Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 23: Từ thông cảm ứng điện từ

Bài 23 
TỪ THÔNG 
CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 
Tên các thành viên : 
Võ Thị Trâm Anh (power point, phần ôn lại bài cũ ) 
Lê Ngọc Thủy Tiên ( phần I, phần IV) 
Trần Nhan Minh Trang ( phần II, phần IV) 
Trần Huy Huân ( phần III) 
Nguyễn Hồng Ngọc ( bấm máy , power point) 
Ôn lại bài cũ 
1. Lực Lo- ren-xơ là gì ? 
- Lực từ tác dụng lên điện tích chuyển động trong từ trường gọi là lực Lo- ren-xơ 
2. Phát biểu qui tắc bàn tay trái của lực Lo- ren-xơ 
 _ Để bàn tay trái mở rộng sao cho từ trường hướng vào lòng bàn tay , chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa là chiều của véc tơ vận tốc nếu q > 0 và ngược chiều với v khi q < 0. Lúc đó chiều của lực Lo- ren-xơ là chiều ngón cái choãi ra . 
3. Nêu đặc điểm của lực Lo- ren-xơ về phương , chiều , độ lớn . 
 _ Phương : vuông góc với v và B 
 _ Chiều : xác định theo quy tắc bàn tay trái 
 _ Độ lớn : f= l q 0 l vBsin 
I.Từ thông 
1. Định nghĩa : 
_ Đại lượng : 
 = BScos 
_ Giả sử một đường cong phẳng kín (C) giới hạn một phần mặt phẳng có diện tích S đặt trong một từ trường đều có véctơ Cảm ứng từ hợp với véctơ pháp tuyến của mặt phẳng một góc . 
gọi là từ thông qua diện tích S. 
* Từ thông là một đại lượng đại số phụ thuộc vào góc : 
Khi nhọn ( cos >0) thì >0 
Khi tù ( cos <0) thì <0 
Đặc biệt khi =90 ( cos =0) thì =0. Nói cách khác , khi các đường sức từ song song với mặt S thì từ thông qua S bằng 0 . 
Trường hợp riêng , khi =0 thì : 
Từ thông qua S 
bằng 0 
= BS 
(1) 
Từ thông phụ thuộc vào yếu tố nào ? 
2.Đơn vị đo từ thông : 
* Trong hệ SI: 
 _ Đơn vị đo từ thông là vêbe ( Wb ). 
 _ Từ công thức (1) , nếu s=1m 2 , B=1 thì : 
=1Wb 
Trong hệ SI đơn vị của từ thông là gì ? 
II.Cảm ứng điện từ 
1. Thí nghiệm : 
S 
N 
0 
G 
- Một mạch kín (C) hai đầu nối vào điện kế G(có nhiệm vụ xác định chiều và cường độ dòng điện ) đặt trong từ trường của một nam châm SN 
- Chiều dương của mạch (C) được xác định theo quy tắc nắm tay phải : Đặt ngón tay cái nằm theo chiều của đường sức từ thì chiều của các ngón tay kia khum lại chỉ chiều dương trên mạch . 
a) Thí nghiệm 1+2: 
b) Thí nghiệm 3: 
 _ Khi Nam châm dịch chuyển lại gần ( hoặc ra xa ) mạch kín (C) thì số lượng đường cảm ứng từ xuyên qua (C) tăng / giảm nên từ thông qua mạch tăng / giảm . 
 _ Tương tự như vậy , khi dịch chuyển mạch kín (C) lại gần ( hoặc ra xa ) nam châm thì số lượng đường cảm ứng từ xuyên qua (C) tăng / giảm nên từ thông qua mạch tăng / giảm . 
 Giải thích sự biến thiên từ thông qua mạch(C ) từ các thí nghiệm trên . 
 Mô tả và giải thích thí nghiệm Fa-ra-đây được vẽ trên hình sau . 
G 
G 
(a) 
(b) 
 * Mô tả : 
Khi K ngắt , kim điện kế G không bị lệch 
Khi K đóng , kim điện kế G bị lệch => trong ống dây (1) có dòng điện 
G 
1 
2 
c) Thí nghiệm a: 
 _ Khi K ngắt ống dây (2) không có dòng điện chạy qua => không có sự biến thiên từ thông qua ống dây (1) nên không xuất hiện dòng điện . Vì vậy kim điện kế G không lệch . 
 _ Khi K đóng , ống dây (2) có dòng điện chạy qua => ống dây (2) trở thành NC điện gây từ trường xuyên qua ống dây (1) nên từ thông qua ống dây(1) tăng lên => xuất hiện dòng điện trong ống dây(1). Vì vậy kim điện kế G bị lệch . 
G 
1 
2 
* Giải thích hiện tượng : 
* Mô tả : 
Khi chưa dịch chuyển con chạy của biến trở , kim điện kế G không bị lệch 
Khi dịch chuyển con chạy của biến trở kim điện kế G bị lệch => trong ống dây (1) có dòng điện 
d) Thí nghiệm b: 
1 
2 
G 
Khi chưa dịch chuyển con chạy của biến trở , từ trường của ống dây (2) không đổi nên từ thông qua ống dây (1) không đổi => không có dòng điện chạy qua ống dây (1) => kim điện kế G không lệch . 
Khi dịch chuyển con chạy của biến trở , làm thay đổi cường độ dòng điện trong ống dây (2)=> làm cho từ trường của ống dây (2) thay đổi => từ thông qua ống dây (1) thay đổi => ống dây (1) xuất hiện dòng điện => kim điện kế G bị lệch . 
1 
2 
G 
* Giải thích hiện tượng : 
 _ Tất cả các thí nghiệm trên có đặc điểm chung là từ thông qua mạch kín (C) biến thiên . 
 _ Mỗi khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên thì trong mạch kín (C) xuất hiện một dòng điện gọi là dòng điện cảm ứng . 
 _ Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một mạch kín khi từ thông qua mạch kín biến thiên gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ . 
 _ Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua mạch kín biến thiên . 
2.Kết luận : 
Hãy nêu kết luận từ những thì nghiệm trên . 
III.Định luật Len-xơ 
 về chiều dòng điện 
Từ thông qua (C) tăng : 
=> Dòng điện cảm ứng i trong mạch kín (C) có chiều ngược với chiều dương trên (C) 
a. Thí nghiệm 1(II) : 
S 
N 
0 
G 
Từ thí nghiệm 1(II) ta rút ra được kết luận gì về chiều dòng điện cảm ứng i trong mach kín (C)? 
Từ thông qua (C) giảm : 
=> Dòng điện cảm ứng i trong mạch kín (C) có chiều trùng với chiều dương trên (C) 
S 
N 
0 
G 
 b) Thí nghiệm 2(II): 
Từ thí nghiệm 2(II) ta rút ra được kết luận gì về chiều dòng điện cảm ứng i trong mach kín (C)? 
 Nếu xét các đường sức từ đi qua mạch kín , từ trường cảm ứng ngược chiều với từ trường ban đầu khi từ thông qua mạch kín tăng và cùng chiều với từ trường ban đầu khi từ thông qua mạch kín giảm . 
c) Kết luận : 
 Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua mạch kín . 
* Phát biểu định luật Len- xơ : 
Bạn hãy phát biểu định luật Len- xơ về chiều dòng điện 
 Khi nam châm SN dịch chuyển lại gần (C), để chống lại sự tăng của từ thông , đối diện với cực Bắc của nam châm là mặt Bắc , mặt này gây ra lực từ đẩy cực Bắc của nam châm.Do đó dòng điện cảm 
 ứng có chiều như hình vẽ . 
S 
N 
 Cho nam châm SN rơi thẳng đứng chui quaa mạch kín (C) cố định . Hãy xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện trong (C). 
 Khi từ thông qua (C) biến thiên do kết quả của một chuyển đông nào đó thì từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói trên . 
d. Trường hợp từ thông qua (C) biến thiên do chuyển động : 
IV.Dòng điện Fu-cô: 
 * Dòng điện cảm ứng cũng xuất hiện trong các khối kim loại khi những khối này chuyển động trong 1 từ trường hoặc được đặt trong 1 từ trường biến thiên theo thời gian . Những dòng điện cảm ứng đó được gọi là dòng điện Fu- cô . 
Hiện tượng : 
- Khi chưa cho dòng diện chạy vào nam châm , bánh xe quay bình thường . Khi cho dòng điện chạy vào nam châm , bánh xe quay chậm và bị hãm dừng lại 
1. Thí nghiệm 1: 
Hiện tượng : 
2. Thí nghiệm 2: 
_ Nếu chưa có dòng điện đi vào nam châm điện , khi thả ra , khối kim loại quay nhanh xung quanh mình nó 
_ Nếu có dòng điện đi vào nam châm điện , khi thả ra , khối kim loại quay chậm và bị hãm dừng lại 
3. Giải thích : 
 * Theo định luật Len- xơ , những dòng diện cảm ứng này luôn có tác dụng chống lại sự chuyển dời , vì vậy khi chuyển động trong từ trường trên bánh xe và trên khối kim loại xuất hiện những lực từ có tác dụng cản trở chuyển động của chúng . Những lực đó gọi là lực hãm điện từ . 
Do tác dụng của dòng Fu- cô , mọi khối kim loại chuyển động trong từ trường đều chịu tác dụng của những lực hãm từ . Tính chất này được ứng dụng trong các bộ phanh điện từ của những ô tô hạng nặng 
Do hiệu ứng tỏa nhiệt khi khối kim loại chuyển động trong từ trường , ứng dụng trong các lò cảm ứng để nung nóng kim loại 
4. Tính chất và công dụng của dòng điện Fu- cô : 
Nêu một số ứng dụng của dòng điện Fu- cô 
 Sử dụng tác dụng hãm của dòng Fu- cô trong phanh điện từ với xe có tải trọng lớn 
Sử dụng tác dụng nhiệt của dòng Fu- cô tạo ra bếp điện từ 
Cám ơn thầy 
 và các bạn đã theo dõi