Từ thông là một hiện tượng Vật lý đặc biệt được tìm ra bởi nhà khoa học Michael Faraday. Vậy thì từ thông là gì? Hãy cùng chúng tôi khám phá rõ hơn về hiện tượng này trong bài viết tổng hợp sau đây.
Định nghĩa từ thông là gì?
Theo định nghĩa từ thông là gì Vật lý 11 thì từ thông hay còn được gọi là thông lượng từ trường, là một đại lượng đặc biệt được dùng để đo lượng từ trường đi qua một diện tích được giới hạn bởi một vòng dây kín, khít.
Từ thông được ký hiệu bằng ký tự đặc biệt Φ (đọc là “phi”). Và Φ cũng chính là chữ cái số 21 trong bảng chữ cái tiếng Hy Lạp.
Mật độ từ thông là gì?
Mật độ từ thông là đại lượng được dùng để đo lường mức độ từ thông trên một đơn vị diện tích đo vuông góc với hướng của từ thông. Mật độ từ thông được ký hiệu là chữ B và có quan hệ tỉ lệ với từ trường (hay từ thông) được biểu diễn bằng kí hiệu μH.
Đơn vị của từ thông là gì?
Dựa vào quy chuẩn khác nhau mà từ thông cũng sẽ có các đơn vị khác nhau. Trong hệ tiêu chuẩn SI thì đơn vị của từ thông chính là Weber (viết tắt là Wb), đọc là “vê be”. Còn xét theo hệ tiêu chuẩn CGS thì đơn vị của từ thông là Maxwell.
Công thức tính từ thông là gì?
Công thức để tính từ thông có dạng như sau: Φ = N x B x S x cosα.
Trong đó:
- Φ chính là ký hiệu của từ thông (có đơn vị là Weber – Wb).
- N là số vòng dây xuất hiện trong mạch (đơn vị là vòng).
- B là cường độ của từ trường (đơn vị là Tesla – T).
- S chính là diện tích của vòng dây (đơn vị là mét vuông – m^2)
- α ở đây là góc giữa hướng từ trường và diện tích (đơn vị chính là radian – rad).
Công thức trên đã cho thấy rằng từ thông sẽ phụ thuộc vào cả bốn yếu tố là số vòng dây (N), cường độ của từ trường (B), diện tích của vòng dây (S) và góc tạo được giữa hướng từ trường và diện tích (α). Bạn cũng có thể thay đổi bất cứ yếu tố nào trong công thức trên để tính toán từ thông.
Ví dụ: Nếu bạn đang có 5 vòng cuộn (N = 5), mật độ của từ trường là 0.5 T (B = 0.5 T), diện tích của bề mặt là 0.2 m2 (S = 0.2 m2) và góc α được tạo thành là 30 độ thì bạn có thể tính toán được giá trị của từ thông bằng cách thay các giá trị này vào biểu thức tính từ thông nói trên: Φ = 5 x 0.5 x 0.2 x cos(30°) = 0.5 Wb.
Từ thông có ứng dụng như thế nào trong cuộc sống hàng ngày?
Trong sinh hoạt hàng ngày
- Bếp từ
Bếp từ có thể vận hành được là nhờ vào nguyên lý của hiện tượng từ thông. Bếp từ được cấu tạo bởi một cuộn dây đặt bên dưới một vật liệu cách nhiệt, thường là bằng gốm thủy tinh.
Cuộn dây này có từ trường biến thiên tần số cao nên có thể thay đổi được. Khi cắm điện bếp từ, một dòng điện xoay chiều truyền qua cuộn dây đồng và sinh ra từ trường biến thiên. Khi chúng ta đặt nồi lên bếp, đáy nồi sẽ bị nhiễm từ và sinh ra dòng điện Fu-cô, tạo nên hiệu ứng tỏa nhiệt và làm nóng đáy nồi.
- Quạt điện
Quạt điện cũng là một ví dụ điển hình cho việc hoạt động dựa trên nguyên lý của hiện tượng từ thông. Trong đó, dòng điện biến đổi thành từ trường và làm quay động cơ và các cánh quạt.
Trong sản xuất công nghiệp
- Sản xuất và chế tạo máy phát điện
Máy phát điện được cấu tạo bởi các dây dẫn điện được quấn trên một lõi sắt và nam châm vĩnh cửu. Dòng điện Fu-cô chạy khi trong kim loại sẽ chuyển hóa cơ năng thành năng lượng của dòng điện. Nguồn cơ năng sơ cấp là động cơ của tua bin hơi, tua bin nước và tua bin gió; động cơ đốt trong và các nguồn cơ năng khác.
- Máy biến dòng
Đây là thiết bị chuyên dùng để biến đổi dòng điện có giá trị cao thành dòng chuẩn 5A hoặc 10A, có tác dụng là tránh tình trạng chập cháy hoặc sự tăng giảm đột ngột của dòng điện gây hư hỏng các thiết bị.
- Máy biến điện
Đây là thiết bị được dùng để thay đổi năng lượng điện xoay chiều ở một cấp điện áp sang một cấp khác thông qua hoạt động của từ trường. Đây là một ứng dụng quan trọng của từ thông và cảm ứng điện từ.
Ngoài những ứng dụng nêu trên thì từ thông hoặc cảm ứng điện từ còn được ứng dụng trong rất nhiều loại động cơ điện khác.
Có thể bạn quan tâm:
Từ trường là gì? Tính chất, cách nhận biết và ứng dụng của từ trường
Lý thuyết: Điện trường là gì? Điện trường và từ trường khác nhau ở đâu?
Một số bài tập liên quan đến từ thông, biến từ thông (có giải)
Bài tập 1: Một vòng dây phẳng có giới hạn diện tích 5cm2 được đặt trong từ trường đều với cảm ứng từ B = 0,1 T. Mặt phẳng của vòng dây làm thành với B
một góc 30 độ. Hãy tính từ thông qua diện tích nói trên.
Lời giải:
α = (n, B) = 60 độ → Φ = N x B x S x cos α = 25.10^-6 Wb.
Bài tập 2: Một khung dây được đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0.06 T sao cho mặt phẳng của khung dây vuông góc với các đường sức từ. Từ thông khi đi qua khung dây là 1,2.10^-5 (Wb). Hãy tính bán kính của vòng dây.
Lời giải:
α = (n, B) = 0 độ → Φ = N x B x S x cos α = 0.06 x π x R2 x cosα => R = 8 x 10^-3 (m).
Bài tập 3: Một khung dây hình vuông có cạnh 5 cm được đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 8.10^-4 T. Từ thông khi đi qua hình vuông này bằng 10^-6 Wb. Hãy tính góc hợp giữa véc tơ cảm ứng từ với véc tơ pháp tuyến của hình vuông đó.
Lời giải:
Ta có: Φ = N x B x S x cos α => cos α = 0,5 => α = 60 độ.
Thông qua bài viết từ thông là gì, muahangdambao.com hy vọng quý bạn đọc đã có được những thông tin cơ bản về khái niệm, đơn vị tính và công thức để tính từ thông. Từ đó, thấy được từ thông, cảm ứng điện từ đã được vận dụng phổ biến như thế nào trong quá trình tạo thành các động cơ điện.
