Suất điện động cảm ứng là một trong những kiến thức quan trọng trong chương trình Vật lý lớp 11. Khi nắm vững kiến thức này và các định luật liên quan, các bài tập về điện sẽ trở nên dễ dàng hơn rất nhiều. Trong bài viết dưới đây, Team Marathon Education đã tổng hợp lý thuyết và những kiến thức cơ bản về suất điện động cảm ứng, định luật Faraday và định luật Len-xơ giúp các em ghi nhớ dễ dàng hơn.
Suất điện động cảm ứng là gì?
Trong mạch điện kín (ký hiệu là C), suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng. Suất điện động cảm ứng trong vật lý ký hiệu là ec, đơn vị tính là vôn (V).
Nội dung định luật Faraday
Một mạch kín (C) với từ trường không đổi có sự thay đổi của dòng điện khiến từ thông qua mạch biến thiên một đại lượng ∆Φ trong khoảng thời gian ∆t. Trong trường hợp này:
- Lực tương tác tác dụng lên mạch (C) sinh ra một công ∆A. Công thức: ∆A = i∆Φ (i là cường độ dòng điện cảm ứng).
- Dựa trên định luật Len-xơ, để gây biến thiên từ thông trong mạch, công ngoại lực sinh ra sẽ là ∆A’ = -∆A = -i∆Φ (1).
- Công “∆A’” có độ lớn bằng phần năng lượng do bên ngoài cung cấp cho mạch (C) và được chuyển hóa thành điện năng của suất điện động cảm ứng ec là: ∆A’ ’ = eci∆t (2).
Kết hợp 2 phương trình (1) và (2), công thức tính suất điện động cảm ứng là:
ec = -∆Φ ∆t (3)
Nếu chỉ xét độ lớn thì |ec| = |∆Φ ∆t|
Từ các công thức nêu trên, định luật Faraday có thể được hiểu là: Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất hiện trong một mạch kín bất kì thì tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông sinh ra trong mạch kín đó.
Quan hệ giữa định luật Len-xơ và suất điện động cảm ứng
Trong trường hợp này, trước tiên các em cần phải định hướng mạch kín (C). Sau đó, các em căn cứ vào chiều pháp tuyến dương để tính từ thông Φ qua mạch kín (C) (Φ là một đại lượng đại số).
- Trong trường hợp Φ tăng thì ec < 0. Khi đó, chiều của suất điện động cảm ứng ngược chiều với chiều của mạch (C).
- Ngược lại nếu giảm Φ giảm thì ec > 0. Khi đó, chiều của suất điện động cảm ứng cùng chiều với chiều của mạch (C).
Sự chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ
Giả sử ta có mạch kín với từ trường không đổi, nếu muốn tạo ra sự biến thiên từ thông thì cần phải có một ngoại lực tác dụng vào mạch tạo nên sự dịch chuyển trong mạch. Khi đó, ngoại lực này sẽ sinh ra một công cơ học. Lúc này, công cơ học từ ngoại lực này đã tạo nên sự xuất hiện suất điện động cảm ứng trong mạch hay nói cách khác là tạo ra điện năng. Trong thí nghiệm này sự chuyển hóa năng lượng là quá trình chuyển hóa cơ năng thành điện năng.
