Dòng điện cảm ứng là gì? Chiều và ứng dụng của dòng điện cảm ứng

Dòng điện cảm ứng là một trong những hiện tượng có vai trò cực kỳ quan trọng trong đời sống con người. Hiện tượng này được nghiên cứu và ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác nhau phục vụ cho đời sống con người. Vậy dòng điện cảm ứng là gì, nó được sinh ra từ đâu và có ứng dụng như thế nào, tất cả những câu hỏi này chúng ta hãy cùng nghiên cứu và tham khảo tại bài viết dưới đây nhé!
Tìm hiểu về dòng điện cảm ứng trong mạch kín có chiều
Tìm hiểu về dòng điện cảm ứng trong mạch kín có chiều

Dòng điện cảm ứng là gì?

Dòng điện cảm ứng là một hiện tượng thuộc loại cảm ứng điện từ. Hiện tượng này xảy ra khi một dòng điện được sinh ra trong mạch dẫn kín được đặt trong môi trường từ trường. 

Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín khi có từ thông đi qua. Trong một dây dẫn kín đặt trong từ trường khi từ thông gửi qua khung dây bị biến thiên và có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông đã sinh ra nó. Điều này đã được nhà Vật lý, Hóa học người Anh – Michael Faraday khám phá qua một nghiên cứu năm 1831, cụ thể như sau:

Dòng điện cảm ứng xuất hiện khi nào?
Dòng điện cảm ứng xuất hiện khi nào?

Xem thêm: Kiến thức Vật Lý tổng hợp: Điện trở suất là gì? 

Ông sử dụng một cuộn dây, sau đó mắc nối tiếp nó với một điện kế ( được ký hiệu là G) và tạo thành một mạch kín. Bên trong cuộn dây ông đặt một nam châm với hai cực âm (-), dương (+). Sau đó, ông nhận thấy có một dòng điện được sản sinh ra trong mạch kín và dòng điện này chính là dòng điện cảm ứng điện từ. Tiếp tục nghiên cứu và thực hiện các tương tác lên nam châm thì ông nhận thấy:

Sơ đồ thí nghiệm nghiên cứu dòng điện cảm ứng của Faraday
Sơ đồ thí nghiệm nghiên cứu dòng điện cảm ứng của Faraday
  • Dòng điện cảm ứng sẽ có chiều ngược lại khi ông rút nam châm ra khỏi cuộn dây.
  • Khi ông di chuyển cục nam châm càng nhanh thì cường độ của dòng điện cảm ứng càng lớn.
  • Dòng điện cảm ứng sẽ bằng 0 khi ông giữ cho thanh nam châm đứng yên.
  • Tiếp tục, khi ông đưa ống dây có dòng điện chạy qua để thay thế cho cục nam châm và tiến hành các thí nghiệm tương tự thì ông cũng thu lại được những kết quả tương tự.

Từ những thí nghiệm trên thì ông đã đưa ra những kết luận như sau:

  • Dòng điện cảm ứng điện từ được sinh ra trong mạch điện là do có từ thông đi qua mạch kín và nó thay đổi theo thời gian.
  • Dòng điện cảm ứng chỉ được sinh ra và tồn tại trong khoảng thời gian mà có từ thông đi qua mạch kín biến đổi.
  • Tốc độ biến đổi của từ thông sẽ tỉ lệ thuận với cường độ của dòng điện cảm ứng.
  • Từ thông đi qua mạch tăng hay giảm sẽ có những ảnh hưởng trực tiếp đến chiều của dòng điện.

Tính chất của dòng điện cảm ứng

Khi từ thông biến đổi theo thời gian tại một mạch kín thì trong mạch sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng và nó chỉ tồn tại trong thời gian mà từ thông biến đổi. Chiều của dòng điện phụ thuộc rất nhiều vào sự tăng giảm của từ thông gửi qua mạch. 

Với vòng tròn từ

Vơi vòng tròn từ của N vòng quấn

Xác định chiều của dòng điện cảm ứng

Đồng thời với những nghiên cứu và kết luận của nhà Vật Lý Michael Faraday thì nhà Vật Lý học Heinrich Lenz cũng nghiên cứu về hiện tượng cảm ứng điện từ. Sau đó, ông đã phát minh ra định luật Lenz (lấy từ trên của Ông) một cách tổng quát giúp con người xác định được chiều của dòng điện cảm ứng.

Từ thông biến thiên là gì?
Từ thông biến thiên là gì?

Xem thêm: Kiến thức Vật Lý: Điện trở, điện trở của dây dẫn là gì?

Cụ thể, định luật Lenz được phát biểu như sau: 

Chiều của dòng điện cảm ứng trong dây dẫn được sinh ra bởi sự biến thiên của từ trường tuân theo định luật cảm ứng Faraday thì sẽ tạo ra một từ trường chống lại sự biến thiên từ thông đã sinh ra nó. 

Dòng điện cảm ứng phải có chiều sao cho từ trường mà nó đã sinh ra có tác dụng chống lại các nguyên nhân đã sinh ra nó. 

Công thức của định luật Lenz

Định luật Lenz được biểu thị bởi dấu âm trong định luật cảm ứng Faraday

Trong đó:

  • ∈: Là cảm ứng điện từ
  • ΔΦ: Là biến thiên từ thông ( nó có dấu âm ở đằng trước để xác định chiều của dòng điện cảm ứng)
  • Δt: Là khoảng thời gian, dấu trừ biểu thị cho định luật Lenz.

Ứng dụng của định luật cảm ứng điện từ trong đời sống

Định luật cảm ứng điện từ được coi là một phát minh lớn trong lĩnh vực ứng dụng khoa học kỹ thuật. Nhờ có những nghiên cứu về định luật cảm ứng điện từ, định luật Lenz và Faraday mà việc ứng dụng, nghiên cứu và sản xuất các lĩnh vực của đời sống trở nên thuận tiện và phát triển hơn. Hiện tượng cảm ứng điện từ đã được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau như: sản xuất các thiết bị gia dụng, trong công nghiệp, trong y học và trong cả giao thông,… Cụ thể:

Thiết bị gia dụng

Trong lĩnh vực sản xuất thiết bị gia dụng thì điện từ là nguyên tắc làm việc cơ bản của rất nhiều thiết bị như: bếp từ, điều hòa, đèn hay các thiết bị nhà bếp khác,…

  • Bếp từ
Ứng dụng dòng điện cảm ứng từ vào trong bếp từ
Ứng dụng dòng điện cảm ứng từ vào trong bếp từ

Bếp từ sử dụng định luật cảm ứng từ và làm nóng nồi để nấu thay vì dẫn nhiệt từ lửa hay các bộ phận làm nóng bằng điện khác. Do dòng điện cảm ứng trực tiếp làm nóng các dụng cụ nấu, nên nhiệt độ có thể tăng lên rất nhanh.

Bên trong bếp từ, một cuộn dây đồng sẽ được đặt dưới một vật liệu cách nhiệt ( thường là mặt bếp thủy tinh hoặc gốm) và một dòng điện xoay chiều được truyền qua cuộn dây đồng này. 

Khi từ trường dao động và tạo ra một từ thông liên tục từ hóa trong nổi thì lúc này nồi đóng vai trò như một lõi từ của máy biến áp. Điều này tạo ra dòng điện Fu-cô lớn, nồi nấu chịu tác dụng của lực hãm điện từ gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun-Lenxơ và làm nóng đáy nồi giúp thức ăn bên trong chín hơn.

  • Đèn huỳnh quang
Hiện tượng cảm ứng điện từ được ứng dụng trong đèn huỳnh quang
Hiện tượng cảm ứng điện từ được ứng dụng trong đèn huỳnh quang

Chấn lưu sử dụng trong đèn huỳnh quang hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ. Tại thời điểm người dùng bật đèn thì chấn lưu sẽ tạo ra một điện áp cao trên 2 đầu đen rồi phóng điện qua đèn.

Dòng điện được phóng qua đèn tạo thành các ion tác động lên bột huỳnh quang làm bột huỳnh quang phát sáng.

  • Máy phát điện

Máy phát điện sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra nguồn điện. Cốt lõi của các bộ phận bên trong máy phát điện là một cuộn dây trong từ trường. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện này chính là cuộn dây điện sẽ được quay trong từ trường với tốc độ không đổi và nó tạo ra điện xoay chiều. 

  • Quạt điện
Hầu hết các thiết bị làm mát đều hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ 
Hầu hết các thiết bị làm mát đều hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ

Quạt điện cũng những các thiết bị có hệ thống làm mát khác sử dụng động cơ điện mà các động cơ này cũng hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Trong bất kỳ thiết bị điện nào thì động cơ điện hoạt động bởi từ trường cũng đều được tạo ra bởi dòng điện theo định lý Lenxo. Những động cơ này chỉ khác nhau dựa trên ứng dụng và kích thước. 

Trong y học

Ứng dụng đa dạng trong y học tiên tiến 
Ứng dụng đa dạng trong y học tiên tiến

Trong y học ngày nay thì trường điện từ có một vai trò cực kỳ quan trọng trong tất cả các thiết bị y tế tiên tiến. Ví dụ như: các phương pháp điều trị tăng thân nhiệt cho bệnh nhân ung thư, cấy ghép và chụp cộng hưởng từ (MRI).

Bên cạnh các lĩnh vực được kể ra trên đây thì định luật dòng điện cảm ứng điện từ còn có vai trò quan trọng cũng như ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực trong đời sống như: công nghiệp, không gian,… 

Như vậy dựa vào các thông tin đã chia sẻ của bài viết trên đây chắc hẳn bạn đọc cũng đã tìm được câu trả lời cho câu hỏi dòng điện cảm ứng là gì và nơi tạo ra dòng điện cảm ứng rồi chứ. Hy vọng qua các chia sẻ chi tiết trên bạn đọc sẽ có thêm nhiều kiến thức bổ ích phục vụ trong học tập và cuộc sống.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *