Định Luật Cảm Ứng Faraday

Khi từ trường đi qua một vòng dây thay đổi, nó tạo ra một hiệu điện thế trong vòng đó — dù không có pin nào được gắn vào. Thay đổi từ trường nhanh hơn, và bạn có hiệu điện thế lớn hơn; đây chính xác là cách máy phát điện biến chuyển động thành điện.

Công thức

ε = −ΔΦ / Δt

  • ε — suất điện động cảm ứng (V): hiệu điện thế được tạo ra trong vòng dây
  • Φ — từ thông (Wb): lượng từ trường đi qua vòng dây
  • t — thời gian (s): sự thay đổi từ thông mất bao lâu

Ví dụ đã giải

Từ thông qua một vòng dây giảm 6 weber trong 3 giây. Điều này cảm ứng ra hiệu điện thế nào?

  • ΔΦ = 6 Wb
  • Δt = 3 s
  1. ε = −ΔΦ / Δt
  2. ε = −(6 Wb) / (3 s)

ε = −2 V

Tự kiểm tra

Từ thông vẫn thay đổi 6 weber, nhưng giờ nó xảy ra chỉ trong 2 giây thay vì 3. Độ lớn của hiệu điện thế cảm ứng bây giờ là bao nhiêu?
  • 2 V
  • Đáp án đúng: 3 V
  • 12 V

Đúng! Sự thay đổi nhanh hơn nghĩa là hiệu điện thế lớn hơn: 6 Wb ÷ 2 s = 3 V.

Theo định luật Lenz, dòng điện cảm ứng bởi từ thông thay đổi sẽ tạo ra từ trường riêng của nó mà…
  • Đáp án đúng: chống lại sự thay đổi từ thông
  • khớp với sự thay đổi từ thông
  • không có tác động nào đến từ thông

Chính xác — dòng điện cảm ứng luôn chống lại sự thay đổi đã tạo ra nó, đó là lý do công thức có dấu trừ.

Bạn thấy điều này ở đâu

Mọi nhà máy điện trên Trái Đất đều là định luật này ở quy mô công nghiệp: nam châm quay quét từ thông thay đổi qua các cuộn dây, và hiệu điện thế sinh ra đến được ổ cắm tường của bạn. Máy phát điện xe đạp là bản bỏ túi — việc bạn đạp xe làm quay một nam châm, và đèn trước sáng lên mà trong mạch không hề có pin.

Những sai lầm phổ biến

Điểm cốt yếu là sự thay đổi: một từ trường rất lớn nhưng hoàn toàn ổn định xuyên qua một vòng dây sẽ không cảm ứng ra thứ gì — chỉ từ thông thay đổi mới tạo ra hiệu điện thế, ε = −ΔΦ / Δt. Tiếp theo, đó là một tốc độ chứ không phải một lượng: cùng một thay đổi 6 Wb diễn ra trong 2 s thay vì 3 s làm hiệu điện thế tăng từ 2 V lên 3 V. Và dấu trừ chính là định luật Lenz — dòng điện cảm ứng luôn chống lại sự thay đổi đã tạo ra nó, từ chối bữa trưa miễn phí.

Nó liên kết như thế nào

Điều này hoàn tất cặp đôi mà lực Lorentz khởi đầu: từ trường đẩy các điện tích, và giờ đây từ trường thay đổi tạo ra các hiệu điện thế khiến điện tích chuyển động — không cần pin. Lực chống lại của định luật Lenz chính là định luật bảo toàn năng lượng lên tiếng, còn cộng hưởng AC, bài tiếp theo, là điều xảy ra khi hiệu điện thế cảm ứng này gặp một tụ điện trong một mạch được kích thích dao động qua lại.

Thử mô phỏng

Các khái niệm liên quan