Giáo trình điện từ học - TS. Lưu Thế Vinh - Chương 9

Sau khi tìm ra tác dụng từ của dòng điện thì một vấn đề đặt ra là : dòng điện sinh ra từ trường, vậy ngược lại nhờ từ trường có sinh ra dòng điện hay không? Faraday đã chứng minh bằng thực nghiệm và sau đó Maxwell đã chứng minh bằng lý thuyết rằng từ trường biến thiên sẽ sinh ra dòng điện (hoặc điện trường).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình điện từ học - TS. Lưu Thế Vinh - Chương 9- 144 - ÑIEÄN TÖØ HOÏC Chöông 9. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ§ 9.1. Hiện tượng cảm ứng điện từ9.1.1. Thí nghieäm Faraday. Sau khi tìm ra taùc duïng töø cuûa doøng ñieän thì moät vaán ñeà ñaët ra laø : doøngñieän sinh ra töø tröôøng, vaäy ngöôïc laïi nhôø töø tröôøng coù sinh ra doøng ñieän haykhoâng? Faraday ñaõ chöùng minh baèng thöïc nghieäm vaø sau ñoù Maxwell ñaõchöùng minh baèng lyù thuyeát raèng töø tröôøng bieán thieân seõ sinh ra doøng ñieän(hoaëc ñieän tröôøng). Trong thí nghieäm cuûa mình Faraday ñaõ söû duïng hai voøng daây ñaët gaànnhau. Moät voøng daây maéc vôùi nguoàn ñieän moät chieàu (goïi laø maïch nguoàn).Voøng thöù 2 noái vôùi moät ñieän keá G (goïi laø maïch thöû) (hình 9-1). Khi thay ñoåicöôøng ñoä doøng ñieän trong maïch nguoàn thì thaáy trong maïch thöû xuaát hieän doøngñieän. Doøng ñieän trong maïch thöû xuaát hieän khoâng phuï thuoäc vaøo caùch ta laømbieán ñoåi doøng trong maïch nguoàn, nhö baèng caùch ñoùng hay ngaét nguoàn hoaëcñieàu chænh bieán trôû trong maïch. Nhö vaäy söï bieán thieân cuûa doøng trong maïchnguoàn ñaõ taïo ra ôû khoâng gian xung quanh moät töø tröôøng bieán thieân, vaø söï bieánthieân cuûa töø tröôøng ñaõ laøm xuaát hieän doøng trong maïch thöû. Hieäu öùng treân cuõng xaûy ra khi ta giöõ nguyeân doøng trong maïch nguoàn vaødi chuyeån vò trí töông ñoái giöõa maïch nguoàn vaø maïch thöû, hoaëc thay theá maïchnguoàn baèng moät thanh nam chaâm vónh cöûu vaø di chuyeån vò trí töông ñoái cuûathanh nam chaâm so vôùi maïch thöû. G R + - Hình 9-1. Thí nghieäm Faraday Löu Theá VinhÑIEÄN TÖØ HOÏC - 145 - Phaân tích caùc keát quaû thí nghieäm ta thaáy raèng: moãi khi töø thoâng göûi quamoät maïch kín thay ñoåi, trong maïch xuaát hieän moät doøng ñieän caûm öùng. Hieäntöôïng treân goïi laø hieän töôïng caûm öùng ñieän töø.9.1.2. Quy taéc Lenx. Trong thí nghieäm cuûa Faraday, söï xuaát hieän doøng caûm öùng trong maïchkhoâng phuï thuoäc vaøo caùch gaây ra söï bieán thieân töø thoâng. Tuy nhieân chieàu cuûadoøng caûm öùng laïi phuï thuoäc chaët cheõ vaøo söï taêng hay giaûm cuûa töø thoâng quamaïch. Lenx ñaõ tìm ra quy taéc toång quaùt ñeå xaùc ñònh chieàu cuûa doøng ñieän caûmöùng, goïi laø quy taéc Lenx: Doøng ñieän caûm öùng phaûi coù chieàu sao cho töø tröôøng do noù sinh ra coù taùcduïng choáng laïi nguyeân nhaân sinh ñaõ ra noù.9.1.3. Suaát ñieän ñoäng caûm öùng. Ñònh luaät Faraday. Maxwell, sau khi phaân tích caùc thí nghieäm cuûa Faraday vaø quy taécLenx, ñaõ trình baøy ñònh luaät cô baûn cuûa hieän töôïng caûm öùng ñieän töø döôùi daïngtoaùn hoïc: dF (9-1) Ec = - dt Trong ñoù Ec laø suaát ñieän ñoäng caûm öùng xuaát hieän trong maïch. Coâng thöùc(9-1) laø daïng toaùn hoïc cuûa ñònh luaät Faraday. Noù cho thaáy trong moïi tröôønghôïp suaát ñieän ñoäng caûm öùng coù giaù trò baèng vaø nguôïc daáu vôùi toác ñoä bieán uu uu rr Ñ òthieân cuûa töø thoâng göûi qua maïch kín. Vì F = B dS , neân: S é r rù d ê uu uu ú dF ò ê B dS ú. (9-1,a) Ec = - =- dt dt ê ú ëS û Phöông trình (9-1,a) cho thaáy ñeå thay ñoåi töø thoâng coù theå thay ñoåi töø uu rtröôøng B hay thay ñoåi dieän tích S. Daáu (-) trong coâng thöùc theå hieän ñònh luaät Lenx.1) Maïch ñöùng yeân trong töø tröôøng bieán thieân theo thôøi gian. Khi cho töø tröôøng B bieán thieân xuyeân qua dieän tích giôùi haïn bôûi moätvoøng daây daãn S, trong voøng daây xuaát hieän moät suaát ñieän ñoäng caûm öùng vaø coùdoøng caûm öùng. Vieäc xuaát hi ...