I. GIỚI THIỆU VỀ SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG

1. Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì?

Định nghĩa: Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một mạch kín khi từ thông qua mạch đó biến thiên.

Lịch sử phát hiện:

Hiện tượng này được nhà vật lý người Anh Michael Faraday phát hiện vào năm 1831, đánh dấu bước ngoặt quan trọng trong lịch sử vật lý. Đây là phát hiện mở đường cho việc phát minh ra máy phát điện, máy biến áp và vô số ứng dụng trong đời sống.

Thí nghiệm Faraday:

• Cuộn dây kín nối với điện kế
• Khi đưa nam châm lại gần → kim điện kế lệch (có dòng điện)
• Khi nam châm đứng yên → không có dòng điện
• Khi kéo nam châm ra xa → kim lệch ngược chiều

Nguyên nhân: Do xuất hiện suất điện động cảm ứng trong mạch kín khi từ thông qua mạch biến thiên.

2. Suất điện động cảm ứng là gì?

Định nghĩa: Suất điện động cảm ứng là suất điện động xuất hiện trong mạch kín khi từ thông qua mạch đó biến thiên theo thời gian.

Ký hiệu:

• $e_c$ (suất điện động cảm ứng)
• Hoặc $\xi_c$ (xi cảm ứng)

Đơn vị: Vôn (V – Volt)

Vai trò: Suất điện động cảm ứng là nguyên nhân tạo ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín. Không có suất điện động cảm ứng thì không có dòng điện cảm ứng.

Mối liên hệ: $$\text{Từ thông biến thiên} \rightarrow \text{Suất điện động cảm ứng} \rightarrow \text{Dòng điện cảm ứng}$$

3. Các đại lượng liên quan

Lưu ý về đơn vị:

• 1 Weber (Wb) = 1 V.s = 1 T.m²
• 1 Tesla (T) = 1 Wb/m²

II. TỪ THÔNG – KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1. Định nghĩa từ thông

Định nghĩa: Từ thông qua một diện tích S đặt trong từ trường đều $\vec{B}$ là đại lượng đặc trưng cho số đường sức từ xuyên qua diện tích đó.

Công thức:

$$\boxed{\Phi = BS\cos\alpha = \vec{B} \cdot \vec{S}}$$

Trong đó:

• $\Phi$ (phi): từ thông (Wb – Weber)
• $B$: cảm ứng từ (độ mạnh của từ trường) – đơn vị Tesla (T)
• $S$: diện tích bề mặt giới hạn bởi mạch kín (m²)
• $\alpha$: góc giữa véc-tơ cảm ứng từ $\vec{B}$ và véc-tơ pháp tuyến $\vec{n}$ của mặt phẳng

Ý nghĩa vật lý: Từ thông cho biết “lượng từ trường” xuyên qua một diện tích. Càng nhiều đường sức từ xuyên qua thì từ thông càng lớn.

Đơn vị:

• Weber (Wb)
• 1 Wb = 1 T.m² = 1 V.s

2. Trường hợp đặc biệt

a) Mặt phẳng vuông góc với từ trường ($\alpha = 0°$):

Khi $\vec{B} \perp$ mặt phẳng (hay $\vec{B}$ song song với $\vec{n}$):

$$\Phi = BS\cos 0° = BS \times 1 = BS$$

Đây là trường hợp từ thông cực đại.

b) Mặt phẳng song song với từ trường ($\alpha = 90°$):

Khi $\vec{B}$ nằm trong mặt phẳng (hay $\vec{B} \perp \vec{n}$):

$$\Phi = BS\cos 90° = BS \times 0 = 0$$

Đây là trường hợp từ thông bằng không (không có đường sức từ xuyên qua).

c) Cuộn dây có N vòng:

Khi cuộn dây gồm N vòng giống nhau, từ thông tổng:

$$\Phi = NBS\cos\alpha$$

Lý do: Mỗi vòng dây đều có từ thông $BS\cos\alpha$, tổng của N vòng là $N \times BS\cos\alpha$.

3. Sự biến thiên từ thông

Độ biến thiên từ thông:

$$\Delta\Phi = \Phi_2 – \Phi_1$$

Trong đó:

• $\Phi_1$: từ thông ban đầu (thời điểm $t_1$)
• $\Phi_2$: từ thông sau (thời điểm $t_2$)
• $\Delta\Phi$: độ biến thiên (sự thay đổi)

Từ thông có thể thay đổi do:

1) Thay đổi cảm ứng từ B:

• Tăng/giảm cường độ dòng điện trong nam châm điện
• Đưa nam châm lại gần hoặc ra xa khung dây

2) Thay đổi diện tích S:

• Kéo giãn hoặc co lại khung dây
• Thanh dẫn chuyển động trên ray dẫn

3) Thay đổi góc $\alpha$:

• Quay khung dây trong từ trường
• Nguyên lý hoạt động của máy phát điện

4. Ví dụ minh họa

Bài toán: Một khung dây hình vuông có cạnh 10 cm được đặt vuông góc với các đường sức của từ trường đều có cảm ứng từ B = 0.5 T. Tính từ thông qua khung dây.

Lời giải:

Bước 1: Xác định các đại lượng

• Cạnh khung: $a = 10$ cm $= 0.1$ m
• Diện tích: $S = a^2 = (0.1)^2 = 0.01$ m²
• Cảm ứng từ: $B = 0.5$ T
• Góc: $\alpha = 0°$ (vuông góc nghĩa là $\vec{B}$ song song với $\vec{n}$)

Bước 2: Áp dụng công thức $$\Phi = BS\cos\alpha = 0.5 \times 0.01 \times \cos 0°$$ $$= 0.5 \times 0.01 \times 1 = 0.005 \text{ Wb}$$ $$= 5 \times 10^{-3} \text{ Wb}$$

Kết luận: Từ thông qua khung dây là $5 \times 10^{-3}$ Wb hoặc 5 mWb.

III. CÔNG THỨC SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG

1. Định luật Faraday – Công thức cơ bản

Phát biểu định luật Faraday:

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong một mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch đó.

📌 Công thức tổng quát:

$$\boxed{e_c = -\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}}$$

Đối với cuộn dây có N vòng:

$$\boxed{e_c = -N\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}}$$

Trong đó:

• $e_c$: suất điện động cảm ứng (V)
• $N$: số vòng dây
• $\Delta\Phi = \Phi_2 – \Phi_1$: độ biến thiên từ thông (Wb)
• $\Delta t = t_2 – t_1$: khoảng thời gian biến thiên (s)
• Dấu “–“: thể hiện định luật Lenz (chiều của suất điện động chống lại sự biến đổi)

Ý nghĩa vật lý:

Suất điện động cảm ứng tỉ lệ với:

• Số vòng dây N (càng nhiều vòng, $e_c$ càng lớn)
• Tốc độ biến thiên từ thông $\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ (biến đổi càng nhanh, $e_c$ càng lớn)

Lưu ý về dấu âm:

• Trong bài tập thường tính độ lớn $|e_c|$, không quan tâm dấu
• Dấu âm chỉ quan trọng khi xác định chiều dòng điện cảm ứng

2. Các dạng công thức cụ thể

📌 DẠNG A: Thay đổi cảm ứng từ B (S và α không đổi)

Công thức:

$$\boxed{e_c = -NS\cos\alpha \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}}$$

Hoặc viết rõ hơn:

$$e_c = -NS\cos\alpha \cdot \frac{B_2 – B_1}{\Delta t}$$

Khi nào dùng:

• Tăng/giảm dòng điện trong nam châm điện
• Đưa nam châm lại gần/ra xa cuộn dây
• Bật/tắt nguồn điện

Ví dụ 1: Một cuộn dây có 100 vòng, diện tích mỗi vòng S = 0.01 m², đặt vuông góc với từ trường. Từ trường tăng đều từ 0.2 T lên 0.5 T trong thời gian 0.1 s. Tính độ lớn suất điện động cảm ứng.

Lời giải:

Xác định các đại lượng:

• $N = 100$ vòng
• $S = 0.01$ m²
• $\alpha = 0°$ (vuông góc) → $\cos\alpha = 1$
• $B_1 = 0.2$ T, $B_2 = 0.5$ T
• $\Delta B = B_2 – B_1 = 0.5 – 0.2 = 0.3$ T
• $\Delta t = 0.1$ s

Áp dụng công thức: $$|e_c| = NS\cos\alpha \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}$$ $$= 100 \times 0.01 \times 1 \times \frac{0.3}{0.1}$$ $$= 1 \times 3 = 3 \text{ V}$$

Kết luận: Độ lớn suất điện động cảm ứng là 3V.

📌 DẠNG B: Thay đổi diện tích S (B và α không đổi)

Công thức:

$$\boxed{e_c = -NB\cos\alpha \cdot \frac{\Delta S}{\Delta t}}$$

Ứng dụng: Thanh dẫn chuyển động trên ray dẫn trong từ trường.

Trường hợp đặc biệt – Thanh dẫn chuyển động:

Thanh dẫn MN dài $\ell$, chuyển động vuông góc với từ trường $\vec{B}$, với vận tốc $v$:

$$\boxed{e_c = B\ell v}$$

Chứng minh:

• Trong thời gian $\Delta t$, thanh di chuyển được $\Delta x = v \cdot \Delta t$
• Diện tích quét được: $\Delta S = \ell \cdot \Delta x = \ell \cdot v \cdot \Delta t$
• Suất điện động: $e_c = B \cdot \frac{\Delta S}{\Delta t} = B \cdot \frac{\ell v \Delta t}{\Delta t} = B\ell v$

Ví dụ 2: Một thanh dẫn MN dài 0.5 m chuyển động vuông góc với từ trường đều B = 0.4 T, với vận tốc v = 10 m/s. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện giữa hai đầu thanh.

Lời giải:

Áp dụng công thức: $$e_c = B\ell v = 0.4 \times 0.5 \times 10 = 2 \text{ V}$$

Kết luận: Suất điện động cảm ứng là 2V.

📌 DẠNG C: Thay đổi góc α (khung quay trong từ trường)

Công thức tổng quát:

$$e_c = -NBS \cdot \frac{\Delta(\cos\alpha)}{\Delta t}$$

Trường hợp đặc biệt – Khung quay đều:

Khi khung dây quay đều trong từ trường với tốc độ góc $\omega$ không đổi, tại thời điểm $t$:

$$\boxed{e_c = NBS\omega\sin(\omega t)}$$

Hoặc viết dưới dạng:

$$\boxed{e_c = e_0\sin(\omega t)}$$

Trong đó: $$\boxed{e_0 = NBS\omega}$$

là suất điện động cực đại (biên độ).

Công thức liên quan:

• Tốc độ góc: $\omega = 2\pi f$ (rad/s)
• Tần số: $f = \frac{n}{60}$ (Hz), với $n$ là số vòng/phút

Ví dụ 3: Một khung dây có 50 vòng, diện tích mỗi vòng S = 0.02 m², quay đều trong từ trường B = 0.5 T với tần số f = 50 Hz. Tính suất điện động cực đại.

Lời giải:

Bước 1: Tính tốc độ góc $$\omega = 2\pi f = 2\pi \times 50 = 100\pi \text{ rad/s}$$

Bước 2: Tính suất điện động cực đại $$e_0 = NBS\omega$$ $$= 50 \times 0.5 \times 0.02 \times 100\pi$$ $$= 0.5 \times 100\pi = 50\pi$$ $$\approx 157 \text{ V}$$

Kết luận: Suất điện động cực đại là $50\pi \approx 157$ V.

3. Định luật Lenz – Chiều dòng điện cảm ứng

Phát biểu định luật Lenz:

Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua mạch.

Quy tắc xác định chiều:

Trường hợp 1: Khi từ thông qua mạch tăng

• Từ trường cảm ứng $\vec{B}_{cảm\ ứng}$ có chiều **ngược** với từ trường ban đầu $\vec{B}_{ban\ đầu}$
• Mục đích: Làm giảm sự tăng của từ thông

Trường hợp 2: Khi từ thông qua mạch giảm

• Từ trường cảm ứng $\vec{B}_{cảm\ ứng}$ có chiều **cùng** với từ trường ban đầu $\vec{B}_{ban\ đầu}$
• Mục đích: Làm chậm sự giảm của từ thông

Quy tắc nắm tay phải:

• Ngón cái: chiều của $\vec{B}_{cảm\ ứng}$
• Bốn ngón còn lại: chiều dòng điện cảm ứng

Dấu “-” trong công thức Faraday: Chính là biểu hiện toán học của định luật Lenz, thể hiện tính chất “chống lại” sự biến đổi.

Ý nghĩa: Định luật Lenz là biểu hiện của định luật bảo toàn năng lượng. Năng lượng không tự nhiên sinh ra, mà phải có sự chuyển hóa từ dạng năng lượng này sang dạng khác.

IV. BẢNG CÔNG THỨC TỔNG HỢP

A. Công thức chính – Suất điện động cảm ứng

B. Công thức từ thông

C. Công thức dòng điện và điện lượng

Dòng điện cảm ứng (khi mạch có điện trở R):

$$\boxed{i_c = \frac{e_c}{R} = -\frac{1}{R} \cdot N\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}}$$

Độ lớn dòng điện:

$$|i_c| = \frac{|e_c|}{R} = \frac{N|\Delta\Phi|}{R \cdot \Delta t}$$

Điện lượng chuyển qua mạch:

$$\boxed{q = \int i , dt = \frac{N\Delta\Phi}{R}}$$

Lưu ý quan trọng: Điện lượng $q$ không phụ thuộc vào thời gian $\Delta t$, chỉ phụ thuộc vào độ biến thiên từ thông $\Delta\Phi$.

D. Công thức liên quan đến tần số và tốc độ góc

Trong đó: $n$ là số vòng quay trong 1 phút (vòng/phút hay rpm)

V. CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP

Dạng 1: Thay đổi cảm ứng từ B

Đề bài: Một cuộn dây có 200 vòng, diện tích mỗi vòng S = 50 cm², được đặt vuông góc với các đường sức từ. Cảm ứng từ giảm đều từ 0.8 T về 0 trong thời gian 0.2 s. Tính độ lớn suất điện động cảm ứng trong cuộn dây.

Lời giải:

Bước 1: Xác định các đại lượng

• $N = 200$ vòng
• $S = 50$ cm² $= 50 \times 10^{-4}$ m² $= 5 \times 10^{-3}$ m²
• $\alpha = 0°$ (vuông góc) → $\cos\alpha = 1$
• $B_1 = 0.8$ T (ban đầu)
• $B_2 = 0$ T (sau cùng)
• $\Delta B = B_2 – B_1 = 0 – 0.8 = -0.8$ T
• $\Delta t = 0.2$ s

Bước 2: Áp dụng công thức $$|e_c| = N \cdot S \cdot \cos\alpha \cdot \left|\frac{\Delta B}{\Delta t}\right|$$ $$= 200 \times (5 \times 10^{-3}) \times 1 \times \frac{|-0.8|}{0.2}$$ $$= 200 \times 5 \times 10^{-3} \times \frac{0.8}{0.2}$$ $$= 1 \times 4 = 4 \text{ V}$$

Kết luận: Độ lớn suất điện động cảm ứng là 4V.

Dạng 2: Thanh dẫn chuyển động

Đề bài: Một thanh dẫn MN có chiều dài 20 cm chuyển động vuông góc với các đường sức của từ trường đều có cảm ứng từ B = 0.5 T, với vận tốc v = 5 m/s. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện giữa hai đầu thanh.

Lời giải:

Bước 1: Đổi đơn vị

• $\ell = 20$ cm $= 0.2$ m
• $B = 0.5$ T
• $v = 5$ m/s

Bước 2: Áp dụng công thức thanh chuyển động $$e_c = B\ell v = 0.5 \times 0.2 \times 5 = 0.5 \text{ V}$$

Kết luận: Suất điện động cảm ứng là 0.5V.

Giải thích: Khi thanh chuyển động, diện tích quét được tăng lên, làm từ thông qua mạch tăng, sinh ra suất điện động cảm ứng.

Dạng 3: Khung quay trong từ trường

Đề bài: Một khung dây gồm 100 vòng, mỗi vòng có diện tích S = 100 cm², quay đều trong từ trường đều B = 0.4 T với tốc độ n = 3000 vòng/phút. Tính: a) Tốc độ góc của khung b) Suất điện động cực đại

Lời giải:

Xác định dữ kiện:

• $N = 100$ vòng
• $S = 100$ cm² $= 100 \times 10^{-4}$ m² $= 0.01$ m²
• $B = 0.4$ T
• $n = 3000$ vòng/phút

Câu a) Tính tốc độ góc:

Đổi số vòng/phút sang tần số (Hz): $$f = \frac{n}{60} = \frac{3000}{60} = 50 \text{ Hz}$$

Tính tốc độ góc: $$\omega = 2\pi f = 2\pi \times 50 = 100\pi \text{ rad/s}$$

Câu b) Tính suất điện động cực đại: $$e_0 = NBS\omega$$ $$= 100 \times 0.4 \times 0.01 \times 100\pi$$ $$= 0.4 \times 100\pi$$ $$= 40\pi \approx 125.6 \text{ V}$$

Kết luận:

• Tốc độ góc: $\omega = 100\pi$ rad/s
• Suất điện động cực đại: $e_0 \approx 125.6$ V

Dạng 4: Tính điện lượng qua mạch

Đề bài: Một mạch kín có điện trở R = 5 Ω, gồm cuộn dây 50 vòng. Từ thông qua mạch giảm đều từ 0.02 Wb về 0 trong thời gian 0.01 s. Tính: a) Suất điện động cảm ứng b) Cường độ dòng điện cảm ứng trung bình c) Điện lượng chuyển qua mạch

Lời giải:

Xác định dữ kiện:

• $R = 5$ Ω
• $N = 50$ vòng
• $\Phi_1 = 0.02$ Wb
• $\Phi_2 = 0$ Wb
• $\Delta\Phi = \Phi_2 – \Phi_1 = 0 – 0.02 = -0.02$ Wb
• $\Delta t = 0.01$ s

Câu a) Suất điện động cảm ứng: $$|e_c| = N\frac{|\Delta\Phi|}{\Delta t} = 50 \times \frac{0.02}{0.01} = 50 \times 2 = 100 \text{ V}$$

Câu b) Cường độ dòng điện cảm ứng: $$i_c = \frac{e_c}{R} = \frac{100}{5} = 20 \text{ A}$$

Câu c) Điện lượng:

Cách 1: Tính qua dòng điện và thời gian $$q = i_c \times \Delta t = 20 \times 0.01 = 0.2 \text{ C}$$

Cách 2: Dùng công thức trực tiếp (nhanh hơn) $$q = \frac{N|\Delta\Phi|}{R} = \frac{50 \times 0.02}{5} = \frac{1}{5} = 0.2 \text{ C}$$

Kết luận:

• Suất điện động: 100V
• Dòng điện: 20A
• Điện lượng: 0.2C

Lưu ý: Điện lượng không phụ thuộc vào $\Delta t$!

VI. MẸO VÀ LƯU Ý

1. Mẹo nhớ công thức

Công thức gốc – Định luật Faraday:

“Suất điện động bằng tốc độ biến thiên từ thông”

$$e_c = -\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$$

Có N vòng thì nhân thêm N: $$e_c = -N\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$$

Công thức từ thông:

“B nhân S nhân cosin alpha”

$$\Phi = BS\cos\alpha$$

• Vuông góc (α = 0°): $\Phi = BS$ (cực đại)
• Song song (α = 90°): $\Phi = 0$ (không có từ thông)

Thanh chuyển động:

“B – ℓ – v theo thứ tự”

$$e_c = B\ell v$$

Nhớ: Ba chữ cái B, L (ℓ), V – đọc như “Bờ Lê Vi”

Khung quay – Suất điện động cực đại:

“N – B – S – ω: Nhân tất cả”

$$e_0 = NBS\omega$$

Nhớ: Nhân hết tất cả các đại lượng với nhau.

2. Các sai lầm thường gặp

❌ SAI LẦM 1: Quên đổi đơn vị

Các đổi đơn vị thường gặp:

• Diện tích: cm² → m²: chia 10⁴ (hay $\times 10^{-4}$)
  • Ví dụ: 50 cm² = $50 \times 10^{-4}$ m² = $5 \times 10^{-3}$ m²
• Chiều dài: cm → m: chia 100
• Tần số: vòng/phút → Hz: chia 60
  • Ví dụ: 3000 vòng/phút = 3000/60 = 50 Hz

❌ SAI LẦM 2: Nhầm lẫn về dấu âm

Nhớ:

• Dấu “-” trong công thức thể hiện định luật Lenz
• Trong bài tập thường tính độ lớn $|e_c|$ (bỏ dấu âm)
• Chỉ quan tâm dấu khi xác định chiều dòng điện

❌ SAI LẦM 3: Quên số vòng dây N

Sai: $e_c = \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ (thiếu N)

Đúng: $e_c = N\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ ✓

❌ SAI LẦM 4: Nhầm cos α trong công thức từ thông

Phải nhớ:

• α là góc giữa $\vec{B}$ và pháp tuyến $\vec{n}$ (không phải mặt phẳng!)
• Vuông góc với mặt phẳng → α = 0° → $\cos\alpha = 1$
• Song song với mặt phẳng → α = 90° → $\cos\alpha = 0$

3. Lưu ý quan trọng

Đơn vị chuẩn:

Khi nào dùng công thức nào?

Bảng quyết định:

Kiểm tra kết quả:

• Suất điện động phải có đơn vị V (Vôn)
• Dòng điện phải có đơn vị A (Ampe)
• Điện lượng không phụ thuộc thời gian: $q = \frac{N\Delta\Phi}{R}$

VII. ỨNG DỤNG THỰC TẾ

1. Máy phát điện

Nguyên lý: Khung dây quay trong từ trường → từ thông biến thiên → sinh suất điện động cảm ứng.

Công thức: $$e = e_0\sin(\omega t) = NBS\omega\sin(\omega t)$$

Đặc điểm:

• Chuyển cơ năng thành điện năng
• Tạo ra dòng điện xoay chiều
• Ứng dụng: nhà máy thủy điện, nhiệt điện, điện gió

Các loại:

• Máy phát thuỷ điện: nước quay tuabin → quay rôto
• Máy phát nhiệt điện: hơi nước quay tuabin
• Máy phát điện gió: gió quay cánh → quay rôto

2. Máy biến áp

Nguyên lý:

• Cuộn sơ cấp ($N_1$ vòng) có dòng xoay chiều → tạo từ trường biến thiên
• Từ trường xuyên qua cuộn thứ cấp ($N_2$ vòng)
• Sinh suất điện động cảm ứng ở cuộn thứ cấp

Công thức: $$\frac{e_2}{e_1} = \frac{N_2}{N_1}$$

Ứng dụng:

• Tăng áp trước khi truyền tải điện (giảm hao phí)
• Giảm áp xuống mức an toàn (220V gia đình)
• Adapter điện thoại, laptop

3. Bếp từ (cảm ứng)

Nguyên lý:

• Cuộn dây dưới mặt bếp tạo từ trường biến thiên cao tần (20-100 kHz)
• Từ trường xuyên qua đáy nồi (kim loại dẫn từ)
• Sinh ra dòng điện xoáy Foucault trong đáy nồi
• Dòng Foucault tạo nhiệt làm nóng nồi

Ưu điểm:

• Hiệu suất cao (90%)
• Nấu nhanh, tiết kiệm điện
• An toàn (mặt bếp không nóng)

Yêu cầu: Nồi phải là kim loại dẫn từ (thép, gang), không dùng được nồi nhôm thuần.

4. Sạc không dây

Nguyên lý:

• Cuộn phát (trong đế sạc): dòng điện xoay chiều → từ trường biến thiên
• Cuộn thu (trong điện thoại): từ thông biến thiên → suất điện động cảm ứng
• Suất điện động cảm ứng nạp điện cho pin

Công nghệ:

• Chuẩn Qi (phổ biến nhất)
• Khoảng cách: vài mm đến vài cm
• Công suất: 5W – 15W

Ứng dụng:

• Sạc điện thoại, đồng hồ thông minh
• Sạc xe điện (công suất lớn hơn)

5. Cảm biến từ

Nguyên lý: Từ trường biến thiên → sinh suất điện động → đo để xác định vị trí, tốc độ.

Ứng dụng:

a) Hệ thống ABS xe hơi:

• Bánh răng từ gắn với bánh xe
• Cảm biến gần bánh răng
• Khi bánh quay → từ thông biến thiên → sinh xung điện
• Đếm xung để xác định tốc độ bánh xe

b) Đồng hồ đo tốc độ (tua máy):

• Nam châm gắn với trục quay
• Cuộn dây đặt gần
• Tốc độ quay → tần số suất điện động → hiển thị tốc độ

c) Cảm biến vị trí:

• LVDT (Linear Variable Differential Transformer)
• Đo chuyển vị tuyến tính
• Ứng dụng trong robot, máy CNC

6. Phanh điện từ (phanh Eddy)

Nguyên lý:

• Đĩa kim loại quay trong từ trường
• Sinh dòng Foucault trong đĩa
• Dòng Foucault tạo lực cản, làm chậm chuyển động

Ứng dụng:

• Phanh tàu điện cao tốc
• Phanh xe tải hạng nặng
• Cân điện tử

Ưu điểm:

• Không ma sát cơ học
• Tuổi thọ cao
• Điều khiển dễ dàng

VIII. KẾT LUẬN

Bài viết đã trình bày hệ thống công thức suất điện động cảm ứng một cách đầy đủ và chi tiết:

Hiện tượng cảm ứng điện từ: Phát hiện bởi Faraday (1831)

Từ thông: $\Phi = BS\cos\alpha$ – Đại lượng cơ bản

Định luật Faraday: $e_c = -N\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ – Công thức nền tảng

Các trường hợp đặc biệt:

• Thay đổi B: $e_c = -NS\cos\alpha \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}$
• Thanh chuyển động: $e_c = B\ell v$
• Khung quay: $e_0 = NBS\omega$

Định luật Lenz: Chiều dòng điện chống lại sự biến đổi

Dòng điện và điện lượng: $i_c = \frac{e_c}{R}$, $q = \frac{N\Delta\Phi}{R}$

Ứng dụng thực tế: Máy phát điện, máy biến áp, bếp từ, sạc không dây, cảm biến

Sơ đồ tư duy

    Từ thông biến thiên (ΔΦ/Δt)
              ↓
    Suất điện động cảm ứng (e_c)
              ↓
      Dòng điện cảm ứng (i_c)
              ↓
     Từ trường cảm ứng (B_cảm ứng)
              ↓
   Chống lại sự biến thiên (Định luật Lenz)

Mối liên hệ giữa các công thức

Công thức tổng quát: $$e_c = -N\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$$

Phân rã theo các trường hợp:

• Nếu B thay đổi: $\Phi = NBS\cos\alpha$ → $e_c = -NS\cos\alpha \cdot \frac{\Delta B}{\Delta t}$
• Nếu S thay đổi: $\Phi = NBS\cos\alpha$ → $e_c = -NB\cos\alpha \cdot \frac{\Delta S}{\Delta t}$
  • Thanh chuyển động: $\frac{\Delta S}{\Delta t} = \ell v$ → $e_c = B\ell v$
• Nếu α thay đổi: Khung quay → $e_c = NBS\omega\sin(\omega t)$

Lời khuyên học tập

📌 Học thuộc công thức gốc: $e_c = -N\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ – Từ đây suy ra tất cả!

📌 Hiểu rõ từ thông: $\Phi = BS\cos\alpha$ – Phải biết rõ góc α là gì

📌 Phân biệt 3 dạng biến thiên: Thay đổi B, thay đổi S (thanh chuyển động), thay đổi α (khung quay)

📌 Chú ý đơn vị:

• cm² → m²: chia 10⁴
• vòng/phút → Hz: chia 60

📌 Làm nhiều bài tập: Đặc biệt các dạng thanh chuyển động và khung quay

📌 Hiểu định luật Lenz: Dấu “-” không chỉ là toán học, mà còn có ý nghĩa vật lý sâu sắc

📌 Liên hệ thực tế: Tìm hiểu các thiết bị xung quanh sử dụng cảm ứng điện từ

Cô Trần Thị Bình

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn Tổ Lý – Hóa – Sinh tại Edus

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Vật lý, Hoá Học, Bằng Thạc sĩ, Chức danh nghề nghiệp Giáo viên THPT – Hạng II, Tin học ứng dụng cơ bản, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 12+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Gia Định