Định luật cảm ứng điện từ được coi là một cuộc cách mạng lớn trong lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật. Cùng tìm hiểu định luật cảm ứng từ là gì và ứng dụng của định luật nào này trong bài viết dưới đây.
Mong muốn góp phần cho các bạn học sinh thêm hiểu biết về thế giới xung quanh, giúp các bạn thêm có động lực học những kiến thức trong sách giáo khoa. Kiến giới thiệu đến các bạn những ứng dụng tuyệt vời của định luật cảm ứng điện từ vào đời sống.
Nào chúng ta cùng bắt đầu nhé !
I. Định luật cảm ứng điện từ
Định luật cảm ứng điện từ là sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín khi có từ thông qua mạch đó biến thiên. Suất điện động sinh sẽ ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín chính là suất điện động cảm ứng.
- Định luật cảm ứng điện từ: Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiệu suất điện động cảm ứng.
- Định luật Lenz [Len-xơ]: Dòng điện cảm ứng có chiều để sao cho từ trường có tác dụng chống lại những nguyên nhân đã sinh ra nó.
- Định luật Faraday: Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra mà dòng điện cảm ứng trong mạch kín, nó tỉ lệ với độ biến thiên các từ thông qua mạch và tỉ lệ nghịch với khoảng thời gian của sự biến thiên ấy [tức là sẽ tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông]
II. Ứng dụng của định luật cảm ứng điện từ
- Thiết bị gia dụng
Điện từ đóng vai trò là nguyên tắc làm việc cơ bản của rất nhiều thiết bị gia dụng như điều hòa không khí đèn, thiết bị nhà bếp , vv
- Bếp từBếp từ làm nóng nồi nấu bằng định luật cảm ứng từ, thay vì dẫn nhiệt từ lửa, hay bộ phận làm nóng bằng điện. Do dòng điện cảm ứng trực tiếp làm nóng dụng cụ nấu bếp, nhiệt độ có thể tăng lên rất nhanh.
Trong một bếp từ, một cuộn dây đồng sẽ được đặt dưới một vật liệu cách nhiệt [thường là mặt bếp bằng thủy tinh hay gốm], một dòng điện xoay chiều được truyền qua cuộn dây đồng này.
Từ trường dao động tạo ra một từ thông liên tục từ hóa nồi, ngay lúc này nồi đóng vai trò như lõi từ của máy biến áp. Điều này đã tạo ra dòng điện xoáy [chúng ta còn gọi là dòng điện Fu-cô] lớn ở trong nồi. Vì có tác dụng của dòng Fu-cô, nồi nấu chịu tác dụng của lực hãm điện từ gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun - Lenxơ và làm nóng đáy nồi dẫn đến làm nóng thức ăn bên trong.
- Đèn huỳnh quang
Các hệ thống chiếu sáng được sử dụng phổ biến nhất trong các tòa nhà thương mại và gia đình chính là hệ thống chiếu sáng bằng đèn huỳnh quang.
Chấn lưu được sử dụng trong đèn huỳnh quang hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ, tại thời điểm bật đèn, nó tạo ra một điện áp cao trên 2 đầu đèn rồi sau đó phóng điện qua đèn.
Dòng điện qua đèn tạo thành ion tác động lên bột huỳnh quang làm bột huỳnh quang phát sáng [sau khi đèn sáng, điện áp trên 2 đầu đèn giảm đi, dòng điện qua đèn bị hạn chế bởi điện cảm của tăng phô]
- Quạt điện
Quạt điện và các hệ thống làm mát khác thì sử dụng động cơ điện. Những động cơ này hoạt động cũng dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Trong bất kỳ thiết bị điện nào thì động cơ điện hoạt động bởi từ trường được tạo ra bởi dòng điện theo định lý Lo-ren-xơ [Lorentz]. Những động cơ này chỉ khác nhau về chi phí dựa trên ứng dụng và kích thước.
Ngoài ra, còn rất nhiều ứng dụng của định luật cảm ứng điện từ trong thiết bị gia dụng như: lò nướng, chuông cửa, lò vi sóng, máy xay, loa, …
- Máy phát điện
Máy phát điện sẽ sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra điện. "Cốt lõi" của máy phát điện là một cuộn dây trong từ trường. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện này đó chính là cuộn dây điện sẽ được quay trong từ trường với tốc độ không đổi và tạo ra điện xoay chiều.
Ngoài sử dụng một cuộn dây quay trong từ trường không đổi, ta có một cách khác để sử dụng cảm ứng điện từ đó chính là giữ cho cuộn dây đứng yên và sau đó làm quay nam châm vĩnh cữu [cung cấp từ trường và từ thông] xung quanh cuộn dây trên.
- Tàu điện từ
Đây là một trong những công nghệ hiện đại của các hệ thống giao thông sử dụng định luật cảm ứng điện từ. Tàu đệm từ sử dụng nam châm điện mạnh giúp tăng tốc độ của tàu lên một mức đáng kể
- Y học
Ngày nay, trường điện từ đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong các thiết bị y tế tiên tiến như các phương pháp điều trị tăng thân nhiệt trong bệnh ung thư, cấy ghép và chụp cộng hưởng từ [MRI]
Định luật cảm ứng điện từ là một định lý cực kỳ hữu ích với rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Điện từ đã tạo ra một cuộc cách mạng rất lớn trong lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật. Ngoài ra, nó còn tác động lớn đến các lĩnh vực khác như y tế, công nghiệp, không gian...
Trên đây là những chia sẻ của Kiến Guru về định luật cảm ứng điện từ và những ứng dụng của nó trong cuộc sống. Hy vọng những kiến thức trong bài viết này đã giúp bạn hiểu hơn về định luật cảm ứng điện từ và cả vai trò quan trọng của nó trong cuộc sống hàng ngày.
Hẹn gặp lại các bạn vào những bài viết tiếp theo.
Máy biến thế có tác dụng thay đổi hiệu điện thế và được dùng để tăng hiệu điện thế ở 2 đầu dây nhằm giảm tải hao phí khi truyền tải điện năng đi xa [từ nhà máy điện tới nơi sử dụng], và giảm hiệu điện thế tại nơi sử dụng [với các dụng cụ điện trong nhà thường dùng hiệu điện thế 220V].
Vậy máy biến thế có cấu tạo như thế nào? nguyên tắc hoạt động ra sao? gồm các bộ phận chính nào? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
I. Cấu tạo và nguyên tác hoạt động của máy biến thế
Bạn đang xem: Máy biến thế, Cấu tạo và Nguyên tắc hoạt động của máy biến thế – Vật lý 9 bài 37
1. Cấu tạo của máy biến thế
• Bộ phận chính của máy biến thế gồm có:
– Hai cuộn dây dẫn có số vòng dây khác nhau, đặt cách điện với nhau.
– Một lõi sắt [hay thép] có pha silic chung cho cả hai cuộn dây
2. Nguyên tắc hoạt động của máy biến thế
– Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến thế một hiệu điện thế xoay chiều thì ở hai đầu cuộn thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều
II. Tác dụng làm biến đổi hiệu điện thế của máy biến thế
– Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế tỉ lệ với số vòng dây của mỗi cuộn:
– Khi hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp lớn hơn hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp [U1 > U2] ta có máy hạ thế, còn khi U1 < U2 ta có máy tăng thế.
III. Lắp đặt máy biến thể ở hai đầu đường dây tải điện
– Máy biến thế là thiết bị dùng để thay đổi [tăng hoặc giảm] hiệu điện thế của dòng điện xoay chiều.
– Để giảm hao phí trên đường dây tải điện, cần có hiệu điện thế lên đến hàng trăm nghìn vôn, nhưng ở nơi dùng điện lại phải có hiệu điện thế thích hợp thường là 220V.
Vì vậy, ở hai đầu đường dây tải điện phải đặt hai loại biến thế có nhiệm vụ khác nhau: Ở đầu đường dây tải về phía nhà máy điện đặt máy tăng thế, ở nơi tiêu thụ đặt máy hạ thế. Máy biến thế có vai trò quan trọng trong việc truyền tải điện năng đi xa.
* Lưu ý: Máy biến thế chỉ có thể hoạt động được với dòng điện xoay chiều [không hoạt động được với dòng điện một chiều].
IV. Vận dụng về máy biến thế.
* Câu C1 trang 100 SGK Vật Lý 9: Nếu đặt vào hai đầu của một cuộn dây [gọi là cuộn sơ cấp] một hiệu điện thế xoay chiều thì bóng đèn mắc ở hai đầu cuộn dây kia [gọi là cuộn thứ cấp] có sáng lên không? Tại sao?
° Lời giải:
– Đèn có sáng lên.
– Vì khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì sẽ tạo ra trong cuộn dây đó một dòng điện xoay chiều. Lõi sắt bị nhiễm từ trở thành nam châm có từ trường biến thiên; số đường sức từ của từ trường xuyên qua tiết diện S của cuộn thứ cấp biến thiên, do đó trong cuộn thứ cấp xuất hiện một dòng điện cảm ứng làm cho đèn sáng lên.
* Câu C2 trang 100 SGK Vật Lý 9: Hiệu điện thế xuất hiện ở hai đầu cuộn dây thứ cấp cũng là hiệu điện thế xoay chiều. Tại sao?
° Lời giải:
– Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì trong cuộn dây đó có dòng điện xoay chiều chạy qua. Từ trường trong lõi sắt luân phiên tăng giảm. Kết quả là trong cuộn thứ cấp xuất hiện một dòng điện xoay chiều. Một dòng điện xoay chiều phải do một hiệu điện thế xoay chiều gây ra. Vì vậy hiệu điện thế xuất hiện ở hai đầu cuộn dây thứ cấp cũng là hiệu điện thế xoay chiều.
* Câu C3 trang 101 SGK Vật Lý 9: Căn cứ vào số liệu trong bảng 1 SGK, hãy rút ra nhận xét về mối quan hệ giữa hiệu điện thế U đặt vào hai đầu của các cuộn dây của máy biến thế và số vòng dây của các cuộn tương ứng.
° Lời giải:
– Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế tỉ lệ với số vòng dây của mỗi cuộn dây tương ứng:
* Câu C4 trang 101 SGK Vật Lý 9: Một máy biến thế dùng trong nhà cần phải hạ hiệu điện thế từ 220V xuống còn 6V và 3V. Cuộn sơ cấp có 4000 vòng. Tính số vòng của các cuộn thứ cấp tương ứng.
Tóm tắt: U1 = 220V; N1 = 4000 vòng; U2 = 6V; U2’ = 3V; N2 = ?; N2’ = ?
° Lời giải:
¤ Với U2 = 6V, áp dụng công thức:
¤ Với U’2 = 3V, ta có:
Như vậy với bài viết về máy biến thế, các em cần ghi nhớ cấu tạo của máy biến thế gồm có các bộ phận chính là cuộn dây [2 cuộn: sơ cấp và thứ cấp] và lõi thép. Máy biến thế có công dụng tăng, giảm hiệu điện thế và hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế tỉ lệ với số vòng dây của mỗi cuộn U1/U2 = n1/n2.
Hy vọng với bài viết về Máy biến thế, Cấu tạo và Nguyên tắc hoạt động của máy biến thế ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để HayHocHoi.Vn ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.
¤ Xem thêm các bài viết khác tại:
Đăng bởi: THPT Sóc Trăng
Chuyên mục: Giáo Dục