2.3 Cảm ứng điện từ

Lúc bắt đầu...Thử nghiệm hoàn thành - khi dây dẫn được nối trong mạch với nguồn, kim từ trường gần dây sẽ quay do từ trường sinh ra.

Nếu ta nhiễm điện cho một thanh nhựa bằng cách cọ xát với một miếng vải len thì nó có hút giấy hoặc kẹp giấy bằng sắt không? Một thanh nhựa nhiễm điện hút các mảnh giấy, nhưng nó cũng có thể hút các kẹp giấy do sự xuất hiện của virut trong kim loại.

Nếu ta mang theo một nam châm thì nó sẽ hút gì?

Nam châm sẽ hút kim ghim sắt.

Có mối liên hệ giữa hiện tượng điện và từ. Điều này đã được thể hiện qua thử nghiệm của Oersted. Vật dẫn mà dòng điện chạy qua tạo ra từ trường.



Ngược lại, có thể tạo ra dòng điện với sự trợ giúp của từ trường không?

Giải pháp được nhà khoa học người Anh Michael Faraday tìm ra vào năm 1831, sử dụng một nam châm và một cuộn dây.


Điện áp cảm ứng


Ta có một cuộn dây, một nam châm và một vôn kế có số 0 ở giữa thang chia độ. Nối cuộn dây với vôn kế. Lưu ý rằng nó không được kết nối với nguồn điện.



Một hiệu điện thế gọi là hiệu điện thế cảm ứng được tạo ra ở hai đầu cuộn dây.



Hiện tượng xuất hiện dòng điện trong từ trường xoay chiều gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ .


Cảm ứng điện từ

Tùy thuộc vào tốc độ và hướng chuyển động của nam châm, một dòng điện được tạo ra trong cuộn dây có chu kỳ thay đổi lượng và chiều của nó. Dòng điện như vậy được gọi là dòng điện xoay chiều .

Dòng điện chỉ được tạo ra khi nam châm và vật dẫn chuyển động so với nhau.


Ứng dụng của cảm ứng điện từ
Máy phát điện

Máy phát điện xoay chiều là thiết bị tạo ra dòng điện xoay chiều. Máy phát điện biến đổi cơ năng thành điện năng. Máy phát điện bao gồm một rôto và một stato. Nam châm ở trên rôto và cuộn dây ở trên stato. Bằng cách quay nam châm, một từ trường xoay chiều được tạo ra, làm xuất hiện cảm ứng điện từ trong cuộn dây và tạo ra dòng điện xoay chiều. Nếu thay phần tử stato và rôto thì thiết bị sẽ hoạt động, điều quan trọng là phải có từ trường biến thiên.


Đập Hoover và Nhà máy điện sông Colorado, giữa các bang Arizona và Nevada của Hoa Kỳ

Các nhà máy điện sản xuất điện bằng máy phát điện.
Các nhà máy thủy điện biến đổi cơ năng của nước thành điện năng. Nước dẫn động một tuabin được kết nối với máy phát điện. Tua bin quay và động năng của nó được chuyển thành năng lượng điện trong máy phát điện.
Nguyên lý hoạt động của nhà máy thuỷ điệnĐộng cơ điện máy sấy tóc

Một động cơ điện là một thiết bị chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện cũng là hiện tượng cảm ứng điện từ . Động cơ điện được tìm thấy trong tất cả các thiết bị sử dụng điện để tạo ra năng lượng cơ học, ví dụ: quạt, xe điện, máy sấy tóc.

Máy biến áp gồm hai cuộn dây có dạng hai cuộn dây (cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp). Chúng được quấn quanh một lõi sắt có dạng khung hình vuông, ở hai phía đối diện là các cuộn dây.

Máy biến áp là thiết bị thay đổi điện áp và dòng điện. Nó bao gồm một cuộn dây sơ cấp và một cuộn dây thứ cấp thường được nối với nhau bằng lõi sắt. Các cuộn dây được đặt gần nhau cho phép cảm ứng điện từ lẫn nhau . Cuộn sơ cấp chạy dòng điện xoay chiều, chiều và lượng của dòng điện thay đổi theo thời gian và tạo ra từ trường xoay chiều. Từ trường như vậy sẽ tạo ra một hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp. Bằng cảm ứng điện từ, điện áp của dòng điện ở cuộn sơ cấp được biến đổi thành điện áp cao hơn hoặc thấp hơn ở cuộn thứ cấp. Tỉ số điện áp ở sơ cấp và thứ cấp tỉ lệ với tỉ số giữa số vòng dây ở sơ cấp và thứ cấp.

UpUS=NpNSUpUs=NpNs

Tỷ lệ dòng điện sơ cấp TôipIp và thứ cấp TôiSIs tỉ lệ nghịch với số vòng dây.

TôipTôiS=NSNpIpIs=NsNp

Dòng điện cao áp chạy qua các đường dây tải điện (lên đến 400kV400kV), giúp giảm tổn thất trong quá trình vận chuyển điện từ nhà sản xuất đến người tiêu dùng. Trong các trạm biến áp, điện áp cao được chuyển sang 220V.220V.




...và cuối cùng

Cảm ứng điện từ tạo ra dòng điện xoay chiều. Chúng tôi có ứng dụng trong nhiều thiết bị chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng và ngược lại.

Một góc dành cho những người tò mòBếp từ; nhiệt phát triển ở đáy bình, không ở đĩa.

Bếp từ

Bếp từ là bếp dùng để đun nấu trên bếp điện. Nồi sẽ nóng lên trong thời gian rất ngắn do nhiệt phát triển ở đáy chảo. Bếp từ hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Bên dưới mặt bếp là các cuộn dây dẫn dòng điện xoay chiều chạy qua tạo ra từ trường xoay chiều. Cảm ứng điện từ sẽ tạo ra dòng điện cảm ứng trong đáy bình. Do có điện trở, điện năng được biến đổi thành nhiệt năng và làm nóng đáy nồi nấu.

Đồ dùng đặc biệt được sử dụng trên bếp như vậy.



ĐÁNH GIÁ KIẾN THỨC CỦA BẠN