dòng điện cảm ứng ngược chiều kim đồng hồ

B. Chiều dòng điện cảm ứng ngược chiều vectơ cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$

C. Chiều dòng điện cảm ứng cùng chiều kim đồng hồ

D. Không xác định được

Chọn đáp án A

Câu 7: Dùng định luật Lenxo xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây dẫn trong trường hợp dưới đây?

A. Chiều dòng điện cảm ứng ngược chiều kim đồng hồ

B. Chiều dòng điện cảm ứng ngược chiều vecto cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$

C. Chiều dòng điện cảm ứng cùng chiều vecto cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$

D. Chiều dòng điện cảm ứng cùng chiều kim đồng hồ

Chọn đáp án D

Câu 8: Khi cho nam châm lại gần vòng dây treo như hình vẽ thì chúng tương tác với nhau như thế nào?

A. Ban đầu hút nhau, sau đó đẩy nhau.

B. Hút nhau

C. Đẩy nhau

D. Không tương tác

Chọn đáp án C

Câu 9: Khi cho khung dây kín chuyển động ra xa dòng điện thẳng dài như hình dưới đây thì chúng tương tác với nhau như thế nào?

A. Ban đầu hút nhau, sau đó đẩy nhau.

B. Hút nhau

C. Đẩy nhau

D. Không tương tác

Chọn đáp án B

Xem thêm các bài viết để học tốt môn Vật Lí sách mới hay, chi tiết khác:

• Vận tốc dòng nước là gì? Công thức tính vận tốc dòng nước

• Cảm kháng là gì? Công thức tính cảm kháng

• Tụ điện là gì? Công thức tính tụ điện

• Chu kì con lắc đơn là gì? Công thức tính chu kì con lắc đơn

• Chuyển động cơ học là gì? Công thức tính chuyển động cơ học

• Chuyển động nhanh dần đều là gì? Công thức tính chuyển động nhanh dần đều

---