Từ thông là một thuật ngữ dùng trong vật lý nên không phải ai cũng có thể hiểu chính xác về thuật ngữ này. Nhất là đối với những người không thường xuyên vận dụng kiến thức vật lý của Tử Thổ. Vì vậy, trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu về Tư Thông.
1. Từ thông là gì?
Giai đoạn được định nghĩa là số đường sức từ đi qua một mặt kín cho trước. Nó cung cấp phép đo tổng từ trường đi qua một diện tích bề mặt nhất định. Ở đây, khu vực được xem xét có thể có kích thước bất kỳ; và theo bất kỳ hướng nào so với hướng của từ trường.
Ký hiệu của từ thông:
– Các từ phổ biến được biểu thị bằng chữ Hy Lạp Phi hoặc hậu tố B.
– Ký hiệu từ thông: hoặc DI DỜI
Các tính chất của từ thông:
– Từ thông luôn tạo thành một vòng khép kín.
– Chúng luôn bắt đầu ở cực bắc và kết thúc ở cực nam.
– Họ không bao giờ cắt nhau.
– Các đường sức từ song song với nhau và cùng chiều thì đẩy nhau.
2. Ý nghĩa của từ thông?
Trong công thức tính từ thông trên, nếu góc α = 0 thì độ lớn của từ thông Φ = BS Lấy S = 1 thì Φ = B. Từ đó ta thấy từ thông bằng số đường sức từ đi qua diện tích S đặt vuông góc với các đường sức.
Vậy ý nghĩa của từ thông là: Từ thông qua diện tích S bằng số đường sức từ qua diện tích S đặt vuông góc với đường sức.
3. Công thức tính từ thông?
Từ thông qua diện tích S đặt trong từ trường đều là:
F = Bscosa
Trong đó:
Φ là thông lượng;
DI DỜI là cảm ứng từ, tính bằng đơn vị tesla (T);
S là diện tích bề mặt kín C, tính bằng m2;
Một là góc giữa pháp tuyến 
Và 
.
Nếu khung dây có N vòng dây thì từ thông qua khung dây là:
= NBScosa
– Trong hệ SI, đơn vị của từ thông là vebe, kí hiệu là Wb.
Theo công thức: nếu cosα = 1 thì S = 1 m2, B = 1 T thì Φ = 1Wb. Vậy 1 Wb = 1T. 1m2
Công thức tính từ thông cực đại
Từ thông cực đại được tạo ra bởi công thức max = BS
Từ thông cực đại sinh ra khi góc α trong 2 trường hợp n và B tạo với nhau các góc 0 độ C và 180 oC Điều này có nghĩa là cảm ứng điện từ và từ trường của tiết diện S chạy song song với nhau; và không tạo ra một góc
Công thức tính từ thông cực tiểu
Từ thông tối thiểu có nghĩa là không có từ thông nào được tạo ra. Trường hợp nào từ thông không sinh ra do góc α = 90 độ xảy ra khi góc n và góc B vuông góc.
4. Bài tập áp dụng:
ví dụ 1: Một khung dây dẫn hình chữ nhật có kích thước 3 (cm) x 4 (cm) đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5,10-4 (T). Vectơ cảm ứng từ hợp với pháp tuyến của mặt phẳng khung một góc 300. Từ thông qua hình chữ nhật đó là gì?
Giải pháp:
Diện tích của khung dây hình chữ nhật là:
S = ab = 0,03.0,04 = 12,10-4 (m2)
Từ thông qua wireframe là:
= Bscosa = 5,10-4.12.10-4.cos300 = 52,10-số 8 (Wb)
ví dụ 2: Giả sử đề bài yêu cầu như sau: Có một khung dây dẫn phẳng bằng đồng có số vòng dây là 1500 vòng, diện tích mỗi vòng là 39 cm2
Trong bài toán khung tay quay quay đều quanh một trục vít đối xứng. Chiều của cảm ứng điện từ hợp với trục quay một góc 0 độ và có độ lớn 0,5T. Yêu cầu tính từ thông cực đại chạy vòng quay khung dây
Theo công thức trên ta có:
Φ = NB . Scosα = 1500 * 0,5 * 39*10-4 = 2,925Wb
Ví dụ 3: Một khung dây dẫn phẳng có diện tích S = 50 cm2Có PHỤ NỮ = 100 vòng dây quay với tốc độ không đổi 50 vòng/phút quanh một trục vuông góc với các đường sức của từ trường đều cảm ứng DI DỜI = 0,1 T. Chọn gốc thời gian t = 0 là khi vectơ pháp tuyến n của khu vực S của khung dây có phương trùng với vectơ cảm ứng từ B và chiều dương là chiều quay của khung dây. Viết biểu thức xác định từ thông Φ qua khung dây.
Hướng dẫn giải:
Khung dây dẫn quay với tốc độ góc: = 50,2π = 100π rad/s
Tại thời điểm ban đầu t = 0, vectơ pháp tuyến n diện tích S của khung dây có hướng trùng với hướng của vectơ cảm ứng từ B của từ trường. Vào thời điểm t, pháp tuyến n của khung dây đã quay một góc bằng ωt . Bây giờ từ thông qua wireframe là:
= NBScos(ωt )
Do đó, từ thông qua khung dây thay đổi điều hòa theo thời gian với tần số góc ω và với giá trị (biên độ) cực đại là Ф0 = NBS.
Thay N = 100, B = 0,1 T, S = 50 cm2 = 50. 10-4 m2 và ω = 100π rad/s, ta được biểu thức của từ thông qua khung dây là:
Φ = 0,05cos(100πt) (Wb).
Ví dụ 4: Một dây dẫn phẳng có S = 5 cm2 đặt trong từ trường đều B = 0,1 T. Mặt phẳng của vòng dây hợp với véc tơ cảm ứng từ B một góc 30o. Tính từ thông qua S.
Hướng dẫn giải:
S = 5cm2 = 5,10-4 tôi2; B = 0,1 TỶ
+ Mặt phẳng của vòng dây hợp với véc tơ cảm ứng từ B một góc 300
⇒ Góc giữa vectơ pháp tuyến n và vectơ cảm ứng từ B là α = 60o
+ Từ thông qua vòng lặp:
= NBScos(ωt ) = 2,5.10-5(Wb)
Ví dụ 5: Một khung dây dẫn hình vuông cạnh 5 cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 8.10-4 T. Từ thông qua ô vuông đó là 10-6 Wb. Tính góc giữa vectơ cảm ứng từ và vectơ pháp tuyến của hình vuông đó.
Hướng dẫn giải:
Áp dụng công thức: = N.BS.cos α
Ta có: = 10-6 (Wb)
N = 0,05 (m)
b = 8,10-4 TỶ
Suy ra: cosα = 0,5 => α = 600
Ví dụ 6: Một khung dây dẫn hình vuông, cạnh 4cm đặt trong từ trường đều, các đường sức từ xiên qua mặt phẳng và tạo với mặt phẳng của khung dây một góc 60o.0, từ trường cảm ứng B = 2.10-5T. Xác định từ thông xuyên qua khung dây trên.
Hướng dẫn giải: Áp dụng công thức tính từ thông
5. Hiện tượng cảm ứng điện từ:
5.1. Pháp luật:
Hiện tượng cảm ứng điện từ là sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín khi từ thông qua mạch đó thay đổi. Suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín là suất điện động cảm ứng.
Pháp luật
– Các định luật cơ bản của cảm ứng điện từ: Khi có sự biến thiên từ thông qua mặt giới hạn bởi mạch kín thì suất điện động cảm ứng trong mạch sinh ra.
– Định luật Lenz (Thấu kính): Dòng điện cảm ứng có chiều cao sao cho từ trường tác dụng ngược lại với nguyên nhân sinh ra nó.
– Định luật Faraday: Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín, nó tỉ lệ thuận với độ biến thiên từ thông qua mạch và tỉ lệ nghịch với thời gian biến thiên đó (tức là tỉ lệ thuận với tốc độ biến thiên của từ thông).
5.2. Ứng dụng cảm ứng điện từ:
Thiết bị gia dụng
Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện được ứng dụng trong các đồ dùng hàng ngày của chúng ta như bếp từ, lò vi sóng, đèn huỳnh quang, quạt điện, tủ lạnh, v.v.
Sử dụng hiện tượng cảm ứng điện từ trong bếp từ
Bếp từ làm nóng dụng cụ nấu bằng cảm ứng, thay vì dẫn truyền từ lửa hoặc bộ phận làm nóng bằng điện, vì dòng điện cảm ứng trực tiếp làm nóng dụng cụ nấu, do đó nhiệt độ có thể tăng rất nhanh.
Trong bếp từ, một cuộn dây đồng được đặt dưới lớp vật liệu cách điện (thường là mặt bếp bằng gốm thủy tinh), một dòng điện xoay chiều được chạy qua dây này.
huỳnh quang
Chấn lưu sử dụng trong đèn huỳnh quang hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ. Khi đèn sáng, một điện áp cao xuất hiện ở cả hai đầu của đèn. Dòng điện qua đèn tạo thành các ion tác dụng với bột huỳnh quang làm đèn phát sáng.
Quạt điện
Quạt điện sử dụng động cơ điện – động cơ hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Động cơ điện hoạt động nhờ từ trường do dòng điện sinh ra theo nguyên lý lực Lorentz.
Ngoài ra, hiện tượng cảm ứng điện từ còn được ứng dụng vào nhiều đồ dùng gia đình khác như động cơ điện, loa, chuông cửa, máy xay sinh tố, lò vi sóng, v.v.
Ứng dụng công nghiệp
Máy phát điện
Những ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ có thể kể đến như máy phát điện. Họ sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra điện. Cấu tạo chính của máy phát điện là cuộn dây đặt trong từ trường. Cơ chế hoạt động chính của máy phát điện là cuộn dây được quay trong từ trường với tốc độ không đổi để tạo ra dòng điện xoay chiều.
tàu bay từ tính
Bay từ trường là một loại phương tiện vận chuyển được điều khiển và di chuyển bằng lực từ trường hoặc điện từ. Nguyên lý tàu đệm từ hoạt động dựa trên lực điện từ (dùng nam châm điện) bằng hai cơ chế chính: cơ cấu nâng và cơ cấu đẩy.
Nhờ ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ, đoàn tàu giảm ma sát và có tốc độ di chuyển nhanh hơn; giảm tiêu thụ năng lượng và ít tiếng ồn hơn.
Ứng dụng trong y học
Trường điện từ đóng vai trò quan trọng trong các thiết bị y tế tiên tiến như: máy chụp cộng hưởng từ (MRI); Tăng thân nhiệt điều trị ung thư, cấy ghép.
Trên đây là những thông tin liên quan đến từ thông trong chương trình Vật lý THCS. Cảm ơn bạn đã ghé thăm!
