Ứng Dụng Hiện Tượng Cảm Ứng Điện Từ
Máy biến áp với công thức $\dfrac{U_1}{U_2} = \dfrac{N_1}{N_2}$, truyền tải điện năng, sạc điện thoại không dây và đàn ghi ta điện
▸ Cấu tạo
| Bộ phận | Chức năng |
|---|---|
| Lõi biến áp | Ghép từ các lá thép mỏng cách điện → dẫn từ thông, giảm hao phí |
| Cuộn sơ cấp ($N_1$ vòng) | Nối với nguồn điện xoay chiều, nhận điện áp $u_1$ |
| Cuộn thứ cấp ($N_2$ vòng) | Nối với tải tiêu thụ, cung cấp điện áp $u_2$ |
▸ Nguyên tắc hoạt động
Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: điện áp xoay chiều $u_1$ ở cuộn sơ cấp tạo ra từ thông biến thiên trong lõi; từ thông này qua cuộn thứ cấp làm xuất hiện suất điện động cảm ứng, sinh ra điện áp $u_2$.
▸ Công thức điện áp
với $k = \dfrac{N_1}{N_2}$ là tỉ số biến áp.
▸ Công thức dòng điện (máy lí tưởng)
Máy lí tưởng có công suất vào bằng công suất ra: $U_1 I_1 = U_2 I_2$, suy ra:
▸ Phân loại
| Loại máy | Số vòng | Điện áp | Dòng điện |
|---|---|---|---|
| Tăng áp | $N_2 > N_1$ | $U_2 > U_1$ | $I_2 < I_1$ |
| Hạ áp | $N_2 < N_1$ | $U_2 < U_1$ | $I_2 > I_1$ |
▸ Hiệu suất
(nhân với 100% để ra phần trăm). Máy biến áp thực tế có hiệu suất rất cao, thường 95% – 99%.
Khi truyền tải công suất điện $P$ trên đường dây có điện trở $R$ với điện áp $U$, công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây là:
▸ Quy trình truyền tải
Nhà máy điện → máy tăng áp → đường dây cao thế → máy hạ áp → hộ tiêu thụ.
▸ Một số ứng dụng khác của máy biến áp
| Ứng dụng | Mô tả |
|---|---|
| Hàn điện | Máy hạ áp tạo dòng điện cường độ lớn |
| Adapter / sạc điện | Hạ áp từ 220 V xuống điện áp thấp |
| Nấu chảy kim loại | Tạo dòng điện lớn để toả nhiệt |
Sạc điện thoại không dây hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, tương tự máy biến áp.
| Bộ phận | Vai trò |
|---|---|
| Cuộn dây trong đế sạc | Đóng vai trò cuộn sơ cấp, nối với nguồn điện xoay chiều |
| Cuộn dây trong điện thoại | Đóng vai trò cuộn thứ cấp, nhận năng lượng để sạc pin |
▸ Quá trình hoạt động
- Dòng điện xoay chiều qua cuộn dây trong đế sạc → tạo từ trường biến thiên.
- Đặt điện thoại lên đế → hai cuộn dây nằm gần nhau → từ thông biến thiên qua cuộn dây trong điện thoại.
- Sinh ra suất điện động cảm ứng → dòng điện cảm ứng được chỉnh lưu để sạc pin.
▸ Cấu tạo cuộn cảm ứng (pickup)
| Bộ phận | Chức năng |
|---|---|
| Nam châm vĩnh cửu nhỏ | Làm nhiễm từ dây đàn |
| Cuộn dây quấn quanh nam châm | Nơi sinh ra suất điện động cảm ứng |
| Dây đàn bằng thép | Dao động tạo từ trường biến thiên |
▸ Nguyên tắc hoạt động
- Nam châm làm nhiễm từ dây đàn bằng thép → dây đàn trở thành nam châm nhỏ.
- Khi gảy đàn, dây đàn dao động → từ trường của nó biến thiên → từ thông qua cuộn dây biến thiên.
- Theo định luật Faraday, sinh ra suất điện động cảm ứng → tín hiệu điện được khuếch đại và phát ra loa.
- Tần số dao động của dây → độ cao của âm; biên độ dao động → độ to của âm.
| Ứng dụng | Nguyên lí |
|---|---|
| Hãm phanh điện từ | Đĩa kim loại quay trong từ trường sinh ra dòng Foucault tạo lực cản → hãm chuyển động (phanh xe tải, công tơ điện) |
| Đinamô xe đạp | Bánh xe quay → nam châm quay → từ thông qua cuộn dây biến thiên → sinh dòng điện thắp sáng đèn |
| Bếp từ | Cuộn dây tạo từ trường biến thiên tần số cao → dòng Foucault trong đáy nồi tỏa nhiệt làm chín thức ăn |
▸ Công thức cần nhớ
| Công thức | Ý nghĩa |
|---|---|
| $\dfrac{U_1}{U_2} = \dfrac{N_1}{N_2}$ | Tỉ số điện áp = tỉ số số vòng |
| $\dfrac{I_1}{I_2} = \dfrac{N_2}{N_1}$ | Tỉ số dòng điện (nghịch đảo, máy lí tưởng) |
| $H = \dfrac{U_2 I_2}{U_1 I_1}$ | Hiệu suất máy biến áp |
| $P_{hp} = \dfrac{P^2 R}{U^2}$ | Công suất hao phí khi truyền tải |
▸ Lỗi sai thường gặp
| ❌ Sai | ✅ Đúng |
|---|---|
| Máy biến áp dùng được với dòng một chiều | Chỉ dùng với dòng điện xoay chiều |
| $\dfrac{I_1}{I_2} = \dfrac{N_1}{N_2}$ | $\dfrac{I_1}{I_2} = \dfrac{N_2}{N_1}$ (nghịch đảo) |
| Dây đàn ghi ta điện làm bằng nylon | Phải làm bằng thép (vật liệu từ tính) |
| Đàn ghi ta điện cần hộp cộng hưởng | Không cần hộp cộng hưởng |
Sơ đồ tư duy, bảng công thức máy biến áp, truyền tải điện năng, các mẹo và lỗi sai thường gặp.
Đã nắm vững lý thuyết, các em chuyển sang tab Bài Tập để luyện 20 câu bám sát SGK nhé!
Cùng luyện Bài 18 – Ứng dụng cảm ứng điện từ!
20 câu: 17 trắc nghiệm · 1 đúng/sai · 2 tự luận
Tuyệt vời!

Thầy Phạm Trần Quốc Anh
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Vật Lý THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Vật lý, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Lê Quí Đôn
