Bài 12. Cảm ứng điện từ
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 12. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
Mở đầu
Câu hỏi
Hình bên là một loại đèn pin sử dụng bóng đèn LED được nạp điện bằng cách bóp tay vào cần nạp điện. Bên trong đèn pin có nam châm, cuộn dây dẫn và một pin sạc lithium để nạp điện. Loại đèn này hoạt động dựa vào nguyên tắc nào?
Loại đèn này hoạt động dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
Ảnh
1. Hiện tượng cảm ứng điện từ
1.1.Lý thuyết
Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng hình thành một suất điện động (điện áp) trên một vật dẫn khi vật dẫn đó được đặt trong một từ trường biến thiên. Năm 1831, Michael Faraday đã chứng tỏ bằng thực nghiệm rằng từ trường có thể sinh ra dòng điện.
1.2.Nguyên lý
Cảm ứng điện từ xảy ra khi từ trường thay đổi xung quanh một dây dẫn, làm xuất hiện một điện áp (hay còn gọi là điện động cảm ứng) trong dây dẫn đó. Theo định luật Faraday về cảm ứng điện từ, điện áp cảm ứng (E) trong một mạch điện đóng kín tỷ lệ với tốc độ thay đổi từ thông (Φ) qua mạch đó:
E=− LATEX((dt)/(dΦ))
1.3.Câu hỏi thảo luận 1
Tiến hành Thí nghiệm 1, từ đó cho biết ở trường hợp nào thì trong cuộn dây dẫn xuất hiện dòng điện.
Trong cuộn dây dẫn xuất hiện dòng điện khi: - dịch chuyển nam châm trượt trên giá đỡ lại gần hoặc ra xa cuộn dây dẫn. - quay nam châm trước cuộn dây dẫn.
Ảnh
1.4.Câu hỏi thảo luận 2
Tiến hành Thí nghiệm 2, từ đó cho biết ở trường hợp nào thì trong cuộn dây dẫn B xuất hiện dòng điện.
Cuộn dây dẫn B có dòng điện chạy qua trong khi: - đóng công tắc điện. - ngắt công tắc điện.
Ảnh
1.5.Câu hỏi thảo luận 3
Từ Thí nghiệm 1 và 2, có thể kết luận gì về sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng?
Từ hai thí nghiệm 1 và 2, dòng điện xuất hiện khi có sự thay đổi từ trường qua cuộn dây dẫn.
2. Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng
2.1.Lý thuyết
Để xuất hiện dòng điện cảm ứng, cần phải có những điều kiện cơ bản sau: Thay Đổi Từ Trường: Điều kiện đầu tiên và quan trọng nhất là từ trường phải thay đổi. Từ trường có thể thay đổi theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn như: Thay đổi cường độ của từ trường (khi từ trường tăng hoặc giảm theo thời gian). Thay đổi phương hoặc hướng của từ trường. Thay đổi diện tích của vòng dây hoặc cuộn dây trong từ trường. Có Một Dây Dẫn (hoặc Mạch Điện): Dòng điện cảm ứng chỉ xuất hiện trong một dây dẫn hoặc một mạch điện đóng kín. Nếu không có dây dẫn hoặc mạch điện, hiện tượng cảm ứng sẽ không xảy ra, mặc dù từ trường có thể thay đổi.
2.2.Ví dụ cụ thể
Ví Dụ Cụ Thể Cảm ứng trong cuộn dây khi từ trường thay đổi: Nếu bạn có một cuộn dây và bạn đặt nó trong một nam châm di động, từ trường qua cuộn dây sẽ thay đổi. Sự thay đổi này sẽ gây ra điện động cảm ứng trong cuộn dây, từ đó sinh ra dòng điện cảm ứng nếu cuộn dây được nối với một mạch điện.
2.3.Câu hỏi thảo luận 4
Nêu nhận xét về mối liên hệ giữa sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn và sự biến đổi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn.
Trong cuộn dây dẫn xuất hiện dòng điện cảm ứng mỗi khi có sự biến đổi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn. Số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn biến đổi càng nhanh thì dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn càng lớn.
2.4.Câu hỏi thảo luận 5
Nêu điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn.
Nêu điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn.
2.6.Luyện tập 1
Giải thích vì sao khi cho nam châm vĩnh cửu quay quanh trục thẳng đứng trước một cuộn dây dẫn thì kim điện kế bị lệch.
Khi cho nam châm quay trước một cuộn dây dẫn kín thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng vì khi nam châm quay thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây thay đổi.
2.7.Luyện tập 2
Đề xuất một cách khác để làm biến đổi số đường sức từ xuyên qua một cuộn dây dẫn mềm đặt cạnh một nam châm vĩnh cửu. Lập phương án và tiến hành thí nghiệm để kiểm tra xem trong cuộn dây dẫn có dòng điện cảm ứng hay không.
- Phương án thí nghiệm: Di chuyển cuộn dây dẫn lại gần hoặc ra xa nam châm vĩnh cửu, hai đầu cuộn dây dẫn nối với kim điện kế. - Kết quả: cuộn dây dẫn có xuất hiện dòng điện cảm ứng.
2.8.Luyện tập 3
Trả lời câu hỏi ở phần Mở đầu bài học.
Cần nạp điện bị bóp làm di chuyển bánh răng bên trong đẩy nam châm chạy xuyên qua cuộn dây từ đầu này sang đầu kia rồi ngược lại, từ đó số lượng đường sức từ trường đi xuyên qua mặt cắt cuộn dây thay đổi theo thời gian và xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây khép kín.
2.9.Vận dụng
a. Nêu tên một số dụng cụ, thiết bị mà hoạt động của chúng dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. b. Giải thích cách tạo ra dòng điện cảm ứng của một trong những dụng cụ, thiết bị đã nêu ở câu a.
a. Một số dụng cụ, thiết bị mà hoạt động của chúng dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ: động cơ điện, máy phát điện, máy biến áp, … b. - Để tạo ra dòng điện cảm ứng trong một động cơ điện, ta cần một nam châm vĩnh cửu và một khung dây dẫn điện được đặt trong một trường từ biến đổi. Khi nam châm di chuyển hoặc thay đổi vị trí, dòng điện sẽ được tạo ra trong khung dây dẫn điện do hiện tượng cảm ứng điện từ và dưới tác dụng của lực điện từ, khung dây sẽ quay, động cơ điện hoạt động
Ảnh
- Để tạo ra dòng điện cảm ứng trong máy phát điện: đặt cuộn dây vào giữa hai cực của nam châm, hai đầu cuộn dây nối với pin để lưu trữ điện hoặc đèn LED nhỏ, cố định nam châm, quay cuộn dây quanh trục, dòng điện cảm ứng sinh ra trong cuộn dây.
3.Ứng dụng
Thực tế
Ứng Dụng - Máy phát điện: Máy phát điện chuyển đổi cơ năng thành điện năng nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi một cuộn dây quay trong từ trường, từ thông qua cuộn dây thay đổi, tạo ra điện động cảm ứng. - Biến áp: Biến áp sử dụng cảm ứng điện từ để tăng hoặc giảm điện áp trong một mạch điện xoay chiều. Một cuộn dây (cuộn sơ cấp) được cấp điện, tạo ra từ trường thay đổi, và từ trường này cảm ứng vào một cuộn dây khác (cuộn thứ cấp) để tạo ra điện áp khác. - Đồng hồ đo từ trường: Cảm ứng điện từ cũng được sử dụng trong các thiết bị đo từ trường và trong các cảm biến khác.
4.Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Các em nhớ đọc bài mới trước nhé!
Cảm ơn
Ảnh