Từ trường là một thành phần trong tự nhiên, không thể xác định bằng mắt thường, nhưng chúng luôn hiện hữu và có tính ứng dụng cao. Nhiều thiết bị ứng dụng cảm ứng điện từ, mang lại giá trị sử dụng, tiện nghi trong cuộc sống.
Bạn đang tìm hiểu về cảm ứng từ, hiện tượng cảm ứng từ để hiểu hơn về các thiết bị hoạt động dựa trên nguyên lý này. Bài viết dưới đây của Batiea sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ cảm ứng từ là gì? Công thức tính và ứng dụng của cảm ứng điện từ trong đời sống như thế nào?
Tìm hiểu về cảm ứng từ
Cảm ứng từ được nhắc đến khá nhiều trong lĩnh vực điện tử, cơ khí chế tạo, điện dân dụng và nhiều ứng dụng khoa học khác. Cùng tìm hiểu rõ về thuật ngữ cảm ứng từ để hiểu hơn về cách thức hoạt động của các thiết bị.
Lực từ là gì?
Trước khi bắt đầu tìm hiểu về cảm ứng từ là gì? Chúng ta cần hiểu về 1 số khái niệm liên quan như: từ trường đều, lực từ. Cụ thể:
Từ trường đều là môi trường mà ở đó có đường sức từ là những đường thẳng song song và cách đều nhau. Do đó, chúng có đặc tính giống nhau tại mọi điểm. Từ trường đều có thể được tạo ra giữa 2 cực của nam châm hình chữ U.
Lực từ trường đều tác dụng lên 1 dây dẫn dòng điện được đặt vuông góc với các đường sức từ. Độ lớn của từ trường phụ thuộc vào cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn và từ trường đó.
Cảm ứng từ là gì?
Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường là đại lượng đặc trưng cho sự mạnh yếu của từ trường đó. Giá trị cảm ứng từ được xác định bằng thương của lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện và tích của cường độ dòng điện cùng chiều dài sợi dây.
B = F / I.l
Trong đó, vector cảm ứng từ tại 1 điểm có phương tiếp tuyến với đường sức từ tại điểm đó. Đồng thời, chiều vector được xác định từ cực Nam sang cực Bắc của nam châm tại điểm đó.
Đơn vị đo cảm ứng điện từ là T (Tesla). Tại đó, 1T là độ lớn của cảm ứng từ được đặt trên mặt phẳng có diện tích 1m2.
Hiện tượng cảm ứng điện từ
Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng khi từ thông qua mạch kín (CC) biến thiên.
Định luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ là: “Suất điện động cảm ứng luôn bằng về giá trị, nhưng sẽ trái dấu với tốc độ biến thiên của từ thông”. Trong đó, suất điện động là dòng điện cảm ứng sinh ra trong mạch điện do hiện tượng cảm ứng điện từ.
Lưu ý: cảm ứng điện từ là một hiện tượng không phải một đại lượng vật lý. Do đó, chúng ta chỉ có công thức tính cảm ứng từ.
Công thức tính cảm ứng từ
Cảm ứng từ được nhiều nhà khoa học nghiên cứu, phát triển để sử dụng chúng hiệu quả. Hiện nay, có 3 công thức tính cảm ứng từ dựa trên quy tắc nắm bàn tay phải như sau: "Nắm bàn tay phải rồi đặt sao cho bốn ngón tay hướng theo đường sức từ. Trong lòng ống dây thì ngón cái choãi ra chỉ chiều của chiều dòng điện chạy qua các vòng dây".
Từ trường có dòng điện thẳng theo chu kỳ liên tục
Từ trường của dòng điện thẳng dài vô hạn sẽ được tính bằng cách áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải để xác định chiều. Và có công thức tính như sau:
BM= 2. 10-7 . I/RM
Trong đó:
- BM là từ trường tại điểm m.
- RM là chiều dài dây dẫn từ điểm m đến dây quấn.
- I cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây quấn.
▷ Xem thêm: Công thức tính cường độ dòng điện.
Từ trường có dòng điện tròn:
BO = 2π.10-7 . I/R
Từ trường chạy trong ống dây dẫn:
B = 4π.10-7 . I.N/R = 4π10-7 . nI
Trong đó:
- N là số vòng dây trong ống dẫn.
- n là số vòng dây quấn trên một đơn vị độ dài của lõi
- R là chiều dài ống dây dẫn
Ứng dụng của cảm ứng điện từ trong đời sống
Từ trường, hiện tượng cảm ứng điện từ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đời sống. Ứng dụng quan trọng nhất của cảm ứng điện từ là tạo nên dòng điện xoay chiều. Thực chất, đây là quá trình biến đổi cơ năng thành điện năng, nhờ lực tác động của hiện tượng cảm ứng điện từ tạo nên.
Các ứng dụng thực tế của cảm ứng điện từ được sử dụng trong đời sống, có thể kể đến như:
- Ứng dụng trong thiết bị bếp từ: Thay vì sử dụng dây dẫn điện thông thường, bếp từ sử dụng cuộn dây đồng và từ trường tạo dòng điện xoay chiều, trực tiếp làm nóng bếp nhanh chóng.
- Đèn huỳnh quang ứng dụng cảm ứng điện từ: Chấn lưu được sử dụng trong đèn huỳnh quang dựa trên nguyên lý điện từ, tạo nên điện áp cao giữa 2 đầu bóng và các ion phóng qua tác động lên bột huỳnh quang.
- Động cơ điện trong các thiết bị làm mát, quạt điện ứng dụng cảm ứng điện từ, tạo ra dòng xoay chiều.
- Ứng dụng máy phát điện công nghiệp: Sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra dòng điện xoay chiều, phục vụ sản xuất và hoạt động của máy công nghiệp. Nguyên lý hoạt động: Cuộn dây điện được lắp trong từ trường quay với tốc độ không đổi, tạo nên dòng điện xoay chiều.
- Ứng dụng trong y học: Phương pháp cấy ghép, chụp cộng hưởng từ (MRI), điều trị tăng thân nhiệt cho bệnh nhân ung thư.
- Ứng dụng tàu đệm từ: Sử dụng nam châm để tăng tốc độ của tàu điện lên 1 mức đáng kinh ngạc.
Có thể thấy, điện từ, cảm ứng từ là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Cảm ứng điện từ tạo ra dòng xoay chiều, cho nhiều thiết bị điện, máy móc giúp chúng vận hành hiệu quả. Hy vọng những chia sẻ trên đây sẽ hữu ích, giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về cảm ứng điện từ, đặc tính cũng như ứng dụng thực tế của chúng.
