Emf của cảm ứng trong từ trường đều. Giá trị của cảm ứng emf

Nguyên nhân của suất điện động có thể là sự thay đổi của từ trường trong không gian xung quanh. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. Giá trị của cảm ứng EMF trong mạch được xác định bằng biểu thức

thông lượng của từ trường qua một bề mặt kín được giới hạn bởi một đường bao. Dấu "-" đứng trước biểu thức cho thấy dòng điện cảm ứng tạo ra bởi cảm ứng EMF ngăn cản sự thay đổi từ thông trong mạch (xem quy tắc Lenz).

41. Độ tự cảm, đơn vị SI của nó. Điện cảm của một điện từ dài.

Điện cảm(hoặc hệ số tự cảm ứng) - hệ số tỷ lệ giữa điện hiện hành, chảy trong một số vòng khép kín, và từ thông, được tạo ra bởi dòng điện này qua bề mặt , đường viền này là cạnh của ai. .

Trong công thức

Từ thông, - cường độ dòng điện trong mạch, - cảm kháng.

Thông thường họ nói về độ tự cảm của một dây dẫn thẳng dài ( cm.). Trong trường hợp này và trong các trường hợp khác (đặc biệt là trong các trường hợp không tương ứng với xấp xỉ tựa tĩnh), nơi một vòng khép kín không dễ chỉ ra một cách đầy đủ và rõ ràng, định nghĩa trên cần có những giải thích đặc biệt; một phần hữu ích cho điều này là cách tiếp cận (được đề cập bên dưới), liên hệ độ tự cảm với năng lượng của từ trường.

Biểu thị dưới dạng điện cảm EMF tự cảm ứng trong mạch, xảy ra khi dòng điện trong nó thay đổi :

.

Từ công thức này, suy ra rằng độ tự cảm về mặt số học bằng EMF tự cảm ứng xảy ra trong mạch khi cường độ dòng điện thay đổi 1 A trong 1 s.

Đối với cường độ dòng điện nhất định, độ tự cảm xác định năng lượng từ trường được tạo ra bởi dòng điện này :

Ký hiệu và đơn vị đo lường

Trong hệ SI, độ tự cảm được đo bằng henry, viết tắt là Hn, trong hệ CGS - tính bằng cm (1 H \ u003d 10 9 cm). Một đoạn mạch có độ tự cảm là một henry nếu khi cường độ dòng điện thay đổi một ampe trong một giây thì ở hai đầu đoạn mạch xuất hiện một hiệu điện thế một vôn. Một mạch thực, không phải siêu dẫn, có điện trở ohmic R, do đó, một điện áp bổ sung U = I * R sẽ xuất hiện trên nó, trong đó I là cường độ của dòng điện chạy qua mạch tại một thời điểm nhất định.

Biểu tượng được sử dụng để biểu thị điện cảm được lấy để vinh danh Emil Khristianovich Lenz (Heinrich Friedrich Emil Lenz) [ nguồn không được chỉ định 1017 ngày]. Đơn vị của điện cảm được đặt theo tên của Joseph Henry. Bản thân thuật ngữ điện cảm đã được Oliver Heaviside đề xuất vào tháng 2 năm 1886 [ nguồn không được chỉ định 1017 ngày ] .

Dòng điện chạy trong một mạch kín sẽ tạo ra một từ trường xung quanh chính nó, cảm ứng của nó, theo định luật Biot-Savart-Laplace, tỷ lệ với cường độ dòng điện. Do đó, từ thông ghép vào mạch Ф tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện I trong mạch: (1) Trong đó hệ số tỷ lệ thuận L được gọi là điện cảm vòng lặp. Khi cường độ dòng điện thay đổi trong mạch, từ thông kết hợp với nó cũng sẽ thay đổi; điều này có nghĩa là emf sẽ được cảm ứng trong mạch. Sự xuất hiện của emf. Cảm ứng trong một mạch dẫn khi cường độ dòng điện thay đổi trong nó được gọi là tự cảm ứng. Từ biểu thức (1), đơn vị của điện cảm được thiết lập Henry(H): 1 H - độ tự cảm của mạch, từ thông tự cảm mà tại dòng điện 1 A là 1 Wb: 1 Hn \ u003d 1 Wb / s \ u003d 1 V

Hãy để chúng tôi tính độ tự cảm của một cuộn dây điện từ dài vô hạn. Tổng từ thông qua điện từ (liên kết từ thông) là μ 0 μ (N 2 I / l) S. Thay vào (1), chúng tôi tìm thấy (2) tức là độ tự cảm của điện từ phụ thuộc vào chiều dài lđiện từ, số vòng xoắn N, diện tích S và độ từ thẩm μ của chất mà từ đó lõi điện từ được tạo ra. Người ta chứng minh rằng độ tự cảm của mạch trong trường hợp chung chỉ phụ thuộc vào hình dạng hình học của mạch, kích thước của nó và độ từ thẩm của môi trường đặt nó, và có thể vẽ giá trị tương tự của độ tự cảm của mạch điện có điện dung của một vật dẫn đơn độc, điều này cũng chỉ phụ thuộc vào hình dạng của vật dẫn, kích thước của nó và khả năng cho phép của môi trường. Chúng ta hãy tìm, áp dụng định luật Faraday cho hiện tượng tự cảm ứng, emf. hiện tượng tự cảm ứng bằng Nếu mạch không bị biến dạng và độ từ thẩm của môi trường không đổi (điều kiện sau sẽ chứng tỏ rằng điều kiện sau không phải lúc nào cũng thỏa mãn) thì L = const và (3) trong đó dấu trừ, được xác định bởi quy tắc Lenz, chỉ ra rằng sự hiện diện của điện cảm trong mạch dẫn đến sự thay đổi của dòng điện trong nó chậm lại. Nếu dòng điện tăng theo thời gian, thì (dI / dt<0) и ξ s >0 tức là dòng điện tự cảm ứng có hướng đối với dòng điện do nguồn bên ngoài gây ra và làm chậm tốc độ tăng của nó. Nếu dòng điện giảm dần theo thời gian thì (dI / dt> 0) và ξ s<0 т. е. индукционный ток имеет такое же направление, как и уменьшающийся ток в контуре, и замедляет его уменьшение. Значит, контур, обладая определенной индуктивностью, имеет электрическую инертность, заключающуюся в том, что любое изменение тока уменьшается тем сильнее, чем больше индуктивность контура.

42. Dòng điện khi đóng mở mạch.

Với bất kỳ sự thay đổi nào về cường độ dòng điện trong mạch dẫn, e. d.s. hiện tượng tự cảm ứng, do đó dòng điện bổ sung xuất hiện trong mạch, được gọi là dòng điện tự cảm ứng phụ. Các dòng ngoại cảm ứng, theo quy luật Lenz, luôn có hướng để ngăn chặn sự thay đổi của dòng điện trong mạch, tức là chúng có hướng ngược với dòng điện do nguồn tạo ra. Khi ngắt nguồn dòng điện, các dòng điện phụ có cùng chiều với dòng điện suy yếu. Do đó, sự hiện diện của điện cảm trong mạch dẫn đến sự biến mất hoặc thiết lập dòng điện trong mạch chậm lại.

Xét quá trình tắt dòng điện trong đoạn mạch chứa nguồn dòng có emf. , điện trở kháng R và một cuộn cảm L. Dưới tác động của ngoại cảnh e. d.s. dòng điện một chiều chạy trong mạch

(chúng ta bỏ qua nội trở của nguồn hiện tại).

Tại thời điểm t= 0 tắt nguồn hiện tại. Dòng điện trong cuộn cảm L sẽ bắt đầu giảm, dẫn đến sự xuất hiện của emf. Theo quy tắc Lenz, ngăn cản sự tự cảm ứng, làm giảm dòng điện. Tại mỗi thời điểm, cường độ dòng điện trong mạch được xác định theo định luật Ôm. Tôi= S / R, hoặc

Chia các biến trong biểu thức (127.1), chúng ta thu được Tích phân phương trình này qua Tôi(từ Tôi 0 đến Tôi) và t(từ 0 đến t), chúng tôi tìm thấy ln ( Tôi /Tôi 0) = – Rt/ L, hoặc

ở đâu  = L/ R - liên tục được gọi thời gian thư giãn. Từ (127.2) suy ra  là thời gian cường độ dòng điện giảm e lần.

Như vậy, trong quá trình tắt nguồn, cường độ dòng điện giảm theo quy luật hàm số mũ (127,2) và được xác định bởi đường cong 1 trong bộ lễ phục. 183. Độ tự cảm của đoạn mạch càng lớn và điện trở của nó càng giảm thì  càng lớn và do đó khi mở mạch thì dòng điện trong mạch càng chậm.

Khi đóng mạch, ngoài e. d.s. e xảy ra. d.s. tự cảm ứng, theo quy tắc Lenz, ngăn cản sự gia tăng dòng điện. Định luật Ohm, hoặc

Bằng cách đưa vào một biến mới, chúng tôi biến đổi phương trình này thành dạng

trong đó  là thời gian thư giãn.

Tại thời điểm đóng cửa ( t= 0) hiện tại Tôi = 0 và u= -. Do đó, tích hợp qua và(từ đến IR– ) và t(từ 0 đến t), tìm ln [( IR– )]/–= - t/  , hoặc

dòng điện ổn định ở đâu (lúc t).

Do đó, trong quá trình bật nguồn dòng, sự gia tăng cường độ dòng điện trong mạch được cho bởi hàm (127.3) và được xác định bởi đường cong 2 trong Hình. 183. Cường độ dòng điện tăng so với giá trị ban đầu Tôi= 0 và tiệm cận có xu hướng đến giá trị ổn định . Tỷ lệ tăng hiện tại được xác định bởi cùng một thời gian thư giãn  = L/ R, là sự giảm dòng điện. Dòng điện được thiết lập càng nhanh, độ tự cảm của đoạn mạch càng nhỏ và điện trở của nó càng lớn.

Hãy để chúng tôi ước tính giá trị emf. hiện tượng tự cảm ứng phát sinh do sự gia tăng tức thời điện trở của mạch điện một chiều từ R 0 đến R. Giả sử chúng ta mở mạch khi có dòng điện ổn định chạy trong nó. Khi mở mạch, dòng điện thay đổi theo công thức (127.2). Thay thế vào nó biểu thức cho Tôi 0 và  , chúng tôi nhận được

emf tự cảm ứng

tức là với sự gia tăng đáng kể trong điện trở mạch (R/ R 0 >> 1), có độ tự cảm lớn, e.m.f. tự cảm ứng có thể vượt quá emf nhiều lần. nguồn dòng điện có trong mạch. Do đó, phải lưu ý rằng không thể mở mạch điện chứa cảm ứng một cách đột ngột, vì điều này (sự xuất hiện của các emfs tự cảm đáng kể) có thể dẫn đến đánh thủng cách điện và hỏng dụng cụ đo. Nếu đưa dần điện trở vào mạch thì emf. tự cảm ứng sẽ không đạt giá trị lớn.

43. Hiện tượng cảm ứng lẫn nhau. Máy biến áp.

Xét hai mạch điện cố định (1 và 2), được đặt khá gần nhau (Hình 1). Nếu dòng điện I 1 chạy trong mạch 1, thì từ thông tạo ra bởi dòng điện này (trường tạo ra từ thông này được biểu diễn trong hình bằng các đường liền nét) tỷ lệ thuận với I 1. Hãy ký hiệu bằng Ф 21 phần của dòng xuyên qua 2. Khi đó (1) trong đó L 21 là hệ số tỉ lệ.

Hình 1

Nếu dòng điện I 1 thay đổi giá trị của nó thì emf cảm ứng trong mạch 2. ξ i2, theo định luật Faraday, sẽ bằng và ngược dấu với tốc độ thay đổi của từ thông Ф 21, được tạo ra bởi dòng điện trong mạch thứ nhất và chạy qua mạch thứ hai: Tương tự, khi dòng điện I 2 chảy trong mạch 2, từ thông (trường của nó được thể hiện trong hình 1 với các nét vẽ) xuyên qua đường bao thứ nhất. Nếu F 12 là một phần của dòng chảy này, chảy qua mạch 1, thì Nếu dòng điện I 2 thay đổi giá trị của nó, thì emf cảm ứng trong mạch 1. ξ i1, bằng và ngược dấu với tốc độ thay đổi của từ thông Ф 12, được tạo ra bởi dòng điện trong mạch thứ hai và chạy qua mạch thứ nhất: trong một trong các mạch khi cường độ dòng điện thay đổi trong mạch kia được gọi là sự khởi đầu lẫn nhau. Hệ số tỷ lệ L 21 và L 12 được gọi là cảm kháng lẫn nhau của mạch. Các tính toán, được xác nhận bằng kinh nghiệm, cho thấy L 21 và L 12 bằng nhau, tức là (2) Hệ số tỷ lệ L 12 và L 21 phụ thuộc vào kích thước, hình dạng hình học, sự sắp xếp lẫn nhau của các đường viền và độ từ thẩm của môi trường xung quanh các đường viền. Đơn vị của độ tự cảm tương tự giống như đối với độ tự cảm - henry (H). Tìm độ tự cảm lẫn nhau của hai cuộn dây được quấn trên một lõi hình xuyến chung. Trường hợp này có tầm quan trọng thực tế rất lớn (Hình 2). Cảm ứng từ trường tạo bởi cuộn thứ nhất có số vòng là N 1, cường độ dòng điện I 1 và độ từ thẩm μ của lõi, B = μμ 0 (N 1 I 1 / l) ở đâu l- chiều dài của lõi dọc theo đường giữa. Từ thông qua một vòng của cuộn thứ hai Ф 2 = BS = μμ 0 (N 1 I 1 / l)S

Điều này có nghĩa là tổng từ thông (liên kết từ thông) qua cuộn thứ cấp, có N 2 vòng, Từ thông Ψ được tạo ra bởi dòng điện I 1, do đó, sử dụng (1), chúng ta tìm thấy (3) Nếu chúng ta tính từ thông đó được tạo bởi cuộn 2 qua cuộn 1, khi đó đối với L 12 ta thu được biểu thức phù hợp với công thức (3). Điều này có nghĩa là độ tự cảm lẫn nhau của hai cuộn dây được quấn trên một lõi hình xuyến chung,

Máy biến áp(từ vĩ độ. biến đổi- chuyển đổi) là một thiết bị điện từ tĩnh có hai hoặc nhiều cuộn dây được ghép cảm ứng trên bất kỳ lõi từ tính và dự định được chuyển đổi bởi cảm ứng điện từ một hoặc nhiều hệ thống AC (điện áp) sang một hoặc nhiều hệ thống AC khác (điện áp) mà không làm thay đổi tần số của hệ thống AC (điện áp)

Chúng ta hãy xem xét, cũng như khi suy ra biểu thức cho công chuyển động của đường bao, một mạch phẳng chứa nguồn EMF, một mặt của nguồn này có thể di chuyển được (xem Hình 2).

Một nguồn có EMF bằng nhau tạo ra một dòng điện trong mạch, đồng thời phát triển một công suất bằng. Năng lượng này được chuyển đổi thành nhiệt, theo định luật Joule-Lenz -. Dựa vào định luật bảo toàn cơ năng, ta viết:

Bây giờ chúng ta hãy kích thích một từ trường đều hướng từ chúng ta ra ngoài hình vẽ. Vectơ trùng với pháp tuyến dương đối với đường bao nên từ thông có giá trị dương. Theo định luật Ampe, mỗi phần tử của mạch sẽ chịu một lực từ trường. Mặt chuyển động của đường bao sẽ chịu tác dụng của lực. Bây giờ chúng ta hãy cho phép mặt đang chuyển động dưới tác dụng của lực này sang phải với tốc độ không đổi .

Đồng thời, do có hiện tượng cảm ứng điện từ (do ta có từ thông biến thiên qua mạch kín) nên cường độ dòng điện trong mạch sẽ biến thiên và trở. Theo đó, lực kết quả tác dụng lên mặt chuyển động cũng sẽ thay đổi. Cô ấy sẽ trở thành.

Lực này sẽ hoạt động trong thời gian bằng:

Nhưng theo định luật Ampère, lực này bằng:

Do đó, biểu thức cho công việc sẽ có dạng:

những thứ kia. kết quả trước đó.

Như trong trường hợp các phần tử mạch cố định, nguồn làm việc là nguồn dòng, nguồn EMF.

Trong trường hợp các phần tử mạch cố định, tất cả công do nguồn EMF thực hiện được chuyển thành nhiệt.

Trong trường hợp của mặt chuyển động, nhiệt Lenz-Joule cũng sẽ được giải phóng, nhưng theo một cách khác, kể từ đó. Và, ngoài ra, công việc cơ khí cũng sẽ được thực hiện, biểu thức mà chúng ta đã xác định ở trên.

Theo định luật bảo toàn cơ năng, bây giờ chúng ta phải viết:

Từ đây chúng tôi nhận được:

So sánh biểu thức thu được với định luật Ôm cho một mạch hoàn chỉnh -, chúng tôi kết luận rằng EMF thu được tác dụng trong mạch bằng:

Do đó, chúng ta nhận được rằng EMF của cảm ứng bằng:

trong đó dấu “-” phản ánh quy tắc Lenz.

Cơ chế điện tử để xuất hiện cảm ứng EMF

Hãy xem xét lại mạch được hiển thị trong hình. 3. Nhưng bây giờ chúng ta sẽ cho rằng không có nguồn. Những thứ kia. có một đường bao với một mặt chuyển động trong từ trường (xem Hình 3).

Không giống như trường hợp trước, chúng ta sẽ di chuyển bên chuyển động với một tốc độ nhất định. Trong trường hợp này, các điện tích bên trong mặt chuyển động (xét cho cùng, đây là một vật dẫn và có các điện tích di động trong đó), lực Lorentz hướng dọc theo vật dẫn sẽ tác dụng:

So sánh biểu thức này với biểu thức lực tác dụng lên điện tích đặt trong điện trường có cường độ -, ta kết luận rằng tác dụng của lực Lorentz này tương đương với tác dụng của điện trường có cường độ

Trường này không có nguồn gốc tĩnh điện, do đó tuần hoàn của nó trong một mạch kín là khác 0 và sẽ cho giá trị của cảm ứng emf:

Đó là, cho đến một dấu hiệu, chúng tôi nhận được cùng một kết quả.

Hãy đi sâu vào một số điểm.

1. Ở trên chúng ta đã nói rằng tác dụng của lực Lorentz tương đương với tác dụng của điện trường.

Đây không chỉ là một sự so sánh bề ngoài. Kết luận này có một ý nghĩa vật lý sâu sắc.

Thật vậy, chúng ta hãy chuyển sang hệ quy chiếu liên kết với vật dẫn chuyển động. Khi đó, chúng ta nói rằng không có lực Lorentz, vì các điện tích trong hệ quy chiếu này đang đứng yên. Nhưng đồng thời, có một điện trường, dưới tác dụng của nó, các điện tích chuyển động.

Trong trường hợp này, chúng ta sẽ phải thừa nhận rằng điện trường này là do từ trường chuyển động (xét cho cùng, trong hệ quy chiếu này, từ trường chuyển động).

Vì vậy, bây giờ chúng ta đã đi đến kết luận rằng một từ trường thay đổi tạo ra một điện trường. Đó là, chúng ta đi đến ý tưởng về mối quan hệ của các lĩnh vực và sự thống nhất không thể tách rời của chúng.

2. Trước đó chúng ta đã nhấn mạnh và nói về thực tế là lực Lorentz không tạo ra công việc.

Đồng thời, ở đây chúng ta coi EMF cảm ứng, là một đại lượng đo công việc, dựa trên biểu thức của lực Lorentz. Có chuyện gì vậy?

Thực tế là trong các tính toán, chúng tôi không lấy toàn bộ lực Lorentz, mà chỉ lấy thành phần dọc (dọc theo mặt chuyển động) của lực:. Trên thực tế, vì các điện tích di chuyển dọc theo dây dẫn với tốc độ chuyển động theo thứ tự (dòng điện), nên cũng có một thành phần ngang của lực Lorentz (không ảnh hưởng đến EMF, xem Hình 4). Do đó, tổng lực Lorentz sẽ bằng:

Biểu thức cho công của lực này có thể được biểu diễn như sau:

Số hạng thứ hai được lấy với một dấu trừ, vì lực hướng ngược lại tốc độ, chống lại độ dời. Thay các biểu thức cho lực và vào biểu thức cho công, chúng ta nhận được.

>> EMF của cảm ứng trong dây dẫn chuyển động

§ 13 CẤU TRÚC EMF TRONG CÁC DÂY CHUYỀN CHUYỂN ĐỘNG

Bây giờ chúng ta hãy xem xét trường hợp thứ hai về sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng.

Khi một vật dẫn chuyển động, các điện tích tự do của nó chuyển động cùng với nó. Do đó, lực Lorentz tác dụng lên các điện tích từ phía của từ trường. Chính cô ấy là người gây ra sự chuyển động của các điện tích bên trong vật dẫn. Do đó, emf cảm ứng có nguồn gốc từ tính.

Trong nhiều nhà máy điện trên thế giới, lực Lorentz là nguyên nhân gây ra sự chuyển động của các electron trong các vật dẫn chuyển động.

Hãy tính EMF của cảm ứng xuất hiện trong một dây dẫn chuyển động trong từ trường đều (Hình 2.10). Cho cạnh MN có độ dài l trượt với tốc độ không đổi dọc theo cạnh NC và MD, luôn song song với cạnh CD. Vectơ cảm ứng từ của trường đều vuông góc với dây dẫn và tạo với phương một góc với vận tốc của nó.

Lực mà từ trường tác dụng lên một hạt mang điện chuyển động có giá trị tuyệt đối bằng

Lực này hướng dọc theo dây dẫn MN. Công của lực Lorentz 1 trên đường đi l là dương và là:

Nội dung bài học Tom tăt bai học hỗ trợ khung trình bày bài học phương pháp tăng tốc công nghệ tương tác Thực tiễn nhiệm vụ và bài tập tự kiểm tra hội thảo, đào tạo, trường hợp, nhiệm vụ bài tập về nhà thảo luận câu hỏi câu hỏi tu từ học sinh Hình ảnh minh họa âm thanh, video clip và đa phương tiện hình ảnh, đồ họa hình ảnh, bảng, kế hoạch hài hước, giai thoại, truyện cười, ngụ ngôn truyện tranh, câu nói, câu đố ô chữ, trích dẫn Tiện ích bổ sung tóm tắt các chip bài báo dành cho các sách giáo khoa cơ bản và bổ sung bảng chú giải thuật ngữ khác Cải tiến sách giáo khoa và bài họcsửa lỗi trong sách giáo khoa cập nhật một phần trong sách giáo khoa các yếu tố đổi mới trong bài học thay thế kiến ​​thức cũ bằng kiến ​​thức mới Chỉ dành cho giáo viên những bài học hoàn hảo kế hoạch lịch cho các khuyến nghị phương pháp luận trong năm của chương trình thảo luận Bài học tích hợp

EMF là viết tắt của ba từ: sức điện động. Cảm ứng emf () xuất hiện trong vật dẫn điện nằm trong từ trường xoay chiều. Ví dụ, nếu vật dẫn điện là một mạch kín, thì một dòng điện chạy trong nó, được gọi là dòng điện cảm ứng.

Định luật Faraday cho cảm ứng điện từ

Định luật cơ bản được sử dụng trong các tính toán liên quan đến cảm ứng điện từ là định luật Faraday. Ông nói rằng suất điện động của cảm ứng điện từ trong mạch có độ lớn bằng nhau và ngược dấu với tốc độ thay đổi của từ thông () qua bề mặt mà đoạn mạch đang đề cập đến giới hạn:

Định luật Faraday (1) được viết cho hệ SI. Cần lưu ý rằng từ cuối vectơ pháp tuyến đến đường bao, đường bao phải được đi ngược chiều kim đồng hồ. Nếu sự thay đổi lưu lượng xảy ra đồng đều, thì emf cảm ứng được tìm thấy là:

Từ thông bao quanh mạch dẫn điện có thể thay đổi do nhiều nguyên nhân khác nhau. Đây có thể là một từ trường thay đổi theo thời gian và sự biến dạng của chính đường viền, và sự dịch chuyển của đường viền trong trường. Đạo hàm tổng thời gian của từ thông có tính đến hoạt động của tất cả các nguyên nhân.

EMF của cảm ứng trong một dây dẫn chuyển động

Giả sử rằng một mạch dẫn chuyển động trong một từ trường không đổi. Cảm ứng EMF xảy ra ở tất cả các phần của mạch điện mà đường sức từ vượt qua. Trong trường hợp này, EMF kết quả xuất hiện trong mạch sẽ bằng tổng đại số EMF của mỗi phần. Sự xuất hiện của EMF trong trường hợp đang xét được giải thích là do bất kỳ điện tích tự do nào chuyển động cùng với vật dẫn trong từ trường đều sẽ bị ảnh hưởng bởi lực Lorentz. Dưới tác dụng của lực Lorentz, các điện tích chuyển động và tạo thành dòng điện cảm ứng trong một dây dẫn kín.

Xét trường hợp khung dẫn hình chữ nhật nằm trong từ trường đều (Hình 1). Một mặt của khung có thể di chuyển. Chiều dài của cạnh này là l. Đây sẽ là dây dẫn chuyển động của chúng tôi. Hãy xác định cách chúng ta có thể tính toán EMF của cảm ứng trong dây dẫn của chúng ta nếu nó chuyển động với tốc độ v. Độ lớn của từ trường đều bằng B. Mặt phẳng của khung vuông góc với vectơ cảm ứng từ. Điều kiện được đáp ứng.

Emf cảm ứng trong mạch mà chúng ta đang xem xét sẽ bằng emf chỉ xuất hiện trong phần chuyển động của nó. Không có cảm ứng trong các phần đứng yên của mạch trong một từ trường không đổi.

Để tìm EMF của cảm ứng trong khung, chúng ta sử dụng định luật cơ bản (1). Nhưng trước tiên, hãy xác định từ thông. Theo định nghĩa, từ thông của cảm ứng từ là:

Trong đó, theo điều kiện, mặt phẳng của khung vuông góc với phương của vectơ cảm ứng trường, do đó, pháp tuyến của khung và vectơ cảm ứng song song. Vùng giới hạn bởi khung được biểu thị như sau:

là khoảng cách mà vật dẫn chuyển động di chuyển. Chúng ta thay biểu thức (2), tính đến (3) vào định luật Faraday, chúng ta nhận được:

trong đó v là tốc độ chuyển động của mặt chuyển động của khung dọc theo trục X.

Nếu góc giữa hướng của vectơ cảm ứng từ () và vectơ vận tốc của dây dẫn () là góc, thì môđun EMF trong dây dẫn có thể được tính theo công thức:

Ví dụ về giải quyết vấn đề

VÍ DỤ 1

Tập thể dục	Lấy biểu thức xác định môđun cảm ứng EMF trong một dây dẫn có chiều dài l, chuyển động trong từ trường đều, sử dụng biểu thức của lực Lorentz. Vật dẫn trong hình 2 chuyển động với tốc độ không đổi, song song với chính nó. Vectơ vuông góc với dây dẫn và tạo với phương một góc.
Dung dịch	Xét lực mà từ trường tác dụng lên một hạt mang điện chuyển động với vận tốc, ta được: Công của lực Lorentz trên đường đi l sẽ là: Emf cảm ứng có thể được định nghĩa là công để di chuyển một điện tích dương đơn vị:
Câu trả lời

VÍ DỤ 2

Tập thể dục	Sự thay đổi từ thông qua mạch của một dây dẫn có điện trở Ohm trong một thời gian bằng s lượng Wb. Cường độ dòng điện trong dây dẫn là bao nhiêu, nếu thay đổi từ thông có thể coi là đều?
Dung dịch	Với sự thay đổi đều của từ thông, định luật cơ bản của cảm ứng điện từ có thể được viết dưới dạng:

Để tạo ra dòng điện trong mạch cần có suất điện động. Do đó, hiện tượng cảm ứng điện từ chứng tỏ khi từ thông biến thiên trong mạch thì xuất hiện suất điện động cảm ứng. Của chúng tôi một nhiệm vụ, sử dụng các định luật bảo toàn năng lượng, tìm giá trị và bản chất của nó.

Xét chuyển động của đoạn chuyển động 1–2 của mạch có dòng điện trong từ trường (Hình 3.4).

Để lúc đầu không có từ trường. Pin có emf bằng nhau tạo ra dòng điện . Z trong khi thời gian d t, pin không hoạt động:

,

(3.2.1)

Công này sẽ được chuyển thành nhiệt, có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng định luật Joule – Lenz:

nơi đây , R – tổng trở mạch .

Hãy đặt đoạn mạch trong từ trường đều, có cảm ứng. Dòng || và có liên quan đến hướng của dòng điện bởi "quy tắc của gimlet". lưu lượng F, liên kết với đường bao là tích cực.

Mỗi phần tử của đường bao chịu một lực cơ học. Mặt chuyển động của khung sẽ chịu lực. Dưới tác dụng của lực này, đoạn 1–2 sẽ chuyển động với vận tốc. Trong trường hợp này, từ thông của cảm ứng từ cũng sẽ thay đổi. Khi đó, do hiện tượng cảm ứng điện từ, cường độ dòng điện trong mạch sẽ thay đổi và có giá trị bằng:

Lực cũng sẽ thay đổi, bây giờ sẽ trở thành bằng với lực tạo thành. Lực này trong thời gian d t sẽ làm việc d Một:

Như trong trường hợp khi tất cả các phần tử của khung được cố định, nguồn công việc là.

Với một mạch điện cố định, công việc này chỉ giảm xuống mức tỏa nhiệt. Trong trường hợp của chúng ta, nhiệt cũng sẽ được tỏa ra, nhưng với một lượng khác, vì dòng điện đã thay đổi. Ngoài ra, công việc cơ khí được thực hiện. Tổng số công việc trong thời gian d t bằng :

Biểu thức kết quả (3.2.3) chúng ta có quyền xem xét như định luật Ohm cho một đường viền , trong đó, ngoài nguồn, hoạt động tương đương với:

,

(3.2.4)

Cảm ứng mạch EMF( )bằng tốc độ biến thiên của cảm ứng từ xuyên qua đoạn mạch này.

Biểu thức (3.2.4) này cho EMF của cảm ứng từ là hoàn toàn phổ biến, không phụ thuộc vào phương pháp thay đổi từ thông của cảm ứng từ và được gọi là Định luật Faraday .