Bài giảng Vật lý 1: Chương 1 cung cấp cho người học những kiến thức về cảm ứng điện từ. Những nội dung chính được trình bày trong chương này gồm có: Hiện tượng cảm ứng điện từ, hiện tượng tự cảm, hiện tượng hỗ cảm, năng lượng từ trường.
a. Sức ñiện ñộng tự cảm b. Độ tự cảm của solenoid
1. Hiện tượng cảm ứng ñiện từ a. Sức ñiện ñộng cảm ứng b. Định luật Lenz c. Định luật Faraday 2. Hiện tượng tự cảm
Lê Quang Nguyên www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen nguyenquangle@zenbe.com
a. Năng lượng từ của solenoid b. Mật ñộ năng lượng từ trường
3. Hiện tượng hỗ cảm 4. Năng lượng từ trường
=e
• Chiều của dòng cảm ứng hay sức ñiện ñộng cảm
dF dt
ứng ñược xác ñịnh bởi ñịnh luật Lenz:
• Khi từ thông qua một vòng dây dẫn thay ñổi thì trong vòng dây xuất hiện một sức ñiện ñộng cảm ứng có ñộ lớn: • Từ thông Φ qua vòng dây có thể thay
i’
l
x B
B
B’
ñổi do: • Dòng cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó tạo ra (từ trường cảm ứng) có xu hướng chống lại sự biến ñổi từ thông.
N
S
dx
dΦ = Bldx
• Vòng dây chuyển ñộng trong
• Từ trường thay ñổi theo thời gian: dΦ/dt là ñạo hàm của Φ theo thời gian. từ trường tĩnh: dΦ/dt là từ thông mà vòng dây quét ñược trong một ñơn vị thời gian.
-=e
dF dt
Φ > 0
• Định luật Faraday xác ñịnh cả chiều và ñộ lớn của sức ñiện ñộng cảm ứng: • Xét một vòng dây dẫn có dòng ñiện biến thiên i(t), tạo ra một từ trường biến thiên.
• Từ thông do từ trường này gửi qua vòng dây biến thiên, tạo nên một sức ñiện ñộng cảm ứng.
ε > 0
• trong ñó chiều dương của từ thông và chiều dương của sức ñiện ñộng cảm ứng phải liên hệ với nhau theo quy tắc bàn tay phải. • Sức ñiện ñộng này ñược gọi là sññ tự cảm, vì nó do chính dòng ñiện biến thiên trong vòng dây ñó tạo nên.
B
• Liên hệ giữa từ thông và • Từ thông qua N vòng dây:
=F
=
NBS
N
IS
mm 0
N l
Li=F
dòng ñiện tạo ra nó:
2
2
• Suy ra ñộ tự cảm:
S
l
• trong ñó L là ñộ tự cảm F = = = L S Sl mm 0 mm 0 của vòng dây. I N l N l • Suy ra sññ tự cảm:
2 Vn
L-=e
di dt
I
L mm= 0
• n = N/l là mật ñộ vòng. • V = Sl là thể tích solenoid. •Nếu i tăng lên, dòng tự cảm sẽ có chiều ngược với i. •Nếu i giảm ñi, dòng tự cảm sẽ cùng chiều với i.
iM=
112
2
• Từ thông do dòng i1 gửi qua F
iM=
221
1
vòng dây 2 tỷ lệ với i1: • Xét hai khung dây ñặt gần nhau, trong ñó có các dòng ñiện biến thiên. • Từ thông do dòng i2 gửi qua F
vòng dây 1 tỷ lệ với i2:
-=
e
M
1
21
• với M12 = M21 là hệ số hỗ cảm của hai vòng dây.
e
-=
M
2
12
di 2 dt di 1 dt
• Từ thông do khung này gửi qua khung kia cũng biến thiên, tạo nên trong mỗi khung một dòng ñiện cảm ứng. • Suy ra sức ññ hỗ cảm trong hai • Đó là hiện tượng hỗ cảm vòng dây: giữa hai khung dây.
• Vậy năng lượng từ trường ñược chứa trong không • Dựa vào ñịnh luật Ohm và sññ tự cảm, ta có thể
2
tìm ñược năng lượng từ của một solenoid: gian có từ trường với mật ñộ:
2
2 Vn
= Li U m = = (cid:215) H (cid:1) (cid:1) HB 1 2 mm 0 um 1 2 1 2 • Độ tự cảm của solenoid: L mm= 0
• Kết quả trên cũng ñúng cho một từ trường bất kỳ.
H =
ni
• Cường ñộ từ trường trong solenoid:
= = • Suy ra:
2 VH
mm 0 mm 0 U m 1 2 1 2
