Thư Viện Công Thức Vật Lý

Trong đó: 

$∆\Phi$: độ biến thiên từ thông 

${\Phi }_2$: từ thông của mạch kín sau một khoảng thời gian (Wb)

${\Phi }_1$: từ thông của mạch kín lúc ban đầu (Wb)

HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

1/Khái niệm dòng điện cảm ứng 

a/Thí nghiệm: cho nam châm lại gần vòng dây kín nối với ampe kế.

Sơ đồ thí nghiệm

Kết quả: kim điện kế lệch khi nam châm đưa lại nên kết luận xuất hiện trong mạch dòng điện.

b/Định nghĩa: Dòng điện cảm ứng là dòng diện xuất hiện khi từ thông trong mạch kín biến thiên.

2/Hiện tượng cảm ứng điện từ

a/Suy luận : Khi đưa nam châm lại gần khung dây từ thông qua khung thay đổi con trong mạch thì có dòng điện khi nam châm đứng yên thì không có dòng điện  suy ra dòng điện cảm ứng chỉ xuất hiện khi từ thông biến thiên.

b/Định nghĩa : Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tường xuất hiện dòng điện cảm ứng khi từ thông trong mạch kín và chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua mạch kín biến thiên.

ĐỊNH LUẬT LENZ VỀ CHIỀU DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG

1/Thí nghiệm:

Dùng một nguồn điện để chọn chiều dương trong mạch thông qua chiều kim điện kế (chiều từ trường ban đầu giống với nam châm).

+ Khi đưa nam châm SN lại gần vòng dây ( từ thông tăng) : dòng điện cảm ứng có chiều ngược chiều dương.

+ Khi đưa nam châm SN ra xa vòng dây (từ thông giảm); dòng điện cảm ứng có chiều cùng chiều dương

Kết luận: Khi từ thông giảm , từ trường cảm ứng ngược chiều với từ trường ban đầu và ngược lại.

2/Phát biểu định luật

    Dòng điện cảm ứng trong mạch có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông ban đầu qua mạch kín.

3/Từ thông qua mạch kín C do chuyển động

    Khi từ thông qua mạch kín C biến thiên do kết quả của chuyển động thì từ trường cảm ứng có chiều chống lại chuyển động.

4/Ứng dụng : dòng điện Fu cô. máy biến áp , động cơ điện

Tại M có biên độ cực đại: $d_{2M}-d_{1M}=\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }\right)\lambda$

Vì M nằm trên đường vuông góc $S_1$:

$$\begin{gathered} {d_{2M}}^2={d_{1M}}^2+S_1{S_2}^2\iff {\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }+d_{1M}\right)}^2{\lambda }^2={d_{1M}}^2+S_1{S_2}^2 \\ \Rightarrow d_{1M} min \iff k=k_{max} \end{gathered}$$

Với M có biên độ cực tiểu: $d_{2M}-d_{1M}=\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }-0,5\right)\lambda$

Vì M nằm trên đường vuông góc $S_1$:

$$\begin{gathered} {d_{2M}}^2={d_{1M}}^2+S_1{S_2}^2\iff {\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }+0,5+d_{1M}\right)}^2{\lambda }^2={d_{1M}}^2+S_1{S_2}^2 \\ \Rightarrow d_{1M} max \iff k=k_{max} \end{gathered}$$

$k_{max}$ là đường cực tiểu hoặc cực đại nằm gần S1 

Tại M có biên độ cực đại: $d_{2M}-d_{1M}=\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }\right)\lambda$

Vì M nằm trên đường vuông góc $S_1$:

$$\begin{gathered} {d_{2M}}^2={d_{1M}}^2+S_1{S_2}^2\iff {\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }+d_{1M}\right)}^2{\lambda }^2={d_{1M}}^2+S_1{S_2}^2 \\ \Rightarrow d_{1M} max \iff k=k_{min} \end{gathered}$$

Với M có biên độ cực tiểu: $d_{2M}-d_{1M}=\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }+0,5\right)\lambda$

Vì M nằm trên đường vuông góc $S_1$:

$$\begin{gathered} {d_{2M}}^2={d_{1M}}^2+S_1{S_2}^2\iff {\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }-0,5+d_{1M}\right)}^2{\lambda }^2={d_{1M}}^2+S_1{S_2}^2 \\ \Rightarrow d_{1M} max \iff k=k_{min} \end{gathered}$$

$k_{min}$ là đường cực tiểu hoặc cực đại nằm gần đường trung trực S1S2 

Khi M nằm trên đường vuông góc với S2

Ta thay đổi $d_{1M}\Rightarrow d_{2M}$ và +1 thành -1

Điều kiện để M là cực tiểu giao thoa : $∆d_M=d_{2M}-d_{1M}=\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }+0,5\right)\lambda$

Mà $M\text{'}$ chạy từ M đến $S_1$:

$$\begin{gathered} ∆d_{S_1}>∆d_{M\text{'}}>∆d_M \\ \Rightarrow \frac{\sqrt{S_1{S_2}^2+M{S_1}^2}-M{S}_1}{\lambda }<k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }+0,5<\frac{-S_1{S}_2}{\lambda } (\perp S_1) \\ \frac{-S_1{S}_2}{\lambda }<k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }+0,5<\frac{M{S}_2-\sqrt{S_1{S_2}^2+M{S_2}^2}}{\lambda } (\perp S_2) \end{gathered}$$

Điều kiện để M là cực đại giao thoa : $∆d_M=d_{2M}-d_{1M}=\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }\right)\lambda$

Mà $M\text{'}$ chạy từ M đến $S_1$:

$$\begin{gathered} ∆d_{S_1}>∆d_{M\text{'}}>∆d_M \\ \Rightarrow \frac{\sqrt{S_1{S_2}^2+M{S_1}^2}-M{S}_1}{\lambda }<k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }<\frac{-S_1{S}_2}{\lambda } (\perp S_1) \\ \frac{-S_1{S}_2}{\lambda }<k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }<\frac{M{S}_2-\sqrt{S_1{S_2}^2+M{S_2}^2}}{\lambda } (\perp S_2) \end{gathered}$$

Pha tại một điểm I trên đường trung trực : ${\phi }_I=-\frac{2\pi d}{\lambda }+\frac{{\phi }_2+{\phi }_1}{2}$  (Do $d_1=d_2=d=S_{1}M=S_{1}B$  và  $\cos \left(\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2}\right)>0$) 

Pha của nguồn : ${\phi }_1={\phi }_2=0$

$$\begin{gathered} {\phi }_1+\frac{2\pi d}{\lambda }-\frac{{\phi }_1+{\phi }_2}{2}=\left(k2+1\right)\pi \left(k>1,\in \mathrm{\mathbb{Z}}\right) \\ \iff \frac{2\pi d}{\lambda }-\frac{∆\phi }{2}=\left(k2+1\right)\pi \\ {S}_{1}M<d<S_{1}I \\ \Rightarrow \frac{S_{1}M}{\lambda }<k+\frac{∆\phi }{4\pi }+0,5<\frac{S_{1}I}{\lambda } \end{gathered}$$

Khi $\cos \left(\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2}\right)<0$

Pha tại một điểm I trên đường trung trực :

${\phi }_I=-\frac{2\pi d}{\lambda }+\frac{{\phi }_2+{\phi }_1}{2}+\pi$

$$\begin{gathered} {\phi }_1+\frac{2\pi d}{\lambda }-\frac{{\phi }_1+{\phi }_2}{2}-\pi =\left(k2-1\right)\pi \left(k>1,\in \mathrm{\mathbb{Z}}\right) \\ \iff \frac{2\pi d}{\lambda }-\frac{∆\phi }{2}=k2\pi +\pi \\ {S}_{1}M<d<S_{1}I \\ \Rightarrow \frac{S_{1}M}{\lambda }<k+\frac{∆\phi }{4\pi }<\frac{S_{1}I}{\lambda } \end{gathered}$$

Pha tại một điểm I trên đường trung trực : ${\phi }_I=-\frac{2\pi d}{\lambda }+\frac{{\phi }_2+{\phi }_1}{2}$  (Do $d_1=d_2=d=S_{1}M=S_{1}B$  và  $\cos \left(\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2}\right)>0$) 

Pha của nguồn : ${\phi }_1={\phi }_2=0$

$$\begin{gathered} {\phi }_1+\frac{2\pi d}{\lambda }-\frac{{\phi }_1+{\phi }_2}{2}=k2\pi \left(k>1,\in \mathrm{\mathbb{Z}}\right) \\ \iff \frac{2\pi d}{\lambda }-\frac{∆\phi }{2}=k2\pi \\ {S}_{1}M<d<S_{1}I \\ \Rightarrow \frac{S_{1}M}{\lambda }<k+\frac{∆\phi }{4\pi }<\frac{S_{1}I}{\lambda } \end{gathered}$$

Khi $\cos \left(\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2}\right)<0$

Pha tại một điểm I trên đường trung trực :

${\phi }_I=-\frac{2\pi d}{\lambda }+\frac{{\phi }_2+{\phi }_1}{2}+\pi$

$$\begin{gathered} {\phi }_1+\frac{2\pi d}{\lambda }-\frac{{\phi }_1+{\phi }_2}{2}-\pi =k2\pi \left(k>1,\in \mathrm{\mathbb{Z}}\right) \\ \iff \frac{2\pi d}{\lambda }-\frac{∆\phi }{2}=k2\pi +\pi \\ {S}_{1}M<d<S_{1}I \\ \Rightarrow \frac{S_{1}M}{\lambda }<k+\frac{∆\phi }{4\pi }+0,5<\frac{S_{1}I}{\lambda } \end{gathered}$$