Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng vật lý rất nổi tiếng và được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực đời sống, đặc biệt là ngành kỹ thuật. Vậy hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? Ứng dụng của cảm ứng điện tử ra sao? Các bạn hãy cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!
Trước tiên, để tìm hiểu được hiện tượng cảm ứng điện từ là gì, chúng ta hãy cùng tìm hiểu qua về từ thông để có cái nhìn rõ ràng nhất về hiện tượng vật lý này. Vậy từ thông là gì? Từ thông được hiểu là số đường sức từ đi qua một bề mặt kín hay từ thông chính là một phép đo tổng từ trường đi qua một diện tích bề mặt kín. Từ đó, chúng ta có thể hiểu ý nghĩa của từ thông như sau: “Từ thông đi qua một diện tích bề mặt bằng số đường sức từ đi qua diện tích được đặt vuông góc với đường sức từ”.
Cảm ứng điện từ là gì?
Cảm ứng điện từ là hiện tượng hình thành một điện áp hay gọi là suất điện động trên một vật dẫn bất kỳ, tuy nhiên, vật dẫn phải được đặt trong một từ trường biến thiên. Như thí nghiệm của nhà khoa học Faraday vào năm 1831 đã chứng minh được rằng từ trường có thể sinh ra được dòng điện. Hay hiểu theo một cách khác, khi từ thông được đi qua một mạch kín biến động thì dòng điện sẽ xuất hiện, dòng điện này là dòng điện cảm ứng. Và hiện tượng làm xuất hiện dòng điện là hiện tượng cảm ứng điện từ.
Những định luật cảm ứng điện từ phổ biến nhất
Hiện tượng cảm ứng điện từ không chỉ có một nhà khoa học Faraday nghiên cứu và cho ra được kết quả, mà có thêm nhà khoa học Len-xơ. Hiện tượng cảm ứng điện từ sẽ có những định luật cảm ứng điện từ liên quan như sau:
– Định luật Faraday: Faraday định nghĩa “Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra được dòng điện cảm ứng tron một mạch điện kín. Suất điện động cảm ứng tỷ lệ thuận với độ biến thiên của từ thông qua mạch điện và tỷ lệ nghịch với thời gian của sự biến thiên từ thông”
– Định luật Len-xơ: Len-xơ nghiên cứu và khẳng định được rằng “Chiều cao của dòng điện cảm ứng sẽ quyết định đến việc từ trường đủ sức chống lại các nguyên nhân sinh ra nó”
– Định luật cơ bản cảm ứng điện từ: Định luật cơ bản được khẳng định “Trong mạch điện sẽ xuất hiện suất điện động cảm ứng khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn tại một mạch điện kín”
Nhận biết dòng điện cảm ứng
Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng hình thành một điện áp hay gọi là suất điện động trên một vật dẫn bất kỳ, tuy nhiên, vật dẫn phải được đặt trong một từ trường biến thiên. Hiện tượng cảm ứng điện từ sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch. Tuy nhiên, không phải ai cũng có thể nắm được cách để nhận biết sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng. Vậy để nhận biết được dòng điện cảm ứng, ta có thể sử dụng những cách phổ biến sau đây:
– Cách sử dụng đơn giản nhất, nhanh chóng nhất và chính xác nhất chính là việc sử dụng Ampe kế để nhận biết được dòng điện cảm ứng.
– Cách thứ hai, chúng ta có thể sử dụng nam châm thử để nhận biết dòng điện cảm ứng, cách này cũng được sử dụng khá phổ biến bởi tính tiện dụng.
– Cách thứ ba, chúng ta có thể sử dụng bóng đèn, đây là cách ít phổ biến hơn hai cách trên trong việc nhận biết dòng điện cảm ứng.
Ứng dụng của cảm ứng điện từ trong đời sống
Cảm ứng điện từ có vai trò rất quan trọng trong đời sống, ứng dụng của hiện tượng này hiện nay đã làm ra được rất nhiều sản phẩm, dịch vụ phục vụ tốt cho người dân. Cụ thể, cảm ứng điện từ được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sau đây:
Lĩnh vực thiết bị gia dụng phục vụ đời sống hàng ngày
Quạt điện:
Quạt điện hay các hệ thống làm mát hiện nay đều có các hệ thống động cơ điện, hệ thống này về bản chất đều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Động cơ điện trong quạt điện và hệ thống làm mát sẽ hoạt động dưới tác động của từ trường. Mà theo nguyên lý lực Lorentz, từ trường lại được tạo ra bởi dòng điện.
Hệ thống bếp từ:
– Hệ thống của bếp từ có chức năng làm nóng bếp từ, làm nóng đồ nấu ăn bằng định luật cảm ứng điện từ thay vì việc làm nóng đồ nấu ăn bằng lửa. Hiện tượng cảm ứng điện từ sẽ giúp nhiệt độ tăng lên một cách nhanh chóng, tiết kiệm được thời gian nấu nướng do dòng điện cảm ứng sẽ tác động trực tiếp lên dụng cụ nấu nướng.
– Theo cấu tạo, bếp từ có thiết kế một cuộn dây đồng đặt dưới một lớp vật liệu cách nhiệt – đó chính là mặt bếp từ. Mà thông thường, mặt bếp từ sẽ được làm bằng vật liệu thủy tinh hoặc gốm sứ. Hoạt động của cuộn dây đồng này sẽ cho phép một dòng điện xoay chiều truyền qua, từ đó truyền nhiệt lên đồ dùng nấu nướng.
– Với hoạt động của từ trường, vật dụng được đặt lên bếp từ sẽ đóng vai trò như một lõi từ trong máy biến áp. Lúc này trong dụng cụ nấu nướng sẽ xuất hiện dòng điện Fu-cô lớn, sau đó chịu tác động của lực hãm điện từ gây ra hiện tượng tỏa nhiệt. Đây là nguyên nhân dẫn đến việc đáy dụng cụ nấu nướng được làm nóng, truyền lên thức ăn và nấu chín đồ ăn.
Đèn huỳnh quang
– Đèn huỳnh quang hiện nay là sản phẩm đèn điện được sử dụng nhiều nhất, phổ biến nhất trong các hộ gia đình, các tòa nhà thương mại. Đèn huỳnh quang còn giúp tiết kiệm năng lượng điện cho các hộ gia đình và quốc gia khi có thiết kế cấu tạo đặc biệt.
– Cấu tạo: Đèn huỳnh quang được cấu tạo có bộ phận chấn lưu, bộ phận này hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ cơ bản. Nguyên lý này tạo ra một điện áp cao tại hai đầu của đèn huỳnh quang, từ đó phóng điện, phát sáng qua bóng đèn.
– Hoạt động: Đèn huỳnh quang hoạt động dựa vào việc dòng điện chạy qua đèn tạo thành lượng ion tác động trực tiếp lên bột huỳnh quang trong đèn, từ đó bột huỳnh quang sẽ phát sáng.
Ứng dụng cảm ứng từ trong lĩnh vực công nghiệp
Hiện tượng cảm ứng điện từ được ứng dụng rộng rãi không chỉ riêng với lĩnh vực thiết bị điện trong cuộc sống mà còn trong cả lĩnh vực công nghiệp. Lĩnh vực công nghiệp vô cùng đa dạng nên hiện tượng cảm ứng điện từ sẽ giúp ích được rất nhiều. Dưới đây là một số ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ phổ biến nhất.
Đo dòng điện AC / DC
Việc đo dòng điện AC sử dụng các biến dòng CT 0-5A hay điện trở shunt cho dòng điện DC khá quen thuộc trong các nhà máy sản xuất. Từ khi công nghệ cảm biến dòng điện ra đời chúng ta không cần dùng các phương pháp gián tiếp nữa mà dùng trực tiếp cảm biến dòng điện dựa trên nguyên lý cảm ứng từ.
Dây điện sẽ đi trực tiếp qua cảm biến đo dòng điện AC/ DC. Thông qua sự biến đổi của từ thông cảm biến sẽ đo được dòng điện đi qua dây dẩn. Từ đó xuất tín hiệu dạng analog 4-20mA hoặc 0-10V về trung tâm để điều khiển.
Bạn có thể xem thêm : biến dòng analog 4-20mA
Máy phát điện
– Nguyên lý hoạt động của máy phát điện chính là sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra được dòng điện. Việc tạo ra được dòng điện bản chất thực sự chính là nhờ cuộn dây được đặt trong từ trường.
– Cuộn dây điện đó khi được đặt trong từ trường với tốc độ nhanh, đều và không đổi thì sẽ tạo ra được dòng điện xoay chiều. Đây được xem là một cách để ứng dụng thành công hiện tượng cảm ứng điện từ.
– Một cách khác để ứng dụng hiện tượng này chính là việc giữ yên cuộn dây thay vì quay cuộn dây trong từ trường. Tuy nhiên, một lưu ý khi sử dụng cách này chính là phải quay nam châm vĩnh cửu xung quanh cuộn dây.
Tàu đệm từ
– Tàu đệm từ là một phương tiện hiện đại, được ứng dụng công nghệ tân tiến bậc nhất hiện nay. Bản chất của tàu đệm từ chính là việc sử dụng nam châm điện thật mạnh để tốc độ tàu đệm được tăng lên nhanh chóng. Hiện nay, tàu đệm từ có thể đạt vận tốc tối đa lên đến 500km/h.
– Nguyên tắc hoạt động: Tàu đệm từ sử dụng nguyên tắc của nam châm là chính. Hệ thống nam châm này sẽ được lắp đặt, thiết lập quanh các đường ray. Lúc này, giữa các đường ray dẫn hướng và nam châm sẽ xuất hiện lực hấp dẫn, lực này có chức năng nâng tàu đệm từ lên và đẩy nhanh tốc độ của tàu.
Lĩnh vực y học
Y học cũng là một trong số lĩnh vực được ứng dụng rộng rãi hiện tượng cảm ứng điện từ. Hiện tượng cảm ứng điện từ này đóng vai trò quan trọng trong việc hoạt động của các thiết bị y tế công nghệ cao. Chúng ta có thể kể đến một số ứng dụng của hiện tượng này trong lĩnh vực y học như phương pháp điều trị tăng thân nhiệt dành riêng cho điều trị bệnh ung thư, phương pháp cấy ghép gan,…. hay chức năng chụp cộng hưởng từ hiện đại. Tất cả những ứng dụng này đều là những phát minh tiên tiến, giúp đỡ các bác sĩ, bệnh nhân trong việc điều trị bệnh tình.
Có thể nói, hiện tượng cảm ứng điện từ được ứng dụng rất rộng rãi với những sản phẩm, phương pháp hữu ích.
Bài viết trên đã cung cấp cho người đọc những thông tin cơ bản nhất về hiện tượng cảm ứng điện từ cũng như những ứng dụng của chúng trong đời sống. Hy vọng những kiến thức này sẽ giúp các bạn có cái nhìn chính xác nhất, ứng dụng được vào đời sống và học tập.
