Định luật Faraday là gì? Một số ví dụ cơ bản thường gặp 2019

Định luật cảm ứng của Faraday mô tả cách thức một dòng điện tạo ra từ trường và ngược lại, làm thế nào một từ trường thay đổi tạo ra một dòng điện trong một dây dẫn.

Nhà vật lý người Anh Michael Faraday được tín nhiệm vì đã khám phá ra cảm ứng từ vào năm 1830; tuy nhiên, một nhà vật lý người Mỹ, Joseph Henry, đã độc lập thực hiện cùng một khám phá về cùng một thời điểm, theo Đại học Texas . 

Không thể nói quá tầm quan trọng của khám phá của Faraday. Cảm ứng từ làm cho các động cơ điện, máy phát điện và máy biến áp có thể tạo thành nền tảng của công nghệ hiện đại. 

Bằng cách hiểu và sử dụng cảm ứng, chúng ta có một mạng lưới điện và nhiều thứ chúng ta cắm vào nó.

Luật của Faraday sau đó đã được đưa vào các phương trình Maxwell toàn diện hơn, theo Michael Dubson, giáo sư vật lý tại Đại học Colorado Boulder.

 Các phương trình của Maxwell được phát triển bởi nhà vật lý người Scotland James Clerk Maxwell để giải thích mối quan hệ giữa điện và từ, về cơ bản hợp nhất chúng thành một lực điện từ duy nhất và mô tả sóng điện từ tạo ra sóng vô tuyến, ánh sáng nhìn thấy và tia X. 

Công thức:

Định luật cảm ứng Faraday cho biết mối liên hệ giữa biến thiên từ thông  trong diện tích mặt cắt của một vòng kín và điện trường cảm ứng dọc theo vòng đó. được tính bởi công thức:

Với dA là một phần của diện tích bề mặt di chuyển của cuộn dây {\displaystyle \Sigma (t)}B là từ trường (còn gọi là”mật độ từ thông”), và B·dA là Tích vô hướng. Trong các thuật ngữ trực quan hơn, lượng từ thông qua đi vòng dây tỷ lệ thuận với số lượng đường sức từ đi qua nó.

Dạng tích phân:

với E là điện trường cảm ứng, ds là một phần tử vô cùng bé của vòng kín và dΦB/dt là biến thiên từ thông.

Phương trình Maxwell–Faraday

Dạng vi phân, tính theo từ trường B:

{\displaystyle {\vec {\nabla }}\times \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}}

Trong trường hợp của một cuộn cảm có N vòng cuốn, công thức trở thành:

{\displaystyle V=-N{\Delta \Phi \over \Delta t}}

với V là lực điện động cảm ứng và ΔΦ/Δt là biến thiên của từ thông Φ trong khoảng thời gian Δt.

Chiều của lực điện động (dấu trừ trong các biểu thức trên) phù hợp với định luật Lenz.

Điện tích là một tài sản cơ bản của vật chất, theo Viện Công nghệ Rochester. Mặc dù rất khó để mô tả nó thực sự là gì, nhưng chúng ta khá quen thuộc với cách nó hành xử và tương tác với các điện tích và trường khác. 

Điện trường từ một điện tích điểm cục bộ tương đối đơn giản, theo Serif Uran, giáo sư vật lý tại Đại học bangburgburg. Ông mô tả nó như tỏa ra đều nhau theo mọi hướng, như ánh sáng từ bóng đèn trần và giảm sức mạnh khi bình phương nghịch đảo của khoảng cách (1 / 2 ), theo Định luật Coulomb. 

Khi bạn di chuyển xa gấp đôi, cường độ trường giảm xuống còn một phần tư và khi bạn di chuyển xa hơn ba lần, nó sẽ giảm xuống còn một phần chín. 

Proton có điện tích dương, còn electron có điện tích âm. Tuy nhiên, các proton chủ yếu là bất động bên trong hạt nhân nguyên tử, do đó công việc mang điện tích từ nơi này sang nơi khác được xử lý bởi các electron. 

Các electron trong vật liệu dẫn điện như kim loại phần lớn có thể tự do di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác dọc theo các dải dẫn của chúng, đó là quỹ đạo electron cao nhất. 

Một lực điện động đủ (emf), hoặc điện áp, tạo ra sự mất cân bằng điện tích có thể khiến các electron di chuyển qua một dây dẫn từ vùng có điện tích âm hơn sang vùng có điện tích dương hơn. Chuyển động này là những gì chúng ta nhận ra như một dòng điện. 

Để hiểu Luật cảm ứng của Faraday, điều quan trọng là phải có hiểu biết cơ bản về từ trường. So với điện trường, từ trường phức tạp hơn. 

Trong khi các điện tích dương và âm có thể tồn tại riêng biệt, các cực từ luôn đi theo cặp – một phía bắc và một phía nam, theo Đại học bang San Jose. 

Thông thường, nam châm có tất cả các kích cỡ – từ các hạt nguyên tử phụ đến nam châm kích thước công nghiệp đến các hành tinh và sao – đều là lưỡng cực, nghĩa là mỗi hạt có hai cực. Chúng tôi gọi các cực này ở phía bắc và phía nam theo hướng mà kim la bàn chỉ vào. 

Thật thú vị, vì các cực đối diện thu hút và giống như các cực đẩy lùi, cực bắc từ tính của Trái đất thực sự là một cực nam từ vì nó thu hút các cực bắc của kim la bàn. 

Một từ trường thường được mô tả như là các dòng từ thông.

 Trong trường hợp của một thanh nam châm, các dòng từ thông thoát ra khỏi cực bắc và uốn cong xung quanh để nhập lại ở cực nam. 

Trong mô hình này, số lượng dòng từ thông đi qua một bề mặt nhất định trong không gian biểu thị mật độ từ thông, hoặc cường độ của trường. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng đây chỉ là một mô hình. Một từ trường trơn tru và liên tục và không thực sự bao gồm các đường rời rạc.



Chat Facebook
0974215599