Đơn vị của từ thông là gì? Ý nghĩa của từ thông là gì?

1. Từ thông là gì? Đơn vị của từ thông? Ký hiệu từ thông:

Từ thông là hiện tượng vật lý được tìm ra bởi nhà vật lý học người Anh – Michael Faraday. Từ thông còn có tên gọi khác là thông lượng từ trường, đây là đại lượng đo lượng từ trường qua diện tích được giới hạn bởi vòng dây kín.

Ký hiệu: Từ thông thường được ký hiệu bằng chữ cái Hy Lạp là Phi hoặc Phi hậu tố B: Φ hoặc Φ B

Từ thông sở hữu đặc điểm tính chất như sau: 

– Từ thông luôn tạo thành vòng khép kín

– Từ thông luôn được bắt đầu từ cực bắc và kết thúc ở cực nam.

– Từ thông không bao giờ cắt nhau.

– Các đường sức từ song song với nhau, cùng chiều thì sẽ đẩy nhau.

Đơn vị:

Tùy vào hệ quy chuẩn khác nhau mà từ thông sẽ có các đơn vị khác nhau, cụ thể như sau:

– Trong hệ tiêu chuẩn SI, từ thông có đơn vị là Weber (viết tắt là Wb), đọc là “vê be”.

– Theo hệ tiêu chuẩn CGS, từ thông có đơn vị là Maxwell.

Mật độ từ thông:

Mật độ từ thông là đại lượng của từ thông trên một đơn vị diện tích đo vuông góc với hướng từ thông. B = μH là mối quan hệ giữa Mật độ từ thông B và Từ trường (H). Nó được biểu thị bằng Weber trên một mét vuông, bằng Tesla [T]. Số đường sức từ xuyên qua đơn vị diện tích được giữ bình thường đối với hướng của đường sức.

2. Công thức tính từ thông:

– Công thức từ thông qua khung dây

Ta có công thức tính từ thông qua khung dây như sau: Φ = N.B.S.cosα

Trong đó:

+ Φ: từ thông sinh ra bởi hiện tượng cảm ứng điện từ

+ N: tổng số vòng dây được tạo thành khung dây

+ B: là các dòng cảm ứng từ

+ S: là diện tích

+ α: là góc được tạo bởi 2 vectơ pháp tuyến của cảm ứng từ với khung dây.

– Từ thông qua một diện tích S đặt trong từ trường đều là: 

F = B.S.cosα

Trong đó: 

+ Φ là từ thông;

+ B là cảm ứng từ, có đơn vị tesla (T);

+ S là diện tích mặt kín C, có đơn vị m²;

+ α là góc giữa pháp tuyến và  .

Nếu đặt khung dây có N vòng thì từ thông qua khung dây là:

Φ = N.B.S.cosa

– Trong hệ SI, đơn vị của từ thông là vêbe, kí hiệu là Wb. 

1Wb = 1T.1m².

– Lưu ý: Từ thông là đại lượng đại số. Dấu của từ thông phụ thuộc vào việc chọn chiều của vecto .

Nếu α là góc nhọn (0 < α  < 90⁰) thì từ thông Φ >0.

Nếu α là góc tù (90⁰ < α  < 180⁰) thì từ thông Φ < 0.

Nếu α = 90⁰ thì Φ = 0

Nếu α = 0 thì Φ = B.S

Từ công thức từ thông, ta suy ra công thức xác định B hoặc S, hoặc α.

– Công thức tính từ thông cực đại

Từ thông cực đại sinh ra khi góc α là 0º độ hoặc 180º. Lúc này cảm ứng điện từ và từ trường tiết diện S chạy song song với nhau, không tạo ra góc.

Ta có công thức để tính từ thông cực đại như sau: Φmax = B.S

– Công thức từ thông cực tiểu

Từ thông cực tiểu là từ thông không sinh ra khi góc α = 90 độ và góc n tạo với B một góc vuông.

3. Ý nghĩa của từ thông:

Từ thông có ý nghĩa rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực của đời sống. Người ta đã vận dụng từ thông để ứng dụng trong bếp từu, quạt điện, công nghiệp, …

– Ứng dụng trong đời sống:

Từ thông được ứng dụng rất nhiều ở trong đời sống của chúng ta, cụ thể như:

+ Ứng dụng trong bếp từ:

Khác với các loại bếp thông thường khác được làm nóng bằng lửa hoặc điện, bếp từ hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Khi chúng ta cắm bếp từ, dòng điện xoay chiều sẽ đi qua cuộn dây đồng, tạo ra từ trường dao động trên cuộn dây.

Khi đặt nồi lên bếp, đáy nồi sẽ bị nhiễm từ và sinh ra dòng điện Fu – Co -> gây ra phản ứng tỏa nhiệt Jun – Lenx làm nóng đáy nồi và thức ăn.

+ Quạt điện

Đối với các thiết bị làm mát nói riêng và quạt nói chung đều hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Theo đó, dòng điện được chuyển thành từ trường làm quay động cơ và rôto.

– Ứng dụng trong công nghiệp:

Trong công nghiệp từ thông cũng được ứng dụng rất nhiều, cụ thể như:

+ Tạo dòng điện xoay chiều trong sản xuất máy phát điện: Dòng Fuco chạy trong kim loại giúp chuyển hóa cơ năng thành điện năng. Cơ năng sơ cấp là tua bin gió, tua bin nước, tua bin hơi nước, cùng với động cơ đốt trong và các nguồn năng lượng cơ học khác.

+ Máy biến áp: Ứng dụng cảm ứng điện tử để biến đổi dòng điện xoay chiều. Máy biến áp giúp thay đổi năng lượng điện xoay chiều ở cấp điện áp này sang cấp điện áp khác thông qua từ trường. Thiết bị giúp giảm thiểu tổn thất điện năng trên đường dây truyền tải. Trong điện gia dụng, thiết bị giúp giảm điện áp xuống 220V để phù hợp với các thiết bị gia dụng.

+ Máy biến dòng: thiết bị này chuyên dùng để chuyển đổi dòng điện từ giá trị cao sang dòng tiêu chuẩn 5A và 10A.

+ Đồng hồ đo lưu lượng điện từ: suất điện động cảm ứng sinh ra trong ống sẽ tỉ lệ thuận với vận tốc của chất lỏng chảy theo định luật Faraday. Khi tính suất điện động này sẽ biết được vận tốc của chất lỏng chảy trong ống.

4. Sự khác biệt giữa Từ thông và từ trường, dòng điện: 

Sự khác biệt giữa từ thông và từ trường:

Sự khác biệt giữa từ thông và dòng điện:

5. Bài tập vận dụng và lời giải:

Bài 1. Một vòng dây phẳng giới hạn diện tích 5 cm² đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 0,1 T. Mặt phẳng vòng dây làm thành với vecto $\overrightarrow{B}$ một góc 30^o. Tính từ thông qua diện tích trên.

Lời giải:

α = (n→,B→)”>(→n,→B)= 60o

Φ = N.BS.cos α = 25.10^-6 Wb.

Bài 2: Một khung dây hình chữ nhật kích thước 3 (cm) x 4 (cm) đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10^-4 (T). Vectơ cảm ứng từ hợp với pháp tuyến của mặt phẳng khung một góc 30⁰. Từ thông qua hình chữ nhật đó là bao nhiêu?

Lời giải:

Diện tích khung dây hình chữ nhật là : 

S = a.b = 0,03.0,04 = 12.10^-4 (m²)

Từ thông qua khung dây là:

Φ = BScosa = 5.10^-4.12.10^-4.cos30⁰ = 52.10^-8 (Wb)

Bài 3: Một khung dây hình vuông cạnh 5 (cm), đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B= 4.10^-4 (T). Từ thông qua hình vuông đó bằng 10^-6 (Wb). Góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ và vectơ pháp tuyến với hình vuông đó là bao nhiêu?

Lời giải:

Diện tích khung dây là S = a.a = 0,05.0,05 = 25.10^-4 (m²)

Áp dụng công thức từ thông:

Đáp án: α = 0⁰