Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ Hiện tượng cảm ứng điện từ

Một ứng dụng quan trọng của hiện tượng cảm ứng điện từ là tạo ra dòng điện xoay chiều. Thực chất của quá trình này là biến đổi cơ năng thành điện năng.

Sơ đồ thiết bị tạo dòng xoay chiều

Xét một khung dây dẫn gồm nhiều vòng quay trong một từ trường đều ( B → = c o n s t → {\displaystyle {\vec {B}}={\vec {const}}\,} ) với vận tốc góc không đổi ( ω = c o n s t {\displaystyle \omega =const\,} ). Ta sẽ phải tốn một công để làm quay khung và nhận được điện năng của dòng điện cảm ứng chạy trong khung đó. Để dẫn được dòng điện ra ngoài, ta nối 2 đầu dây của khung với 2 hình trụ dẫn cách điện với nhau và cùng gắn với trục quay khung, sau đó dùng 2 chổi than tì vào 2 hình trụ đó để nối khung dây với mạch tiêu thụ ngoài.

Giả sử ban đầu ( t = 0 {\displaystyle t=0\,} ) pháp tuyến n → {\displaystyle {\vec {n}}} của mặt khung tạo với B → {\displaystyle {\vec {B}}} một góc a {\displaystyle a\,} . Như vậy sau thời gian t {\displaystyle t\,} , góc đó thay đổi thành φ = ω t + a {\displaystyle \varphi =\omega t+a\,} . Khi đó từ thông gửi qua khung là:

ϕ m = n B S cos ⁡ ( ω t + a ) {\displaystyle \phi _{m}=nBS\cos({\omega t+a})\,}

Trong đó n {\displaystyle n\,} là tổng số vòng dây của khung, S {\displaystyle S\,} là diện tích khung

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung theo định luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ là:

ξ c = ξ c m a x sin ⁡ ( ω t + a ) {\displaystyle \xi _{c}=\xi _{cmax}\sin({\omega t+a})\,}

Vậy khi cho khung quay đều trong từ trường đều, ta được một suất điện động xoay chiều hình sin, có chu kì là chu kì quay của khung:

T = 2 π   ω {\displaystyle T={2\pi \ \over \omega }\,}