Hiện tượng cảm ứng điện từ | Báo cáo môn học: hệ thống điện – điện tử ô tô Trường đại học sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh
Lấy một cuộn dây và mắc nối tiếp nó với một điện kế G thành một mạch kín. Phía trên ống dây đặt một thanh nam châm 2 cực Bắc - Nam. Thí nghiệm cho thấy: Nếu rút thanh nam châm ra, xuất hiện dòng điện cảm ứng có chiều như hình b. Nếu đưa thanh nam châm lại, xuất hiện dòng điện cảm ứng có chiều như hình a. Di chuyển nam châm càng nhanh, cường độ dòng điện cảm ứng I càng lớn. Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Hệ thống điện - Điện tử ô tô (AEES330233)
Trường: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Thông tin:
Tác giả:
Preview text:
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÁO CÁO
MÔN HỌC: TT HT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Ô TÔ
HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ GVHD: Trần Hữu Quy Sinh viên: Nguyễn Đức Tài MSSV: 21145262
TP. Hồ Chí Minh, tháng 1, 2024 MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ............3
1. Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì?.....................................3
1.1. Thí nghiệm Faraday:....................................................3
1.2. Khái niệm hiện tượng cảm ứng điện từ:........................3
CHƯƠNG 2: QUY TẮC NẮM BÀN TAY PHẢI.................................4
2.1. Xác định từ trường của dòng điện trong dây dẫn thẳng
dài:......................................................................................4
2.2. Xác định từ trường của dòng điện trong dây dẫn uốn
thành vòng tròn:..................................................................4
2.3. Xác định từ trường của dòng điện chạy trong ống dây
hình trụ...............................................................................5
CHƯƠNG 3: LỰC LORENTZ, QUY TẮC BÀN TAY TRÁI..................6
3.1. Định nghĩa lực Lorentz:..................................................6
3.2. Quy tắc bàn tay trái:......................................................6
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ, LỰC
LORENTZ................................................................................7
4.1. Động cơ điện DC:...........................................................7
4.2. Máy biến áp:.................................................................7
4.3. Máy dò kim loại:............................................................8
4.4. Máy phát điện xoay chiều:.............................................8
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................9
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
1. Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì?
1.1. Thí nghiệm Faraday:
Lấy mộtcuộn dâyvà mắc nối tiếp nó với mộtđiện kếG thành một mạch kín.
Phía trên ống dây đặt mộtthanh nam châm2 cực Bắc - Nam. Thí nghiệm cho thấy: -
Nếu rútthanh nam châmra,xuất hiện dòng điện cảm ứngcó chiều như hình b. -
Nếu đưathanh nam châmlại,xuất hiện dòng điện cảm ứngcó chiều như hình a. -
Di chuyển nam châm càng nhanh,cường độ dòng điệncảm ứng Ic càng lớn. -
Nếu nam châm đứng yên so với ống dây, dòng điện cảm ứng sẽ bằng không. -
Nếu thay nam châm bằng một ống dây có dòng điện chạy qua,
rồi tiến hành các thí nghiệm như trên, ta cũng có những kết quả tương tự.
Từ các thí nghiệm đó, Faraday đã rút ra những kết luận sau đây: -
Từ thông [1]gửi qua mạch kín biến đổi theo thời gian là
nguyên nhân sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch đó. -
Dòng điện cảm ứng chỉ tồn tại trong lúc từ thông đi qua mạch kín biến đổi. -
Cường độ dòng điện cảm ứng tỉ lệ thuận với tốc độ biến đổi của từ thông. -
Chiều của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào sự tăng hay giảm
của từ thông gửi qua mạch.
1.2. Khái niệm hiện tượng cảm ứng điện từ:
Từ thí nghiệm của Faraday, rút ra kết luận: Hiện tượng cảm ứng
điện từlà hiện tượng hình thành một suất điện động (điện áp) trên một
vật dẫn khi vật dẫn đó được đặt trong một từ trường biến thiên.
[1] Từ thông: Từ thông là số lượng đường sức từ đi qua một đơn vị diện tích.
CHƯƠNG 2: QUY TẮC NẮM BÀN TAY PHẢI
2.1. Xác định từ trường của dòng điện trong dây dẫn thẳng dài:
Với dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài, đường sức từ của nó
là những đường tròn có tâm nằm trên dây dẫn điện và vuông góc với
dòng điện. Khi đó, sử dụng quy tắc bàn tay phải để xác định chiều của
đường sức từ như sau:
Nắm bàn tay phải sao cho ngón cái choãi ra nằm dọc theo dây
dẫn I, khi đó, ngón cái chỉ theo chiều dòng điện, các ngón tay còn lại
cong theo chiều đường sức từ.
2.2. Xác định từ trường của dòng điện trong dây dẫn uốn thành vòng tròn:
Nắm bàn tay phải sao cho cái 4 ngón tay cong theo chiều dòng
diện, ngón cái choãi ra sẽ chỉ chiều của đường sức từ trung tâm đi qua tâm của dây dẫn.
Những đường sức từ còn lại là những đường cong đi ra từ mặt bắc
(theo chiều ngón cái) và đi vào từ mặt nam của dòng điện tròn đó.
2.3. Xác định từ trường của dòng điện chạy trong ống dây hình trụ.
Dây dẫn điện quấn quanh ống dây hình trụ. Trong ống dây, các
đường sức từ là những đường thẳng song song, khi đó chiều của đường
sức từ được xác định theo quy tắc bàn tay phải như sau:
Nắm bàn tay phải rồi đặt sao cho chiều khum bốn ngón tay hướng
theo chiều dòng điện quấn trên ống dây, khi đó, ngón cái choãi ra chỉ
hướng của đường sức từ. Đường sức từ đi vào từ mặt nam và đi ra mặt
bắc (theo chiều ngón cái) của ống dây đó.
CHƯƠNG 3: LỰC LORENTZ, QUY TẮC BÀN TAY TRÁI
3.1. Định nghĩa lực Lorentz:
Trongvật lý họcvàđiện từ học,lực Lorentzlà lực tổng hợp
củalựcđiện và lực từ tác dụng lên mộtđiện tích điểmchuyển động
trongtrường điện từ.
Định luật phát biểu rằng nếu hạt cóđiện tíchq (C) chuyển động
vớivận tốcv(m/s) trongđiện trườngE(V/m) vàtừ trườngB(T) thì nó
sẽ chịu lực tác dụng lên nó.
3.2. Quy tắc bàn tay trái:
Quy tắc bàn tay trái (còn gọi là quy tắc Fleming) là quy tắc định
hướng của lực do một từ trường tác động lên một đoạn mạch có dòng
điện chạy qua và đặt trong từ trường.
Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ xuyên qua lòng bàn
tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều chuyển động của các hạt
điện tích. Khi đó với hạt mang điện tích dương, chiều ngón cái sẽ là
chiều của lực điện từ tác dụng lên nó, ngược lại đối với hạt mang điện tích âm.
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ, LỰC LORENTZ
4.1. Động cơ điện DC:
Nguyên lý hoạt động của động cơ DC dựa trên việc áp dụng lực
Lorentz cho dòng điện chạy qua một dây dẫn trong từ trường từ nam
châm. Động cơ này thường bao gồm một cục từ (rotor) kết nối với một
dây dẫn và đặt trong một từ trường tạo ra bởi một nam châm cố định.
Khi dòng điện chạy qua dây dẫn trong từ trường, lực Lorentz sẽ tạo ra
một lực đẩy trên dây dẫn, tạo ra chuyển động quay cho cục từ. 4.2. Máy biến áp:
Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp là dựa vào hiện tượng
cảm ứng điện từ. Khi đặt điện áp xoay chiều ở 2 đầu cuộn dây sơ cấp,
sẽ gây ra sự biến thiên từ thông ở bên trong 2 cuộn dây. Từ thông này
đi qua cuộn sơ cấp và thứ cấp, trong cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện suất
điện động cảm ứng và làm biến đổi điện áp ban đầu.
4.3. Máy dò kim loại:
Máy dò kim loại hoạt động dựa trênhiện tượng cảm ứng điện từ,
khi cuộn dây phát ra trường điện từ. Sau khi khởi động máy, di chuyển
bàn dò tới các khu vực tìm kiếm, cuộn dây trong bàn dò sẽ phát ra từ
trường với các đường sức từ đồng đều. Trong trường hợp va phải các
vật kim loại, các đường sức từ sẽ tăng đột biến, bất thường về đường
sức từ sẽ được xử lý và gửi tín hiệu thông báo tới cho người sử dụng.
4.4. Máy phát điện xoay chiều:
Máy phát điện xoay chiều hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng
điện từ và lực Lorentz. Được xây dựng với một rotor xoay và một stator
không đổi, máy phát này tận dụng sự thay đổi từ trường trong stator để
tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây theo nguyên lý cảm ứng điện từ Faraday.
Khi rotor quay, số lượng dây trên stator được cắt qua từ trường
xoay, tạo ra dòng điện xoay chiều. Sự tương tác giữa dòng điện này và
từ trường từ rotor, theo nguyên lý lực Lorentz, tạo ra một lực đẩy đủ
mạnh để duy trì quay của rotor. TÀI LIỆU THAM KHẢO
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY BIẾN ÁP(no
date)Havec.vn. Available at: https://havec.vn/cau-tao-va-nguyen-tac-
hoat-dong-cua-may-bien-ap-n26.html (Accessed: January 8, 2024).
Chuyên đề bài tập Vật lý 11 áp dụng Quy tắc bàn tay trái để xác định
chiều lực từ(no date)Hoc247.net. Available at: https://hoc247.net/tu-
lieu/chuyen-de-bai-tap-vat-ly-11-ap-dung-quy-tac-ban-tay-trai-de-xac-
dinh-chieu-luc-tu-doc11715.html (Accessed: January 8, 2024).
Động Cơ Cảm Ứng: Khái Niệm, Nguyên Lý Hoạt Động Và Ứng
Dụng(2021)Dongco3pha.com. Available at:
https://dongco3pha.com/dong-co-cam-ung.html (Accessed: January 8, 2024).
Mỹ, Đ. T. (2023)Quy tắc bàn tay phải, quy tắc bàn tay trái,Vndoc.com.
VnDoc.com. Available at: https://vndoc.com/quy-tac-nam-ban-tay-phai-
quy-tac-nam-ban-tay-trai-131988 (Accessed: January 8, 2024).
Trần C. H. (2022)Lực Lorentz Là Gì? Lý Thuyết Và Bài Tập Lực Lorentz -
Vật Lý 11,Vuihoc.vn. Vuihoc.vn. Available at: https://vuihoc.vn/tin/thpt-
luc-lorentz-1075.html (Accessed: January 8, 2024).
Wikipedia contributors (no date a)Hiện tượng cảm ứng điện
từ,Wikipedia, The Free Encyclopedia. Available at:
https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Hi%E1%BB%87n_t
%C6%B0%E1%BB%A3ng_c%E1%BA%A3m_%E1%BB%A9ng_%C4%91i
%E1%BB%87n_t%E1%BB%AB&oldid=69571729.
Wikipedia contributors (no date b)Lực Lorentz,Wikipedia, The Free
Encyclopedia. Available at: https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=L
%E1%BB%B1c_Lorentz&oldid=71030526.