BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG 5 HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ ppt

Bi giảng Vật lý đại cơng
Tác giả: PGS. TS Đỗ Ngọc Uấn
Viện Vật lý kỹ thuật
Trờng ĐH Bách khoa H nội
Ch−¬ng 5
HiÖn t−îngc¶møng®iÖntõ
1831 Faraday: Từ thông qua mạch thay đổi
-> xuất hiện dòng cảm ứng trong mạch
1. Các định luật về hiện tợng cảm ứng điện
từ 1.1.Thí nghiệm Faraday:
B
N
I
C
I
C
Đa nam châm lại
gần hơn hoặc xa hơn
đều xuất hiện dòng
cảm ứng.
Chiều của dòng 2
lần ngợc nhau.
Nam châm dừng lại
dòn
g
cảm ứn
g
=0.
B
B
B

N
1.2 Định luật Lenx
Dòng điện cảm ứng phải có chiều sao cho từ
trờng do nó sinh ra có tác dụng chống lại
nguyên nhân đã sinh ra nó
Quán tính của mạch điện
1.3 Định luật cơ bản của hiện tợng cảm
ứng điện từ: dt -> d

m
->I
C
n
r
Công của từ lực tác
dụng lên dòng cảm ứng:
dA=I
C
d
m
l Công cản

m
Công để dịch chuyển vòng dây:
dA=-dA=-I
C
d
m
Năng lợng của dòng cảm ứng: dW=
C

I
C
.dt
->
C
I
C
.dt = -I
C
d
m
dt
d
m
C

=
SĐĐcảmứngluônbằngvềgíatrịnhng
ngợc dấu với tốc độ biến thiên của từ
thông gửi qua mạch
Dấu - l mặt toán học của ĐL Lenx

m
->0 trong t ->
m
=
C
t

m

= 1V.1s=1Wb (vêbe)
Vªbe lμ tõ th«ng g©y ra trong vßng d©y dÉn
bao quanh nã mét S§§C¦ 1V khi tõ
th«ng ®ã gi¶m ®Òu ->0 trong 1 gi©y
1.3. Nguyªn t¾c t¹o dßng ®iÖn xoay chiÒu
B
N
n
r
B
r
t α
+
ω
=
ϕ
gãc gi÷a
B&n
r
r
)
α
+
ω
=
Φ
tcos(NBS
m
) α+ωω=
Φ

−=ε tsin(NBS
dt
d
m
C
ω
=
ε NBS
max
) tsin(
maxC
α
+
ω
ε
=
ε
N lμ sè vßng cña khung d©y
1.4. Dßng Fuc«
• Dßng xo¸y do tõ th«ng cña ®iÖn tr−êng
xoay chiÒu
• T¸c h¹i: nãng m¸y, tiªu tèn n¨ng l−îng
I
F
=ε
C
/R ->T¨ng R (l¸ máng)->gi¶m I
~
~
•Lîi: NÊu KL, H·m ®iÖn kÕ, lß vi sãng

2. Hiện tợngtựcảm
2.1. Thí nghiệm
12V
N
R
K
12V
N
L
K
N chỉphátsángở
U70V
Mạch I: Đèn Đ sáng, tối bình
thờng khi bật, tắt K
Mạch II: Đóng K đèn Đ sáng
từ từ, ngắt K -> N vụt sáng
Mạch I
Mạch II
Giải thích: Bật K, I.
=>
m
qua L ,
=> dòng tự cảm trong mạch
chống lại việc I
=> cuộn L tích năng lợng từ .
Đ
Đ
Ng¾t K, I↓, => Φ
m
qua L ↓

=> SuÊt ®iÖn ®éng tù c¶m ε
tc
> 70 V xuÊt hiÖn
trongcuénd©ylμm ®Ìn N vôt s¸ng.
=> dßng tù c¶m trong m¹ch chèng l¹i viÖc I↓
=> cuén L gi¶i phãng n¨ng l−îng tõ .
2.2. SuÊt ®iÖn ®éng tù c¶m
Tõ th«ng
Φ
m
do chÝnh cuén L g©y ra göi
qua cuén d©y cña L
dt
d
m
tC
Φ
−=ε
Φ
m
=LIΦ
m
~ I
L hÖ sè tù c¶m
dt
dI
L
tC
−=ε
Trong m¹ch ®iÖn ®øng yªn & kh«ng thay

®æi h×nh d¹ng S§§ tù c¶m tû lÖ nh−ng tr¸i
dÊu víi tèc ®é biÕn thiªn dßng ®iÖn trong
m¹ch
HÖ sè tù c¶m
I
L
m
Φ
=
I=1->L=Φ
m
HÖ sè tù c¶m cña mét m¹ch lμ ®¹i l−îng VL cã
gi¸ trÞ b»ng tõ th«ng do chÝnh nã göi qua diÖn
tÝch cña nã khi c−êng ®é dßng trong m¹ch b»ng
1®v
ε
tc
~L -> L lμ sè ®o møc ®é qu¸n tÝnh cña
m¹ch ®iÖn
A1
Wb1
H1 =
Henry lμ hÖ sè tù c¶m cña mét m¹ch ®iÖn kÝn
khi cã dßng 1A ch¹y qua th× sinh ra trong
ch©n kh«ng mét tõ th«ng 1Wb göi qua diÖn
tÝch cña m¹ch ®ã
HÖ sè tù c¶m cña mét èng d©y: n, ,S
I
n
InB

000
l
μμ=μμ=
SI
n
BnS
2
0m
l
μμ==Φ
S
n
I
L
2
0
m
l
μμ=
Φ
=
1H=10
3
mH=10
6
μH
3. HiÖu øng bÒ mÆt: Dßng cao tÇn chØ
ch¹y trªn bÒ mÆt cña d©y dÉn
S
n

l
l
I
t
Trong 1/4 chu kì đầu dòng I tăng, từ thông qua
dây dẫn tăng -> sinh dòng i
tc
có chiều sao cho từ
trờng của nó chống lại -> Bề mặt dòng tăng ,
trong Lõi dòng giảm
B
r
B
r
I
B
r
i
tc
i
tc
Trong 1/4 chu kì tiếp I giảm, từ thông qua dây
giảm -> sinh dòng i
tc
có chiều sao cho từ trờng
của nó chống lại sự giảm của từ thông dòng mặt
giảm mạnh , I lõi giảm yếu hơn
-> Bề mặt dòng giảm mạnh hơn , Lõi
giảm chậm hơn
Dòng bề mặt đợc tăng cờng, dòng lõi

suygiảm: tầnsố10
5
Hz chỉ còn dòng mặt
(lớp sâu 2mm).
ứng dụng: Tôi bề mặt, ống
dẫn sóng, dây nhiều sợi
U~
12V
4. N¨ng l−îng tõ tr−êng
L
K
I
tt
I
§ãng K
n¹p W
m
Ng¾t K gi¶i
phãng W
m
Ri
tc
=
ε
+
ε
Ri
dt
di
L =−ε

ε
dtRiidt
dt
di
Lidt
2
+=ε
dW=dW
m
+dW
nhުt
LididW
m
=
i
ε
tc
2
I
0
m
LI
2
1
LidiW ==
∫
MËt®én¨ngl−îng tõ tr−êng: XÐt n¨ng
l−îng cña èng d©y
V
LI

2
1
V
W
2
m
m
==ϖ
I
n
B
0
l
μμ=
2
0
0
2
m
H
2
1
BH
2
1B
2
1
μμ==
μμ
=ϖ

∫∫
=ϖ=
VV
mm
BHdV
2
1
dVW
S
I)
Sn
(
2
1
2
2
0
l
l
μμ
=
2
2
2
0
I
n
2
1
l

μμ=