Bài giảng Vật lý đại cương 1 - Chương 9: Cảm ứng điện từ - Nguyễn Xuân Thấu

có tác dụng chống lại
nguyên nhân sinh ra nó.
Hình 1. Từ thông tăng Hình 2. Từ thông giảm
Trong cả 2 trường hợp,
đều tốn công, phần
công này là điện năng
của dòng điện cảm ứng!
BÀI 1.CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
11
BÀI 1.CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
3. Định luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ
Sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng chứng tỏ trong mạch điện có một suất
điện động. Suất điện động ấy được gọi là suất điện động cảm ứng.
Công của lực từ tác dụng lên
dòng điện cảm ứng là công cản:
C mdA I d= Φ
Công để dịch chuyển vòng dây:
C mdA dA I d′ = − = − Φ
12
BÀI 1.CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
3. Định luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ
Năng lượng của dòng điện cảm ứng: C CI dtε
- Suất điện động điện cảm ứngCε
Công dịch chuyển vòng dây chuyển
thành năng lượng của dòng điện cảm
ứng:
C m C CI d I dt− Φ = ε
Suy ra: mC
d
dt
Φ
ε = −
13
BÀI 1.CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
3. Định luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ
Phát biểu:
Suất điện động cảm ứng luôn bằng về trị số, nhưng trái dấu với tốc độ biến
thiên của từ thông gửi qua diện tích của mạch điện.
m
C
d
dt
Φ
ε = −
Các kết luận của Faraday Dấu “-” Định luật Lenx
14
BÀI 1.CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
3. Định luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ
Chú ý:
-Phải chọn chiều dương trong
mạch;
-Phải chọn véc-tơ pháp tuyến đối
với diện tích giới hạn bởi mạch phù
hợp với chiều dương.
15
BÀI 1.CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
4. Định nghĩa đơn vị từ thông
m m m
C m C
d 0 t
dt t t
Φ −Φ Φ
ε = − = − = →Φ = ε ∆
∆ ∆
Đơn vị của từ thông là Wb (vêbe). 
Vêbe là từ thông gây ra trong một
vòng dây dẫn bao quanh nó một
suất điện động cảm ứng 1 vôn khi
từ thông giảm đều xuống giá trị
không trong thời gian 1 giây.
16
BÀI 1.CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
5. Cách tạo nên dòng điện xoay chiều
Nguyên tắc: Một khung dây dẫn gồm một hoặc
nhiều vòng dây, quay trong một từ trường đều,
với vận tốc góc không đổi, từ thông gửi qua mặt
khung sẽ biến đổi tuần hoàn và trong khung dây
xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều.
17
BÀI 1.CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
5. Cách tạo nên dòng điện xoay chiều
18
BÀI 1.CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
5. Cách tạo nên dòng điện xoay chiều
19
BÀI 1.CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
6. Dòng điện Foucault (Léon Foucault 1819-1868)
- Thí nghiệm Foucault:
- Quay một đĩa kim loại quanh một trục không ma sát. Đĩa quay một lúc
lâu.
- Lặp lại thí nghiệm trên, nhưng đặt đĩa kim loại trong một từ trường mạnh.
Đĩa nhanh chóng dừng lại khi được đưa vào từ trường, và đồng thời bị nóng
lên.
20
BÀI 1.CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
6. Dòng điện Foucault (Léon Foucault 1819-1868)
21
BÀI 1.CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
6. Dòng điện Foucault (Léon Foucault 1819-1868)
Khi ta đặt vật dẫn có kích thước lớn vào trong một từ trường biến đổi theo
thời gian, trong thể tích của vật dẫn đó cũng xuất hiện những dòng điện
cảm ứng khép kín, gọi là dòng điện xoáy, hay dòng điện Foucault.
khi vật dẫn đặt trong từ trường
biến đổi nhanh do các dòng cao
tần sinh ra thì cường độ dòng
Foucault càng mạnh.
22
BÀI 1.CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
6. Dòng điện Foucault (Léon Foucault 1819-1868)
a) Tác hại của dòng Foucault
Máy biến thế, động cơ điện, v.v có lõi sắt
Năng lượng của các dòng Foucault bị mất đi dưới dạng nhiệt làm máy mau
nóng, và năng lượng bị hao phí, hiệu suất của máy giảm.
 Người ta dùng nhiều lá sắt mỏng sơn cách điện ghép lại với nhau sao cho
các nhát cắt song song với chiều của từ trường. Cường độ dòng điện Foucault
trong các lá đó giảm năng lượng hao phí giảm đi.
23
b) Lợi ích của dòng Foucault
BÀI 1.CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
6. Dòng điện Foucault (Léon Foucault 1819-1868)
- Lò điện cảm ứng, nhiệt lượng tỏa ra do dòng Foucault được sử dụng để 
nấu chảy kim loại
- Dòng điện Foucault còn được dùng để hãm dao động. 
- Bếp từ (hay bếp điện cảm ứng) 
- Đệm từ trường
- Phanh, hệ thống giảm tốc
24
BÀI 2. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
1. Hiện tượng
Trong một mạch điện kín (C) có dòng điện I chạy qua, nếu dòng điện I trong
mạch biến thiên thì từ thông gửi qua mạch kín đó biến thiên. Khi đó, trong
mạch (C) sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng IC. Nhưng dòng điện IC này xuất
hiện do chính dòng điện trong mạch (C) biến thiên gây ra, cho nên dòng IC
gọi là dòng tự cảm Itc và hiện tượng này được gọi là hiện tượng tự cảm.
25
Trong các mạch điện một chiều (không đổi), hiện tượng tự cảm thường xảy
ra khi đóng mạch hoặc ngắt mạch (tại những thời điểm này dòng điện trong
mạch có sự biến thiên đột ngột).
Trong các mạch điện xoay chiều (biến thiên), hiện tượng tự cảm luôn luôn
xảy ra, vì cường độ dòng điện xoay chiều biến thiên liên tục theo thời gian.
BÀI 2. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
1. Hiện tượng
26
BÀI 2. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
1. Hiện tượng
Nhánh 1
Nhánh 2
Nhánh 3
Cuộn cảm
Biến trở
Bộ nguồnKhóa
Khóa
Đèn neon
Đèn
Đèn
Thí nghiệm 1:
- Hiện tượng tự cảm khi
đóng mạch. Khóa K2 ở vị
trí số 1.
Thí nghiệm 2:
- Hiện tượng tự cảm khi
ngắt mạch. Khóa K2 ở vị
trí số 2.
27
BÀI 2. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
1. Hiện tượng
28
BÀI 2. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
1. Hiện tượng
Giải thích thí nghiệm 1:
Khi đóng khóa K1, trong mạch 1, từ
thông gửi qua cuộn cảm tăng dần từ 0
đến 1 giá trị nào đó, trong mạch 1
xuất hiện một dòng tự cảm ngược
chiều với dòng điện của nguồn (dòng
này biến mất khi từ thông tăng lên giá
trị cực đại), do đó đèn 1 sáng từ từ rồi
ổn định, còn đèn 2 thì sáng luôn vì
trong nhánh của đèn 2 không có cuộn
cảm.
29
BÀI 2. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
1. Hiện tượng
Giải thích thí nghiệm 2:
Khi ngắt khóa K1, từ thông trong cuộn
cảm giảm đột ngột về giá trị 0, dòng tự
cảm sinh ra cùng chiều với dòng điện
của nguồn, tức là suất điện động tự cảm
cùng chiều với suất điện động của
nguồn, làm cho hiệu điện thế giữa 2
cực bóng đèn neon 3 lớn hơn hiệu điện
thế của nguồn rất nhiều, giúp đèn 3 lóe
sáng.
30
BÀI 2. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
2. Suất điện động tự cảm. Hệ số tự cảm
m
tc
d
dt
Φ
ε = −
Từ thông tỷ lệ thuận với cảm ứng từ do dòng điện trong mạch sinh ra, cảm
ứng từ B của một ống dây thì lại tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện I của
mạch. Suy ra từ thông tỷ lệ thuận với I:
m LIΦ = L – hệ số tự cảm, độ tự cảm
( )m
tc
d LId dIL
dt dt dt
Φ
ε = − = − = −
Như vậy, suất điện động tự cảm
tỷ lệ thuận với tốc độ biến thiên
của cường độ dòng điện trong
mạch.
31
BÀI 2. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
2. Suất điện động tự cảm. Hệ số tự cảm
mL
I
Φ
=
1Wb1H
1A
=
Henry là hệ số tự cảm của một mạch kín khi dòng điện
cường độ 1 Ampe chạy qua thì sinh ra trong chân không
từ thông bằng 1 vêbe qua mạch đó.
Ý nghĩa và đơn vị của hệ số tự cảm.
32
BÀI 2. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
2. Suất điện động tự cảm. Hệ số tự cảm
Hệ số tự cảm của một ống dây điện thẳng dài
Gọi độ dài của ống dây là l,
Tiết diện của ống dây là S,
Số vòng dây quấn trên ống là N
m NBSL
I I
Φ
= =
0 0
NB nI I
l
= µ µ = µ µ
2
2 20
0 0
N SL n Sl n V
l
µ µ
= = µ µ = µ µ
V = S.l – thể tích của ống dây
33
BÀI 2. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
3. Hiệu ứng bề mặt (skin – effect)
Khi cho dòng cao tần (dòng biến đổi với tần số cao) chạy qua một dây dẫn thì
do hiện tượng tự cảm, dòng điện đó hầu như không chạy trong lòng dây mà
chỉ chạy ở lớp bề mặt của nó. Hiện tượng này gọi là hiệu ứng bề mặt hay
skin-effect
Giả sử dòng điện cao tần đi từ dưới lên trên  gây ra từ 
trường biến thiên  dòng tự cảm khép kín.
Giả sử dòng tăng, dòng điện tự cảm phải sinh ra một từ 
trường ngược chiều với véc-tơ cảm ứng từ do dòng cao 
tần sinh ra, tức là có chiều như hình vẽ (phía trong ngược 
chiều dòng điện ngoài).
34
BÀI 2. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
3. Hiệu ứng bề mặt (skin – effect)
Như vậy, khi dòng cao tần tăng, các dòng điện
tự cảm xuất hiện trong dây dẫn chống lại sự
tăng của dòng cao tần chạy trong lòng ống dây,
làm thuận lợi cho sự tăng của phần dòng điện
cao tần chạy ở bề mặt.
Khi dùng dòng điện cao tần, người ta làm các
dây dẫn rỗng để tiết kiệm kim loại.
35
BÀI 3. NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG
1. Năng lượng từ trường của một ống dây điện
Dòng đóng mạch
Dòng ngắt mạch
36
BÀI 3. NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG
1. Năng lượng từ trường của một ống dây điện
Dòng đóng mạch
Dòng ngắt mạch
Khi đóng mạch, dòng điện I tăng dần từ giá trị 0
đến giá trị ổn định, cực đại I. Trong mạch xuất
hiện dòng điện tự cảm itc ngược chiều với dòng
điện chính i0 do nguồn phát ra  dòng điện
toàn phần ở trong mạch i = i0 – itc < i0 Chỉ có
một phần điện năng do nguồn sinh ra là biến
thành nhiệt.
37
BÀI 3. NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG
1. Năng lượng từ trường của một ống dây điện
Dòng đóng mạch
Dòng ngắt mạch
Khi ngắt mạch, dòng điện chính giảm đột ngột
từ giá trị I về 0. Trong mạch xuất hiện dòng
điện tự cảm cùng chiều với dòng điện chính,
làm cho dòng điện toàn phần trong mạch lớn lên
và giảm chậm lại, nhiệt lượng tỏa ra trong mạch
lúc này lớn hơn năng lượng do nguồn điện sinh
ra.
38
BÀI 3. NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG
1. Năng lượng từ trường của một ống dây điện
Dòng đóng mạch
Dòng ngắt mạch
Như vậy, khi đóng mạch, một phần điện năng
do nguồn sinh ra được tiềm tàng dưới một dạng
năng lượng nào đó, để khi ngắt mạch, phần
năng lượng này tỏa ra dưới dạng nhiệt trong
mạch.
 NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG
39
BÀI 3. NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG
1. Năng lượng từ trường của một ống dây điện
Định luật Ohm tc Riε + ε =
tc
diL
dt
ε = −
di diL Ri Ri L
dt dt
ε − = → ε = +
40
2idt Ri dt Lidiε = +
BÀI 3. NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG
1. Năng lượng từ trường của một ống dây điện
41
BÀI 3. NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG
2. Mật độ năng lượng từ trường
2
2 2
20
2m
m 0 2
1 1 N SLI IW 1 N2 2 lw I
V V Sl 2 l
µ µ
= = = = µ µ
0
NB I
l
= µ µ
2
m
0
1 Bw
2
=
µ µ
Mà:
Suy ra:
42
BÀI 3. NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG
2. Mật độ năng lượng từ trường
43
CHƯƠNG 9
CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
5.1, 5.2, 5.5, 5.6, 5.7, 5.10, 5.16, 5.17, 5.23.
44
Thank you for 
your attention!