Nguyên lý cảm ứng điện từ? Ứng dụng của cảm ứng điện từ

Nguyên lý cảm ứng điện từ là một trong những nguyên lý quan trọng trong lĩnh vực vật lý. Nó được sử dụng để chế tạo ra nhiều loại máy móc, thiết bị, làm nguyên lý nền và đưa loài người tiến vào kỷ nguyên điện. Vậy nguyên lý này là gì, nó có những ứng dụng đặc biệt gì trong cuộc sống hiện nay?

Nguyên lý cảm ứng điện từ là gì

Nguyên lý cảm ứng điện từ còn được gọi là nguyên lý cảm ứng điện từ Faraday. Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng suất điện động cảm ứng do sự thay đổi của từ thông  ví dụ khi một phần dây dẫn của mạch điện kín chuyển động tới cắt đường sức từ trong từ trường thì trong dây dẫn sẽ sinh ra dòng điện, dòng điện tạo thành được gọi là dòng điện cảm ứng , suất điện động (hiệu điện thế) tạo thành được gọi là suất điện động cảm ứng.

Nguyên lý cảm ứng điện từ là gì

Theo nguyên lý cảm ứng điện từ, chiều của suất điện động có thể được xác định bằng định luật Lenz hoặc quy tắc bàn tay phải.

• Nội dung quy tắc nắm tay phải: Mở rộng bàn tay phải sao cho ngón cái vuông góc với bốn ngón tay, lòng bàn tay hướng vào cực N của từ trường, chiều của ngón tay cái phù hợp với chiều chuyển động của dây dẫn, và chiều mà bốn ngón tay chỉ là chiều của dòng điện cảm ứng trong dây dẫn (chiều của suất điện động cảm ứng cùng chiều với dòng điện cảm ứng).
• Định luật Lenz phát biểu rằng từ trường của dòng điện cảm ứng nên cản trở sự thay đổi của từ thông ban đầu. Tóm lại, khi từ thông tăng, dòng điện tạo ra có xu hướng giảm, trong khi từ thông giảm, dòng điện tạo ra có xu hướng tăng.

Công thức của nguyên lý cảm ứng điện từ

Về mặt toán học, công thức của nguyên lý cảm ứng điện từ như sau:

e = N × dΦ / dt

Trong đó:

e là điện áp cảm ứng (tính bằng vôn)

N là số vòng dây của cuộn dây

Φ là từ thông – lượng từ trường tại một bề mặt ( Webbers)

t là thời gian (tính bằng giây)

Ý nghĩa của nguyên lý cảm ứng điện từ là gì

Hiện tượng cảm ứng điện từ là một trong những khám phá quan trọng nhất của điện từ học, nó cho thấy mối liên hệ giữa các hiện tượng điện và từ và có ý nghĩa to lớn đối với việc hình thành lý thuyết điện từ trường của Maxwell. Ý nghĩa của định luật cảm ứng điện từ Faraday nằm ở chỗ, một mặt, dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, người ta đã chế tạo ra máy phát điện, có thể sản xuất quy mô lớn và truyền năng lượng điện đi xa; đo điện từ và các khía cạnh khác có nhiều ứng dụng. Xã hội loài người từ đó bước vào kỷ nguyên điện khí hóa.

Ý nghĩa của nguyên lý cảm ứng điện từ

Không nên nhầm lẫn hiện tượng cảm ứng điện từ với hiện tượng cảm ứng tĩnh điện. Cảm ứng điện từ liên kết một suất điện động với từ thông đi qua một mạch điện , trong khi cảm ứng tĩnh điện là một phương pháp làm cho một vật tích điện bằng cách sử dụng một vật mang điện khác.

Các ứng dụng của nguyên lý cảm ứng điện từ

Theo nguyên lý cảm ứng điện từ, con người có thể sáng tạo ra nhiều loại máy móc phục vụ cho đời sống hàng ngày. Dưới đây là một số ứng dụng của nguyên lý này.

Máy phát điện

Suất điện động do chuyển động tương đối của mạch và từ trường gây ra bởi nguyên lý cảm ứng điện từ Faraday là hiện tượng cơ bản đằng sau máy phát điện. Khi một nam châm vĩnh cửu chuyển động so với một vật dẫn điện (và ngược lại), một suất điện động được tạo ra. Nếu dây bây giờ được kết nối với một tải điện, dòng điện sẽ chạy qua, do đó tạo ra năng lượng điện, chuyển đổi năng lượng của chuyển động cơ học thành năng lượng điện. Ví dụ, máy phát điện trống.

Máy biến áp

Suất điện động dự đoán theo định luật Faraday cũng là nguyên lý hoạt động của máy biến áp. Khi dòng điện trong cuộn dây chuyển tiếp, dòng điện chuyển tiếp tạo ra từ trường chuyển tiếp. Dây thứ hai trong từ trường sẽ cảm nhận được sự thay đổi của từ trường, vì vậy từ thông ghép nối của nó cũng sẽ thay đổi. Do đó, ở cuộn thứ hai sẽ xuất hiện một suất điện động, suất điện động này gọi là suất điện động cảm ứng hay suất điện động máy biến áp. Nếu cả hai đầu của cuộn dây được nối với một tải điện thì dòng điện sẽ chạy qua.

Các ứng dụng của nguyên lý cảm ứng điện từ

Lưu lượng kế điện từ

Nguyên lý cảm ứng điện từ có thể được sử dụng để đo dòng chảy của chất lỏng dẫn điện hoặc các vật thể giống plasma, một dụng cụ như vậy được gọi là lưu lượng kế điện từ.

Lưu lượng kế từ tính (lưu lượng kế từ tính) là một cảm biến đo dòng chảy của chất lỏng bằng điện áp do từ trường gây ra trên chất lỏng. Một từ trường được đặt vào ống đo, dẫn đến một hiệu điện thế tỷ lệ với vận tốc dòng chảy vuông góc với các đường sức. Nguyên lý hoạt động vật lý là nguyên lý cảm ứng điện từ. Loại đồng hồ đo này yêu cầu chất lỏng dẫn điện (ví dụ, nước có chứa ion) và bề mặt ống cách nhiệt (ví dụ, ống thép lót cao su).

Nếu hướng của từ trường không đổi, điện hóa và các tác động khác lên các điện cực có thể gây khó khăn cho việc phân biệt hiệu điện thế và hiệu điện thế làm cho chất lỏng chảy. Để chứng minh điều này trong một lưu lượng kế từ trường hiện đại, từ trường liên tục đảo chiều, triệt tiêu sự chênh lệch thế điện hóa và không đổi hướng với từ trường. Tuy nhiên, điều này loại trừ việc sử dụng nam châm vĩnh cửu cho đồng hồ đo lưu lượng từ tính.

Bài viết đã giới thiệu các thông tin về nguyên lý cảm ứng điện từ. Đây là một nguyên lý quan trọng trong vật lý và có nhiều ứng dụng đối với cuộc sống của con người.