CHƯƠNG 9 CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ BÀI GIẢNG CHO SINH VIÊN NGUYỄN XUÂN THẤU BMVL HÀ NỘI 2017

CH NG 9 C M NG I N T 1

Nguy n Xuân Th u -BMVL HÀ N I 2017

NH C L I CÁC KI N TH C C N NH

CH

NG TR

L

2

N

C

NH C L I CÁC KI N TH C C N NH

CH

T thông

T tr 3

ng đ u g i qua m t m t ph ng:

NG TR

C

NH C L I CÁC KI N TH C C N NH

4

CH

NG TR

C

CH

NG 9. C M

NG I N T

5

Michael Faraday (1791-1867)

CH

NG 9. C M

NG I N T

1831 – Michael Faraday th c hi n thí nghi m T thông g i qua m ch d n kín thay đ i, trong m ch xu t hi n dòng đi n c m ng  Hi n t

6

ng c m ng đi n t …

BÀI 1.CÁC

NH LU T V HI N T

NG C M

NG I N T

1. Thí nghi m Faraday M t h th ng t o t tr có th bi n đ i đ c;

7

ng,

M t vòng dây d n m m;

i nk .

M i các b n theo dõi clip sau đây…

CÁC

NH LU T V HI N T

1. Thí nghi m Faraday

8

NG C M

NG I N T

BÀI 1.CÁC

NH LU T V HI N T

NG C M

NG I N T

1. Thí nghi m Faraday Các k t lu n: a) T thông g i qua m ch kín bi n đ i theo th i gian là nguyên nhân sinh ra dòng đi n c m ng trong m ch đó; b) Dòng đi n c m ng ch t n t i trong th i gian t thông g i qua m ch kín 9

bi n đ i; c) C

ng đ dòng đi n c m ng t l thu n v i t c đ bi n đ i c a t thông;

d) Chi u c a dòng đi n c m ng ph thu c vào s t ng hay gi m c a t thông g i qua m ch, nó tuân theo đ nh lu t Lenx.

BÀI 1.CÁC 2.

NH LU T V HI N T

NG C M

NG I N T

nh lu t Lenx

Dòng đi n c m ng ph i có chi u sao cho t tr ng do nó sinh ra có tác d ng ch ng l i nguyên nhân sinh ra nó.

10

Hình 1. T thông t ng

Trong c 2 tr ng h p, đ u t n công, ph n công này là đi n n ng c a dòng đi n c m ng!

Hình 2. T thông gi m

BÀI 1.CÁC 3.

NH LU T V HI N T

nh lu t c b n c a hi n t

NG C M

NG I N T

ng c m ng đi n t

S xu t hi n c a dòng đi n c m ng ch ng t trong m ch đi n có m t su t đi n đ ng. Su t đi n đ ng y đ

c g i là su t đi n đ ng c m ng.

Công c a l c t tác d ng lên dòng đi n c m ng là công c n:

11

dA = I C dΦ m Công đ d ch chuy n vòng dây:

dA′−=dA −=Φ IC d

m

BÀI 1.CÁC 3.

nh lu t c b n c a hi n t

N ng l

12

NH LU T V HI N T

NG C M

NG I N T

ng c m ng đi n t

ng c a dòng đi n c m ng:

εC IC dt εC - Su

t đi n đ ng đi n c m ng

Công d ch chuy n vòng dây chuy n thành n ng l ng c a dòng đi n c m ng:

− I C dΦ m = ε C IC dt Suy ra:

dΦ m εC =− dt

BÀI 1.CÁC 3.

NH LU T V HI N T

nh lu t c b n c a hi n t

NG C M

NG I N T

ng c m ng đi n t

Phát bi u: Su t đi n đ ng c m ng luôn b ng v tr s , nh ng trái d u v i t c đ bi n thiên c a t thông g i qua di n tích c a m ch đi n.

13

dΦ m εC =− dt Các k t lu n c a Faraday

D u “-” 

nh lu t Lenx

BÀI 1.CÁC 3.

NH LU T V HI N T

nh lu t c b n c a hi n t

NG C M

NG I N T

ng c m ng đi n t Chú ý: -Ph i ch n chi u d ng trong m ch; -Ph i ch n véc-t pháp tuy n đ i v i di n tích gi i h n b i m ch phù h p v i chi u d ng.

14

BÀI 1.CÁC 4.

NH LU T V HI N T

NG C M

NG I N T

nh ngh a đ n v t thông

dΦ m 0 − Φm Φm εC = − =− = → Φ m = εC ∆t dt ∆t ∆t 15

n v c a t thông là Wb (vêbe).

Vêbe là t thông gây ra trong m t vòng dây d n bao quanh nó m t su t đi n đ ng c m ng 1 vôn khi t thông gi m đ u xu ng giá tr không trong th i gian 1 giây.

BÀI 1.CÁC

NH LU T V HI N T

NG C M

NG I N T

5. Cách t o nên dòng đi n xoay chi u

16

Nguyên t c: M t khung dây d n g m m t ho c nhi u vòng dây, quay trong m t t tr ng đ u, v i v n t c góc không đ i, t thông g i qua m t khung s bi n đ i tu n hoàn và trong khung dây xu t hi n dòng đi n c m ng xoay chi u.

BÀI 1.CÁC

NH LU T V HI N T

5. Cách t o nên dòng đi n xoay chi u

17

NG C M

NG I N T

BÀI 1.CÁC

NH LU T V HI N T

5. Cách t o nên dòng đi n xoay chi u

18

NG C M

NG I N T

BÀI 1.CÁC

NH LU T V HI N T

NG C M

NG I N T

6. Dòng đi n Foucault (Léon Foucault 1819-1868) - Thí nghi m Foucault: - Quay m t đ a kim lo i quanh m t tr c không ma sát. a quay m t lúc lâu.

- L p l i thí nghi m trên, nh ng đ t đ a kim lo i trong m t t tr ng m nh. a nhanh chóng d ng l i khi đ c đ a vào t tr ng, và đ ng th i b nóng lên.

19

BÀI 1.CÁC

NH LU T V HI N T

NG C M

6. Dòng đi n Foucault (Léon Foucault 1819-1868)

20

NG I N T

BÀI 1.CÁC

NH LU T V HI N T

NG C M

NG I N T

6. Dòng đi n Foucault (Léon Foucault 1819-1868) Khi ta đ t v t d n có kích th c l n vào trong m t t tr ng bi n đ i theo th i gian, trong th tích c a v t d n đó c ng xu t hi n nh ng dòng đi n c m ng khép kín, g i là dòng đi n xoáy, hay dòng đi n Foucault.

21

khi v t d n đ t trong t tr ng bi n đ i nhanh do các dòng cao t n sinh ra thì c ng đ dòng Foucault càng m nh.

BÀI 1.CÁC

NH LU T V HI N T

NG C M

NG I N T

6. Dòng đi n Foucault (Léon Foucault 1819-1868) a) Tác h i c a dòng Foucault Máy bi n th , đ ng c đi n, v.v… có lõi s t N ng l

ng c a các dòng Foucault b m t đi d

nóng, và n ng l 22

 Ng

i d ng nhi t làm máy mau

ng b hao phí, hi u su t c a máy gi m.

i ta dùng nhi u lá s t m ng s n cách đi n ghép l i v i nhau sao cho

các nhát c t song song v i chi u c a t tr trong các lá đó gi m  n ng l

ng. C

ng hao phí gi m đi.

ng đ dòng đi n Foucault

BÀI 1.CÁC

NH LU T V HI N T

NG C M

NG I N T

6. Dòng đi n Foucault (Léon Foucault 1819-1868) b) L i ích c a dòng Foucault - Lò đi n c m ng, nhi t l n u ch y kim lo i

ng t a ra do dòng Foucault đ

- Dòng đi n Foucault còn đ

c dùng đ hãm dao đ ng.

- B p t (hay b p đi n c m ng) 23

-

m t tr

ng

- Phanh, h th ng gi m t c

c s d ng đ

BÀI 2. HI N T 1. Hi n t

NG T

C M

ng

Trong m t m ch đi n kín (C) có dòng đi n I ch y qua, n u dòng đi n I trong m ch bi n thiên thì t thông g i qua m ch kín đó bi n thiên. Khi đó, trong m ch (C) s xu t hi n dòng đi n c m ng IC. Nh ng dòng đi n IC này xu t hi n do chính dòng đi n trong m ch (C) bi n thiên gây ra, cho nên dòng IC 24

g i là dòng t c m Itc và hi n t

ng này đ

c g i là hi n t

ng t c m.

BÀI 2. HI N T 1. Hi n t

NG T

C M

ng

Trong các m ch đi n m t chi u (không đ i), hi n t

ng t c m th

ng x y

ra khi đóng m ch ho c ng t m ch (t i nh ng th i đi m này dòng đi n trong m ch có s bi n thiên đ t ng t).

Trong các m ch đi n xoay chi u (bi n thiên), hi n t 25

x y ra, vì c

ng t c m luôn luôn

ng đ dòng đi n xoay chi u bi n thiên liên t c theo th i gian.

BÀI 2. HI N T 1. Hi n t

ng

NG T

C M èn neon Thí nghi m 1:

Bi n tr

Khóa

Cu n c m

26

Nhánh 3 èn

- Hi n t

ng t c m khi

đóng m ch. Khóa K2 Nhánh 2

trí s 1.

Thí nghi m 2:

èn Nhánh 1

- Hi n t

ng t c m khi

ng t m ch. Khóa K2 Khóa

v

B ngu n

trí s 2.

v

BÀI 2. HI N T 1. Hi n t

27

ng

NG T

C M

BÀI 2. HI N T 1. Hi n t

NG T

C M

ng

Gi i thích thí nghi m 1:

28

Khi đóng khóa K1, trong m ch 1, t thông g i qua cu n c m t ng d n t 0 đ n 1 giá tr nào đó, trong m ch 1 xu t hi n m t dòng t c m ng c chi u v i dòng đi n c a ngu n (dòng này bi n m t khi t thông t ng lên giá tr c c đ i), do đó đèn 1 sáng t t r i n đ nh, còn đèn 2 thì sáng luôn vì trong nhánh c a đèn 2 không có cu n c m.

BÀI 2. HI N T 1. Hi n t

NG T

C M

ng

Gi i thích thí nghi m 2:

29

Khi ng t khóa K1, t thông trong cu n c m gi m đ t ng t v giá tr 0, dòng t c m sinh ra cùng chi u v i dòng đi n c a ngu n, t c là su t đi n đ ng t c m cùng chi u v i su t đi n đ ng c a ngu n, làm cho hi u đi n th gi a 2 c c bóng đèn neon 3 l n h n hi u đi n th c a ngu n r t nhi u, giúp đèn 3 lóe sáng.

BÀI 2. HI N T

NG T

C M

2. Su t đi n đ ng t c m. H s t c m

dΦ m ε tc = − dt T thông t l thu n v i c m ng t do dòng đi n trong m ch sinh ra, c m ng t B c a m t ng dây thì l i t l thu n v i c 30

ng đ dòng đi n I c a

m ch. Suy ra t thông t l thu n v i I:

Φm = LI

L – h s t c m, đ t c m

d ( LI ) dΦ m ε tc = − = − = − dt dt

dI L dt

Nh v y, su t đi n đ ng t c m t l thu n v i t c đ bi n thiên c a c ng đ dòng đi n trong m ch.

BÀI 2. HI N T

NG T

C M

2. Su t đi n đ ng t c m. H s t c m Ý ngh a và đ n v c a h s t c m.

31

Φm L= I 1Wb 1H = 1A

Henry là h s t c m c a m t m ch kín khi dòng đi n c

ng đ 1 Ampe ch y qua thì sinh ra trong chân không

t thông b ng 1 vêbe qua m ch đó.

BÀI 2. HI N T

NG T

C M

2. Su t đi n đ ng t c m. H s t c m H s t c m c a m t ng dây đi n th ng dài G i đ dài c a ng dây là l, Ti t di n c a ng dây là S, S vòng dây qu n trên ng là N

32

Φ m NBS L = = I I N B =µ 0µnI =µ 0µ I l

µ 0µN S 2 2 L= =µ 0µn Sl =µ 0µn V l 2

V = S.l – th tích c a ng dây

BÀI 2. HI N T

NG T

C M

3. Hi u ng b m t (skin – effect) Khi cho dòng cao t n (dòng bi n đ i v i t n s cao) ch y qua m t dây d n thì do hi n t ng t c m, dòng đi n đó h u nh không ch y trong lòng dây mà ch ch y l p b m t c a nó. Hi n t ng này g i là hi u ng b m t hay skin-effect Gi s dòng đi n cao t n đi t d i lên trên  gây ra t tr ng bi n thiên  dòng t c m khép kín.

33

Gi s dòng t ng, dòng đi n t c m ph i sinh ra m t t tr ng ng c chi u v i véc-t c m ng t do dòng cao t n sinh ra, t c là có chi u nh hình v (phía trong ng c chi u dòng đi n ngoài).

BÀI 2. HI N T

NG T

C M

3. Hi u ng b m t (skin – effect) Nh v y, khi dòng cao t n t ng, các dòng đi n t c m xu t hi n trong dây d n ch ng l i s t ng c a dòng cao t n ch y trong lòng ng dây, làm thu n l i cho s t ng c a ph n dòng đi n 34

cao t n ch y

b m t.

Khi dùng dòng đi n cao t n, ng dây d n r ng đ ti t ki m kim lo i.

i ta làm các

BÀI 3. N NG L 1. N ng l

ng t tr

NG T

TR

NG

ng c a m t ng dây đi n

Dòng đóng m ch 35

Dòng ng t m ch

BÀI 3. N NG L 1. N ng l

36

ng t tr

NG T

TR

NG

ng c a m t ng dây đi n

Khi đóng m ch, dòng đi n I t ng d n t giá tr 0 đ n giá tr n đ nh, c c đ i I. Trong m ch xu t hi n dòng đi n t c m itc ng c chi u v i dòng đi n chính i0 do ngu n phát ra  dòng đi n toàn ph n trong m ch i = i0 – itc < i0  Ch có m t ph n đi n n ng do ngu n sinh ra là bi n thành nhi t.

Dòng đóng m ch

Dòng ng t m ch

BÀI 3. N NG L 1. N ng l

37

ng t tr

NG T

TR

NG

ng c a m t ng dây đi n

Khi ng t m ch, dòng đi n chính gi m đ t ng t t giá tr I v 0. Trong m ch xu t hi n dòng đi n t c m cùng chi u v i dòng đi n chính, làm cho dòng đi n toàn ph n trong m ch l n lên và gi m ch m l i, nhi t l ng t a ra trong m ch lúc này l n h n n ng l ng do ngu n đi n sinh ra.

Dòng đóng m ch

Dòng ng t m ch

BÀI 3. N NG L 1. N ng l

NG T

ng t tr

TR

NG

ng c a m t ng dây đi n

Nh v y, khi đóng m ch, m t ph n đi n n ng do ngu n sinh ra đ

38

c ti m tàng d

i m t d ng

n ng l

ng nào đó, đ khi ng t m ch, ph n

n ng l

ng này t a ra d

Dòng đóng m ch

i d ng nhi t trong

m ch.  N NG L

NG T

TR

NG Dòng ng t m ch

BÀI 3. N NG L 1. N ng l

ng t tr

nh lu t Ohm

39

NG T

TR

NG

ng c a m t ng dây đi n

ε + ε tc = Ri di ε tc = − L dt

di di ε − L = Ri → ε= Ri + L dt dt

BÀI 3. N NG L 1. N ng l

NG T

ng t tr

εidt= Ri dt + Lidi 2

40

TR

NG

ng c a m t ng dây đi n

BÀI 3. N NG L

NG T

2. M t đ n ng l

ng t tr

TR

NG

ng

1 2 1 N 2S 2 LI I µ 0µ Wm 2 1 2 l wm = = = = µµ V V Sl 2

41

N Mà: B =µ 0µ I l 1 B2 Suy ra: w m = 2 µ 0µ

2

0

N 2 I 2 l

42

BÀI 3. N NG L

NG T

2. M t đ n ng l

ng t tr

TR ng

NG

CH NG 9 C M NG I N T 5.1, 5.2, 5.5, 5.6, 5.7, 5.10, 5.16, 5.17, 5.23.

43

44

Thank you for your attention!