Điện học – Từ học

Cảm ứng điện từ Faraday–Lenz

Khảo sát ε = −N dΦ₁/dt: tốc độ biến thiên từ thông và số vòng dây ảnh hưởng đến suất điện động; dấu âm biểu thị định luật Lenz. Đo suất điện động cảm ứng khi từ thông biến đổi, rồi kiểm chứng $ε = −N\,dΦ/dt$ .

THPT

⚠ Mô phỏng cảm ứng là ảo; khi dùng nam châm thật, tránh để gần thiết bị điện tử nhạy cảm hoặc thiết bị y tế cấy ghép.

Dụng cụ

Nam châm chuyển động dọc trục cuộn dây, có thể kéo và đảo cực
Thanh trượt tốc độ v và số vòng dây N; đồng hồ ε, I

Các bước tiến hành

Đổi tốc độ và chiều chuyển động
Để mô phỏng chạy, quan sát kim suất điện động ε và dòng điện I khi nam châm tiến lại gần rồi đi xa cuộn dây. Tăng thanh trượt tốc độ v và so sánh độ lệch kim; tăng số vòng N để thấy tín hiệu mạnh hơn. Nhấn Đổi cực hoặc kéo nam châm để đảo chiều biến thiên từ thông, rồi kiểm tra dấu ε và I đổi theo định luật Lenz. Đối chiếu các đại lượng quan sát được với $ε = −N\,dΦ/dt$ .
Kiểm tra suất điện động cảm ứng
Giữ chiều chuyển động, thay đổi tốc độ nam châm rồi số vòng N. Ghi số chỉ của ε và so sánh với quan hệ $\varepsilon = -N\,d\Phi/dt$ ; tốc độ biến thiên từ thông lớn hơn tạo độ lớn suất điện động lớn hơn.
Đối chiếu dấu theo định luật Lenz
Đảo cực nam châm hoặc đổi chiều chuyển động, rồi so sánh dấu của ε và I trên đồng hồ. Ghi lại chiều biến thiên từ thông và giải thích vì sao dòng cảm ứng chống lại biến thiên gây ra nó. Đối chiếu các đại lượng quan sát được với $ε = −N\,dΦ/dt$ .

Mô phỏng

Lịch sử thí nghiệm

Michael Faraday, nhà thực nghiệm Anh, phát hiện cảm ứng điện từ năm 1831 khi nhận thấy dòng điện xuất hiện trong cuộn dây lúc từ trường biến đổi. Ông khảo sát nam châm chuyển động, cuộn dây và các mạch điện, rồi phát triển cảm nhận về “đường sức” để mô tả trường. Joseph Henry độc lập phát hiện hiện tượng cảm ứng gần cùng thời kỳ; kết quả của họ mở đường cho máy phát điện. Faraday nhận ra suất điện động cảm ứng phụ thuộc tốc độ biến đổi từ thông qua mạch. Heinrich Lenz phát biểu năm 1834 rằng chiều dòng cảm ứng luôn chống lại sự biến đổi gây ra nó, thể hiện dấu âm trong định luật Faraday–Lenz. Với cuộn N vòng, ε = −N dΦ/dt; dấu phụ thuộc quy ước chiều pháp tuyến và chiều dòng, không chỉ là hướng chuyển động của nam châm.

Nhà vật lý liên quan

Michael Faraday Heinrich Lenz Joseph Henry

Chủ đề liên quan trong thư viện

Cảm ứng điện từ, định luật Faraday–Lenz