MasterSchool

Vật lý lớp 12 · KNTT · Chương 3

Lý thuyết Vật lí 12 Bài 18: Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ

Chương 3: Từ trường · Kết nối tri thức với cuộc sống

Với tóm tắt lý thuyết Vật Lí 12 Bài 18: Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ sách Kết nối tri thức hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh lớp 12 nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Vật Lí 12.

Lớp

I. Máy biến áp

Hình ảnh minh họa SGK

Cấu tạo: Máy biến áp gồm hai cuộn dây có số vòng khác nhau quấn trên một lõi kín (lõi biến áp - Hình vẽ). Lõi thường làm bằng các lá sắt hoặc thép mỏng pha silicon, ghép cách điện với nhau để giảm hao phí điện năng do dòng điện Foucault (Phu-cô). Các cuộn dây gồm nhiều vòng thường làm bằng đồng, có phủ lớp cách điện. Một trong hai cuộn dây của máy biến áp được nối với nguồn điện xoay chiều, được gọi là cuộn sơ cấp. Cuộn thứ hai được nối với tải tiêu thụ điện năng, được gọi là cuộn thứ cấp.

Nguyên lí hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Điện áp qua máy biến áp thay đổi (tăng áp hoặc hạ áp) trong khi đó tần số của dòng điện không thay đổi.

II. Đàn ghita điện

Hình ảnh minh họa SGK

Đàn ghi ta điện có cấu tạo đặc, không có hộp cộng hưởng (Hình 18.4a). Sở dĩ ta nghe được âm phát ra từ dây đàn là nhờ sáu cuộn dây cảm ứng gắn vào đàn ở bên dưới sáu dây đàn này.

Vì dây đàn bằng thép nên đoạn dây đàn nằm sát ngay bên trên nam châm của cuộn dây cảm ứng được từ hoá, nghĩa là nó trở thành một nam châm có cực từ được mô tả như Hình 18.4b.

Khi từ thông qua cuộn dây (2) thay đổi thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng, biến đổi cả về chiều và cường độ phù hợp với dao động của dây đàn, nghĩa là cùng tần số với dao động của âm. Dòng điện cảm ứng được đưa đến máy tăng âm rồi đến loa làm ta nghe được âm do dây đàn phát ra.

🌟 Em đã học (Ghi nhớ kiến thức trọng tâm)

  • Dòng điện Foucault là dòng điện cảm ứng xoáy sinh ra trong các khối kim loại dẫn điện lớn khi chúng chuyển động trong từ trường hoặc đặt trong từ trường biến thiên.
  • Ứng dụng dòng Foucault: Bếp từ gia nhiệt nhanh chóng không sinh khói bụi, phanh điện từ của tàu cao tốc hãm phanh êm ái không hao mòn cơ học, lò cảm ứng luyện kim.
  • Tác hại của dòng Foucault: Tỏa nhiệt làm nóng lõi thép máy biến áp và động cơ điện gây hao phí năng lượng →\to khắc phục bằng cách ghép lõi từ bằng các lá thép silic mỏng cách điện.
  • Máy biến áp: Thiết bị biến đổi điện áp xoay chiều mà không làm đổi tần số: U1U2≈N1N2\frac{U_1}{U_2} \approx \frac{N_1}{N_2}. Ứng dụng tăng áp để giảm hao phí truyền tải điện năng đi xa: Php=RP2U2cos⁡2φP_{hp} = R \frac{P^2}{U^2 \cos^2\varphi}.

Câu hỏi ôn tập & củng cố bài học

Câu 1: Dòng điện Foucault là gì? Nêu nguyên nhân sinh ra và cách giảm hao phí do dòng Foucault?
Dòng điện Foucault là dòng điện cảm ứng khép kín sinh ra bên trong khối kim loại dẫn điện khi khối kim loại đó chuyển động trong từ trường hoặc đặt trong từ trường biến thiên. Để giảm hao phí nhiệt do dòng Foucault trong lõi thép máy biến áp và động cơ, người ta không đúc lõi thép thành khối đặc mà ghép từ nhiều lá thép kĩ thuật điện mỏng (có pha silic để tăng điện trở suất) được sơn cách điện cách li với nhau, xếp song song với đường sức từ.
Câu 2: Trình bày nguyên lí hoạt động và công thức của máy biến áp lí tưởng?
Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: Dòng điện xoay chiều ở cuộn sơ cấp sinh ra từ thông biến thiên trong lõi thép kín, từ thông này xuyên qua cuộn thứ cấp sinh ra suất điện động cảm ứng xoay chiều. Công thức máy biến áp lí tưởng: U1U2≈E1E2=N1N2=I2I1\frac{U_1}{U_2} \approx \frac{E_1}{E_2} = \frac{N_1}{N_2} = \frac{I_2}{I_1}. Nếu N2>N1N_2 > N_1: máy tăng áp (U2>U1,I2<I1U_2 > U_1, I_2 < I_1); nếu N2<N1N_2 < N_1: máy hạ áp.
Câu 3: Tại sao cần phải tăng điện áp lên rất cao khi truyền tải điện năng đi xa?
Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây có điện trở RR: Php=RI2=RP2U2cos⁡2φP_{hp} = R I^2 = R \frac{P^2}{U^2 \cos^2\varphi}. Công suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương điện áp U2U^2. Do đó, nếu dùng máy biến áp tăng điện áp lên kk lần trước khi truyền tải thì công suất hao phí tỏa nhiệt trên đường dây sẽ giảm đi k2k^2 lần, giúp tiết kiệm chi phí dây dẫn và nâng cao hiệu suất truyền tải.
Câu 4: Nêu nguyên lí làm việc của bếp từ trong đời sống gia đình?
Bên dưới mặt kính bếp từ có một cuộn dây đồng được cấp dòng điện xoay chiều tần số cao (20−50 kHz20 - 50\text{ kHz}), tạo ra từ trường biến thiên tần số cao xuyên qua đáy nồi. Đáy nồi làm bằng kim loại nhiễm từ (sắt, inox) sẽ xuất hiện dòng điện Foucault cực mạnh, làm đáy nồi tự nóng lên trực tiếp để nấu chín thức ăn với hiệu suất nhiệt rất cao (>90%> 90\%), mặt bếp kính không bị nóng trực tiếp.

Đề luyện tập theo bài