【#1】Định Luật Faraday Và Nơi Mua Ổn Áp Biến Áp Uy Tín Chất Lượng Tại Sơn La

Tương tác giữa từ trường và dòng điện được gọi là lực điện từ. Các dây dẫn mang dòng điện tạo ra từ trường khi dòng điện chạy qua nó. Sự chuyển động của các điện tử trong một vật dẫn sẽ dẫn đến dòng điện (các điện tử trôi dạt) xảy ra do EMF được thiết lập trên vật dẫn.

EMF được thiết lập trên dây dẫn có thể ở dạng được lưu trữ trong năng lượng hóa học hoặc từ trường. Vật dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường sẽ chịu lực cơ học trong khi vật dẫn đặt trong từ trường sẽ bị trôi các electron dẫn đến dòng điện.

Sau những thành tựu của Andre Marie Ampere – Một nhà toán học và vật lý người Pháp được mệnh danh là cha đẻ của điện từ học. Trong quá trình nghiên cứu về tác dụng từ của dòng điện, Michael Faraday đã thử đi ngược lại thao tác thực hiện thí nghiệm. Trong quá trình làm việc của mình, ông đã phát hiện ra nguyên lý cảm ứng điện từ vào năm 1831, ông nhận thấy rằng khi có sự thay đổi trong từ trường, trong đó cuộn dây hoặc cuộn cảm được đặt, EMF được cảm ứng trong cuộn dây.

Điều này chỉ xảy ra bất cứ khi nào anh ta di chuyển cuộn dây hoặc nam châm mà anh ta sử dụng trong thí nghiệm. EMF chỉ được cảm ứng trong cuộn dây khi có sự thay đổi trong từ thông (nếu cuộn dây được cố định, việc di chuyển nam châm về phía hoặc ra khỏi cuộn dây gây ra cảm ứng EMF). Do đó định luật Faraday về cảm ứng điện từ phát biểu như sau:

Định luật cảm ứng điện từ đầu tiên của Faraday phát biểu rằng ” EMF được cảm ứng trong một cuộn dây khi có sự thay đổi trong từ thông liên kết với cuộn dây“.

Nói cách khác, bất cứ khi nào từ thông liên kết hoặc liên kết với một mạch bị thay đổi. một EMF được cảm ứng trong mạch. EMF này chỉ kéo dài khi có sự thay đổi. EMF cảm ứng thay đổi theo tốc độ nếu thay đổi từ thông.

Định luật thứ hai của Faraday về cảm ứng điện từ phát biểu rằng ” độ lớn của EMF cảm ứng trong một cuộn dây tỷ lệ thuận với tốc độ thay đổi của từ thông liên kết với cuộn dây“.

Nói cách khác, EMF cảm ứng trong mạch điện tỷ lệ với tốc độ thay đổi theo thời gian của từ thông liên kết với mạch. Độ lớn của EMF cảm ứng tỷ lệ thuận với tốc độ thay đổi của dòng điện. Tóm lại, càng có nhiều liên kết từ thông với cuộn dây hoặc dây dẫn, thì EMF cảm ứng càng nhiều (dΦ / dt).

Định luật Faraday về cảm ứng điện từ có thể được biểu diễn bằng toán học dưới dạng phương trình như sau:

Định luật cảm ứng điện từ mạnh nhất của Michael Faraday được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau như máy điện, lĩnh vực y tế, công nghiệp … Một số trong số chúng như sau.

  • Máy biến áp điện ( công suất và phân phối t / f ), động cơ cảm ứng , máy phát điện và máy phát điện (để tạo ra điện ) dựa trên cảm ứng lẫn nhau tức là định luật faraday.

  • Sự làm việc và hoạt động của đồng hồ đo lưu lượng điện từ và bếp từ dựa trên định luật điện từ trường faraday.

  • Nó cũng được sử dụng trong phương trình Maxwell dựa trên các đường sức.

  • Định luật Faraday cũng được áp dụng trong giải trí và nhạc cụ như piano điện, violin và guitar điện, v.v.

  • Cảm ứng từ dựa trên định luật faraday được sử dụng trong xe điện & xe hybrid và kích thích từ trường xuyên sọ.

  • Máy tính HD (ổ cứng) & máy tính bảng đồ họa hoạt động dựa trên cảm ứng từ tính dựa trên định luật faraday.

Công Ty TNHH Sản Xuất Và Thương Mại Fushin

Địa chỉ : 28-30 Đường 64, Phường 10, Quận 6 chúng tôi

Điện thoại : 0902 562 589

Email : [email protected]

【#2】Bài Định Luật Faraday Về Hiện Tượng Cảm Ứng Điện Từ Dạy Như Thế Nào?

Thư viện xin giới thiệu đến bạn đọc một số vấn đề thầy Trần Cang Trường ( THPT Sào Nam ,Duy Xuyên,Quảng Nam ) trao đổi khi dạy bài định luật Faraday, hiện tượng cảm ứng điện từ. Thư viện xin cảm ơn những chia sẽ của thầy với cộng đồng.

Năm học 2007-2008,khối 11 thực hiện chương trình và sách giáo khoa phân ban.Riêng môn Vật lý các tác giả đã xây dựng nhiều nội dung phù hợp với trình độ học sinh các vùng miền,với trang thiết bị,với xu thế hiện đại và nhất là tăng cường được khả năng tự học,tự nghiên cứu cuả người học.Tuy nhiên qua nghiên cứu và giảng dạy,tôi có nhiều trăn trở,qua diễn đàn nầy,tôi trình bày ý kiến của mình,mong cac nhà giáo trên mọi miền đất nước cho ý kiến,có gì không đồng tình ,quí Thầy,Cô cảm thông với tâm lòng nhà giáo

1) Nội dung cần trao đổi:

(24.2)

-Tôi đồng ý với tác giả về một ý tưởng mới: Từ định luật bảo toàn năng lượng xâydựng định luật cảm ứng điện từ, bài học ,nội dung học sẽ phong phú hơn ,học sinh thấy được tính tổng quát của định luật bảo toàn năng lượng nhưng những bất cập thì nhiều hơn cụ thể là:

*Hiệu quả tiết dạy không cao,nguy cơ đổ vỡ nếu học sinh thắc mắc ,giáo viên lúng túng khi phải chứng minh công thức trên phù hợp với trình độ lớp 11

*Đặc trưng cơ bản của Vật lý là thực nghiệm ,ở đây lạm dụng toán học liệu có phù hợp với phương pháp bộ môn không

*Yêu cầu về kiến thức,kỹ năng,…đối với ban cơ bản có cần đi sâu như thế không?

*Trong cùng một trường,một bài,học sinh lớp nâng cao và cơ bản tiếp thu một kiến thức theo hai nội dung khác nhau, gây hoang mang,

-Hướng giải quyết :

* Đối vối giáo viên: Trình bày bài nầy theo nội dung của sách giao khoa nâng cao,tham khảo nội dung của sách giao khoa cũ xuất bản năm 1993 sao cho phù hợp với yêu cầu đổi mới và trang thiêt bị hiện có

* Với Bộ GD &ĐT : mạnh dạn chỉnh sửa nội dung nầy,với sách giao khoa lớp 12 cần để một tác giả viết một bài,một chương cho cả hai sách cơ bản và nâng cao,nếu không thì hai tác giả cần ngồi lại để thống nhất các ký hiệu,các công thức,các đinh nghĩa …đừng lặp lại bất cập như khối 10 và11

Ngoài bài trên tôi cảm thấy trăn trở nhiều bài khác chủ yếu trong phần điện và từ như bài Dòng điện trong chất bán dẩn,các dụng cụ bán dẩn… sẽ trao đổi ở bài viết sau.

II)Trao đổi với Nhà giáo Nguyễn Hồng Tư :

Trước đây Thầy có hỏi ” Đinh nghĩa trọng lượng trong sách giáo khoa nâng cao lớp 10 có ổn không ” Để trao đổi tôi xin Thầy thống nhất với tôi một số ý sau: – Mọi định nghĩa đều mang tính tương đối miễn sao phù hợp với đối tượng tiếp thu định nghĩa đó

– Định nghĩa là ổn khi thõa mãn các yêu cầu: không lẫn lộn với các khái niệm khác,dễ hiểu,tương đói tổng quát nhất

– Cần so sánh với các định nghĩa ở SGK năm 1983 và 1991, nếu Thầy thống nhất với 3 ý trên thì tôi cho rằng định nghĩa trọng lượng ở SGK nâng cao lớp 10 năm2006 là ổn nhất bởi các ưu điểm:

* Thừa nhận là số đo của trọng lực nên không nhầm lẫn với trọng lực

*Vì có sự tăng giảm trọng lực nên kéo theo tăng giảm trọng lượng *Khắc phục các nhược điểm theo định nghĩa ở SGK năm 1983 và 1991(số chỉ của lực kế,lực căng dây *Phù hợp với thực tế trong đời sống.

Tôi cho rằng với học sinh lớp 10 phổ thông định nghĩa đó khá ổn rồi , khi lên cao sẽ có định nghĩa hoàn chỉnh hơn. Mong thầy cho ý kiến phản hồi.Chúc khỏe , thành đạt!,một năm mới vui tươi hạnh phúc!

Theo thư viện vật lý.

【#3】Định Luật Cảm Ứng Điện Từ Của Faraday

Từ thông tạo ra do hiện tượng lực điện động cảm ứng, một phần đóng mạch của dây dẫn trong một từ trường để làm cho phong trào cắt của các đường sức từ, dây dẫn sẽ tạo ra điện, một hiện tượng được gọi là cảm ứng điện từ. Đóng phần mạch của dây dẫn trong một lĩnh vực đường cảm ứng từ từ để làm phong trào cắt, dây dẫn sẽ tạo ra điện. Hiện tượng này được gọi là cảm ứng điện từ. Gây ra hiện nay tạo ra hiện nay được gọi là. Đây là sách giáo khoa vật lý trường trung học để tạo điều kiện cho sinh viên hiểu được hiện tượng cảm ứng điện từ xác định, không hoàn toàn có thể khái quát hóa điện từ hiện tượng cảm ứng: khu vực cuộn dây đóng cửa như nhau, thay đổi cường độ từ trường, từ thông sẽ thay đổi cũng xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ. Do đó, một định nghĩa chính xác là như sau: từ thông lực điện gây ra do hiện tượng này. Quá trình khám phá

Đặt một câu hỏi

1820 HC Oersted phát hiện ra hiệu ứng từ của bài viết hiện tại, có rất nhiều nhà vật lý đã cố gắng để tìm thấy hiệu ứng nghịch đảo của nó, đưa ra có thể sản xuất từ ​​điện, từ trường, hiệu ứng điện trên cho dù vấn đề.

Nghiên cứu

1822 DFJ Arago và chúng tôi Humboldt địa từ cường độ trong phép đo, tôi tình cờ qua một cây kim bằng kim loại trong vùng lân cận của tác động trên dao động.

1824, Arago theo hiện tượng thí nghiệm cuộn dây đồng này và thấy rằng lần lượt cuộn dây đồng sẽ dẫn đến tự do treo trên vòng xoay cây kim, nhưng vòng quay của kim không đồng bộ với các cuộn dây đồng. Hơi tụt hậu, giảm xóc điện từ và điện từ ổ đĩa là hiện tượng cảm ứng điện từ phát hiện đầu tiên, nhưng vì không có biểu hiện trực tiếp của dòng điện cảm ứng, nó có thể không được giải thích.

Luật đề xuất

Tháng 8 năm 1831, Faraday hoop mềm xung quanh hai cuộn dây mỗi bên, một cho vòng khép kín, song song với đầu dưới của dây để đặt một cây kim, các gói pin khác kết nối với các thiết bị chuyển mạch, nguồn điện được hình thành trong một vòng khép kín. Có thể thấy rằng, đóng cửa chuyển đổi, lệch kim, cắt chuyển đổi, kim lệch ngược lại, chỉ ra rằng các gói pin mà không có sự xuất hiện của các cuộn dây cảm ứng hiện nay. Faraday ngay lập tức nhận ra rằng đây là một quá độ không đổi. Sau đó, ông đã thực hiện hàng chục thí nghiệm, trường hợp của hiện tại gây ra thành 5 loại: thay đổi hiện nay, những thay đổi từ trường, thực hiện một hằng số hiện tại của một nam châm, một dây dẫn chuyển động trong một từ trường, và những hiện tượng chính thức được gọi là cảm ứng điện từ. Hơn nữa, Faraday phát hiện ra rằng, trong điều kiện như nhau trong khác nhau mạch dây dẫn kim loại gây ra hiện tại được tạo ra là tỷ lệ thuận với độ dẫn điện của dây dẫn, anh do đó công nhận rằng hiện nay gây ra độc lập với bản chất của dây dẫn được sản xuất bởi lực điện gây ra, ngay cả khi không có chu kỳ không gây ra hiện nay, emf gây ra vẫn còn.

Định luật cảm ứng điện từ

Sau đó, hiện nay do được đưa ra để xác định hướng của pháp luật Lenz, kích thước cũng như mô tả định lượng của định luật cảm ứng điện từ, định luật cảm ứng điện từ của Faraday. Theo nguyên nhân khác nhau, lực điện gây ra lực điện động vào hành động và lực điện động cảm ứng, cựu có nguồn gốc trong lực Lorentz, có nguồn gốc trong từ trường thay đổi được tạo ra bởi một điện trường xoay.

Phân biệt

Hiện tượng cảm ứng điện từ không phải là cảm ứng tĩnh

1) E = n * ΔΦ / Δt (công thức phổ quát) {định luật cảm ứng điện từ, E Faraday: lực điện động cảm ứng (V), n: cuộn dây cảm ứng biến, tỷ lệ ΔΦ / Δt của sự thay đổi của từ thông}

2) E = BLVsinA (cắt từ phong trào dòng cảm ứng) E = BLV của v và L và các đường sức từ không thể song song, nhưng bạn có thể không, và các đường từ trường thẳng đứng, mà góc A là v hoặc L clip với dòng từ trường góc. {L: chiều dài hiệu quả (m)}

3) Em = nBSω (EMF phát điện lớn nhất) {Em: EMF đỉnh}

4) E = B (L ^ 2) ω / 2 (dẫn cuối cố định để quay ω cắt) {ω: vận tốc góc (rad / s), V: vận tốc (m / s)}

2. Từ thông Φ = BS {Φ: thông lượng (Wb), B: trường cảm ứng từ thống nhất từ ​​(T), S: là trên diện tích (m2)}

3. Tích cực và tiêu cực điện động lực gây ra hướng hiện tại có thể được xác định bằng cách sử dụng nguồn điện nội bộ {hướng hiện tại: dòng chảy từ cực âm tiêu cực}

* 4 từ emf tự do E =-n * ΔΦ / Δt = LΔI / Δt {L: độ tự cảm (H) (với lõi cuộn dây L lớn hơn mà không có lõi sắt), ΔI: thay đổi trong hiện tại, Δt: thời gian trôi qua, ΔI / Δt: tỷ lệ hiện tại tự cảm của sự thay đổi (thay đổi trong tốc độ)}

Hiện tượng khác nhau

Một số nhà vật lý lưu ý rằng định luật Faraday là một phương trình để mô tả hai hiện tượng: di chuyển bằng lực lượng từ trường được tạo ra trong các dây kiến nghị emf, và thay đổi của từ trường được tạo ra bởi gây ra emf điện. Như Richard Feynman đã chỉ ra:

Định luật cảm ứng điện từ

【#4】Các Định Luật Bảo Toàn Vĩ Đại

Nhà vật lý hay dùng những đanh từ thông thường với một ý nghĩa khác thường. Đốivới họ, nói tới một định luật bảo toàn có nghĩa là có một số nào đó luôn luôn không đổi, dù anh đếm nó lúc này hay lúc khác sau một thời gian mà trong tự nhiên đã có nhiều sự thay đổi. Chẳng hạn như định luật bảo toàn năng lượng. Có một đại lượng mà anh có thể tính được theo nhiều qui tắc xác định, nhưng kết quả bao giờ cũng như nhau.

Cũng dễ thấy rằng những nguyên lý như vậy rất có ích. Giả sử rằng vật lý hay đúng hơn, thế giới tự nhiên là những bàn cờ khổng lồ với hàng triệu quân và chúng ta cố gắng tìm hiểu qui luật đi của các quân cờ đó. Các tiên ông ngồi phía sau bàn cờ, đẩy các quân của mình đi rất nhanh khiến chúng ta khó theo dõi được bước đi của quân cờ. Song dù sao chúng ta cũng nắm được một vài quy luật nào đó – đó là các qui tắc để ta hiểu chúng, không nhất thiết phải theo dõi từng nước cờ một. Chẳng han, giả sử như trên bàn cờ, chỉ có một con tượng đang đứng ở một ô trắng. Nó chỉ đi theo đường chéo nên bao giờ cũng đứng ở ô trắng. Nếu như chúng ta ngoảnh đi một lúc và sau đó lại nhìn vào bàn cờ mà các tiên ông đang chơi, thì con tượng có thể đứng tại một vị trí khác trên bàn cờ, song nó vẫn đứng ở ô trắng. Bản chất của định luật bảo toàn cũng như vậy. Chúng ta có thể biết một điều gì đó về cách chơi cờ, mà không cần phải nghiên cứu nó một cách quá chi tiết.

Sự thực trong trò chơi cờ, định luật đó có thể không có ích như thế cho người chơi. Nếu như chúng ta ngoảnh mặt đi khá lâu thì trong thời gian đó, con tượng có thể bị ăn mất, con tốt “trở thành hoàng hậu” và tiên ông quyết định biến nó thành con tượng, hơn là Hoàng hậu, nên con tượng bấy giờ hoá ra lại đứng ở ô đen. Đáng tiếc là có một số định luật hiện nay của vật lý cũng không thật hoàn chỉnh, song ngày nay chúng ta biết về chúng như thế nào thì tôi sẽ trình bày như thế ấy.

Tôi đã nói rằng chúng ta dùng những danh từ thông thường làm các thuật ngữ khoa học, mà ở đầu đề bài giảng có ghi chữ “vĩ đại” – “Các định luật bảo toàn vĩ đại”. Đó không phải là một thuật ngữ: tôi đưa ra chỉ là để đầu đề kêu thêm mà thôi, và thực ra có thể gọi tên bài giảng một cách đơn giản là “Các định luật bảo toàn”. Có một vài định luật chỉ gần đúng, song nhiều lúc lại là có ích và ta có thể gọi chúng là những định luật bảo toàn “nhỏ bé” vậy. Sau này tôi sẽ nói tới một hay hai định luật như vậy. Nhưng những định luật cơ bản sẽ trình bày trong bài giảng này, với sự hiểu biết hiện nay của khoa học là hoàn toàn chính xác.

Tôi bắt đầu bằng định luật bảo toàn điện tích, một định luật bảo toàn dễ hiểu hơn cả. Dù có gì sảy ra chăng nữa, thì tổng điện tích trong vũ trụ sẽ không đổi. Nếu ta đánh mất một điện tích tại một nơi thì ta sẽ thấy nó ở một nơi khác. Chỉ có điện tích toàn phần là bảo toàn. Faraday đã chứng minh điều đó bằng thực nghiệm, ông đã làm thí nghiệm với một quả cầu kim loại rất to, mặt ngoài nối với điện kế rất nhạy cảm để có thể theo dõi biến thiên của một điện tích trên mặt quả cầu: điện kế nhạy tới mức chỉ cần một điện tích rất bé cũng đủ gây ra những độ lệch lớn. Bên trong quả cầu, Faraday đã đặt những thiết bị điện. Ông đã sản ra điện tích bằng cách cho da thú xát vào đũa thuỷ tinh và đã tạo ra những máy tĩnh điện khổng lồ, làm cho bên trong quả cầu giống như một phòng thí nghiệm trong một bộ phim rùng rợn. Song trong tất cả các thí nghiệm như vậy, ở mặt ngoài quả cầu vẫn không thấy xuất hiện một điện tích nào; không thể nào tạo thêm điện tích được. Đũa thuỷ tinh mặc dù nhiễm điện tích dương khi xát vào da thú, nhưng da thú lại nhiễm điện âm đúng bằng như vậy, nên điện tích tổng cộng luôn luôn bằng không. Nếu bên trong quả cầu, một điện tích nào đó xuất hiện, thì điện kế nối với mặt ngoài sẽ phải chỉ rõ điều đó. Như vậy điện tích toàn phần được bảo toàn.

Mô hìng lý thuyết trên rất giản đơn, và dần dần thời gian đã cho thấy không thể xem êlectrôn và prôtôn là không đổi và bất biến. Chẳng hạn, hạt gọi là nơtrôn có thể phân rã thành prôtôn và êlectrôn cộng thêm một hạt gì khác mà ta sẽ nói tới sau. Sự thật, nơtôn là trung hoà về điện. Vì vậy dù rằng prôtôn và êlectrôn không phải là không thay đổi với ý nghĩa là chúng có thể sinh ra từ nơtrôn nhưng điện tích vẫn được bảo toàn. Trước lúc nơtrôn phân rã, điện tích bằng không và sau khi phân rã, một điện tích là dương và một là âm, nên tổng vẫn bằng không.

Đó là một mặt của định luật bảo toàn điện tích. Bây giờ nảy ra một câu hỏi lý thú. Chỉ cần phát biểu rằng điện tích bảo toàn một cách đơn giản như vậy, hay cần phải nói gì thêm nữa ? Ví nhu điện tích là một hạt vật chất chuyển động và vì thế nó bảo toàn thì tính chất bảo toàn được thể hiện cụ thể hơn nhiều. Có thể tưởng tượng được hai cách bảo toàn điện tích bên trong một cái hộp. Cách thứ nhất – điện tích di chuyển bên trong hộp từ vị trí này tới vị trí khác. Cách thứ hai – điện tích biến mất tại một nơi và xuất hiện tức thời tại nơi khác; điều đó xảy ra đồng thời và tổng điện tích vẫn giữ nguyên như cũ. Cách bảo toàn thứ hai khác cách thứ nhất ở chỗ là muốn điện tích biến mất và xuất hiện ở nơi khác, phải có cái gì đó dịch chuyển trong khoảng không gian nằm giữa. So với điều chỉ khẳng định đơn giản rằng điện tích toàn phần không đổi thì dạng bảo toàn thứ nhất gọi là bảo toàn định xứ của điện tích mang một ý nghĩa sâu sắc hơn nhiều. Ta thấy rõ là chúng ta đã làm cho định luật chính xác thêm ra nếu thật sự điện tích được bảo toàn định xứ. Mà sự thật là như thế. Như vậy tôi đã cố gắng từng bước chứng minh khả năng của suy nghĩ lôgic đã cho phép ta liên hệ một ý này với một ý khác. Và bây giờ chúng tôi cùng nhau theo dõi những lập luận của Einstien đã dẫn tới kết luận là: nếu một đại dương nào đó được bảo toàn (trong trường hợp chúng ta, đại lượng đó là điện tích) thì nó bảo toàn định xứ. Lập luận ấy dựa trên cơ sở sau đây: nếu hai người ngồi trên hai con tàu Vũ trụ đi lướt qua bên nhau, thì vấn đề ai chuyển động, ai đứng yên không thể giải quyết được bằng thực nghiệm. Đó là nguyên lý tương đối: chuyển động đều theo đường thẳng chỉ là tương đối. Đối với cả hai người quan sát, bất kì một hiện tượng vật lý nào cũng sẽ nhận thấy như nhau và sẽ không cho phép chỉ ra được ai đứng yên, ai chuyển động.

Giả sử có hai con tàu Vũ trụ A và B (xem hình vẽ). Tôi hãy cứ cho rằng con tàu B đứng yên còn con tàu A chuyển động lướt qua B đi. Và chú ý rằng đó chỉ là quan niệm của tôi mà thôi. Còn anh, anh có thể đứng trên quan điểm khác, mặc dù anh cũng nhìn thấy các hiện tượng đó của tự nhiên. Bây giờ hãy giả sử bên trong con tàu có một người, người ấy muốn biết sự biến đổi của điện tích ở đầu con tàu có xảy ra đồng thời với xuất hiện điện tích ở đuôi con tàn không. Muốn chắc chắn về tính đồng thời của hai sự kiện ấy, người quan sát không thể ngồi ở đầu con tàu, vì như vậy anh ta sẽ thấy sự kiện này trước sự kiện kia, bởi lẽ ánh sáng từ đuôi con tàu sẽ không tới ngay mắt anh ta được. Vì vậy, anh ta phải ngồi đúng chính giữa con tàu.

Một người khác cũng muốn quan sát những điều như vậy trong con tàu của mình. Tia chớp loé sáng, ở điểm x xuất hiện điện tích và cùng thời điểm đó ở điểm y tại đầu kia con tàu, điện tích biến mất. Chú ý là điều đó xảy ra đồng thời và hoàn toàn phù hợp với những quan niệm của chúng ta về sự bảo toàn điện tích. Nếu chúng ta mất êlectrôn ở một nơi thì tìm thấy nó ở một nơi khác, nhưng giữa hai nơi không có gì dịch chuyển cả. Giả sử sự xuất hiện và biến mất điện tích có kèm theo một chớp sáng mà ta lấy làm tín hiệu. Người quan sát B nói rằng hai sự kiện xảy ra đồng thời, bởi vì anh ta ngồi đúng giữa con tàu, và tia sáng từ tia chớp ở nơi điện tích xuất hiện x và ánh sáng từ tia chớp ở điện tích biến mất y, đến mắt người đó cùng một lúc. Người quan sát B bảo: “Phải! hai sự kiện xảy ra đồng thời”. Nhưng người ngồi trong con tàu kia sẽ nhìn thấy sự việc xảy ra như thế nào? Anh ta sẽ bảo “Không, anh bạn ơi! Anh nhầm rồi. Rõ ràng mắt tôi ghấy ở x điện tích xuất hiện sớm hơn là điện tích biến mất ở y”. Sở dĩ như vậy, vì A chuyển động theo chiều tới x và ánh sáng từ x phải đi qua một quãng đường ngắn hơn là từ y, nên nó đến sớm hơn. A có thể khẳng định: “Không! thoạt tiên điện tích xuất hiện ở x, và sau đó biến mất ở y”. Điều đó có nghĩa là khoảng thời gian giữa lúc điện tích ở x xuất hiện và điện tích ở y biến mất, có thêm điện tích. Trong khoảng thời gian ấy không có sự bảo toàn nào cả. Điều này mâu thuẫn với định luật”. Người thứ nhất phản ứng lại: “Nhưng vì anh chuyển động cơ mà”. Người thứ hai đáp lại: “Làm sao anh biết được như vậy? Tôi nhìn rõ ràng là chính anh mới chuyển động!”.v.v… Nếu như bằng thực nghiệm không thể xác định được chúng ta chuyển động hay đứng yên, vì các định luật vật lý không phụ thuộc điều đó, thì tính không định xứ của định luật bảo toàn sẽ phải suy ra nó chỉ đúng với những ai đứng yên. Song theo nguyên lý tương đối Einstein, một trạng thái như vậy không thể có được và do đó định luật bảo toàn điện tích không thể là không định xứ. Tính định xứ của sự bảo toàn điện tích phù hợp với thuyết tương đối, và có thể nói như vậy đối với tất cả các định luật bảo toàn.

Điện tích còn có một đặc tính rất lý thú và kì lạ mà đến nay vẫn chưa giải thích được. Tính chất này chẳng có liên hệ gì tới định luật bảo toàn cả. Điện tích bao giờ cũng biến thiên từng lượng xác định một. Nếu ta có một hạt tích điện thì điện tích của nó chỉ có thể bằng một số nguyên lần một lượng xác định lấy làm đơn vị. Nó biến thiên từng lượng tử một nên rất tiện lợi, nhờ nó mà chúng ta dễ dàng lĩnh hội được lý thuyết về tính bảo toàn. Đây là muốn nói tới các thứ mà ta có thể đếm được và chúng dịch chuyển từ một nơi này tới nơi khác. Và cuối cùng một tính chất rất quan trọng nữa của điện tích: nó là nguồn của trường điện và từ. Vì vậy trong thực tiễn xác định số trị của điện tích toàn phần bằng phương pháp điện là điều không lấy gì làm phức tạp. Điện tích – đó là một số đo tương tác của vật với điện trường, tức là điện trường liên hệ mật thiết với điện tích. Như vậy đại lượng bảo toàn ấy có hai tính chất không liên hệ trực tiếp với tính bảo toàn, nhưng không vì thế mà kém lý thú. Thứ nhất là điện tích biến thiên từng lượng tử một và thứ hai nó là nguồn của trường.

Người ta dần dần đưa ra những định luật bảo toàn khác, bản chất cũng thế, cũng những qui tắc đếm vậy. Chẳng hạn, đã từng có một thời các nhà khoa học cho rằng, trong bất kỳ một phản ứng nào số nguyên tử natri luôn giữ không đổi. Nhưng các nguyên tử natri đâu phải là biến mất. Có thể chuyển hoá các nguyên tử của một số các nguyên tố này thành các nguyên tử của một nguyên tố khác, làm cho nguyên tố ban đầu biến mất hoàn toàn. Lại cũng có một thời có một định luật khác mà mọi người đều cho là đúng; khối lượng toàn phần của một vật là không đổi. Điều đó phụ thuộc cách anh định nghĩa khối lượng như thế nào và anh có chú ý tới năng lượng hay không. Định luật bảo toàn khối lượng chứa đựng trong định luật bảo toàn năng lượng mà chúng ta sắp phân tích. Trong tất cả các định luật bảo toàn, định luật này khó và trừu tượng hơn cả, song cũng có ích hơn tất cả. Hiểu nó khó hơn những định luật đã trình bày, bởi vì trong trường hợp điện tích và những trường hợp khác đã xét, cơ chế rất dễ hiểu: nhiều hay ít, chúng đều dẫn tới sự bảo toàn những vật cụ thể nào đó. Nhiều hay ít là vì có những vật thể này biến hoá thành những vật thể khác, song mặc dù thế, chung qui cũng chỉ là sự đếm giản đơn mà thôi.

Bảo toàn năng lượng là một vấn đề phức tạp hơn: dù rằng ở đây chúng ta cũng vẫn có một số và số ấy cũng không biến đổi theo thời gian, nhưng đó lại là một số không ứng với một vật thể xác định nào. Để làm rõ được bản chất của vấn đề, tôi xin dẫn một sự so sánh có hơi thô sơ một chút.

Hãy tưởng tượng một bà mẹ để đứa con nhỏ của mình trong phòng với 28 mẫu hình lập phương cứng, không vỡ được. Đứa trẻ chơi với chúng suốt ngày và lúc người mẹ trở về vẫn thấy mẫu lập phương là 28 như cũ – chả là bà mẹ theo dõi sự bảo toàn của các mẫu lập phương mà! Và cứ thế, ngày này qua ngày khác. Song một lần nọ, lúc trở về bà mẹ chỉ thấy vẻn vẹn có 27. Một mẫu lập phương lăn lóc bên ngoài cửa sổ – chú bé đã vứt nó ra. Xét các định luật bảo toàn, trước hết phải biết rõ có vật nào của anh đã lọt ra ngoài cửa sổ không đã. Một sự rắc rối đại loại như vậy cũng có thể xảy ra, nếu một chú nhóc hàng xóm khác đến chơi với chú bé mang theo những mẫu hình lập phương của riêng nó nữa. Rõ ràng là phải chú ý tới tất cả những điều đó khi xét đến các định luật bảo toàn. Lại một ngày đẹp nào đó người mẹ đếm các mẫu lập phương, thấy chỉ còn 25 và nghĩ là 3 mẫu còn lại, chú bé đã đem giấu trong hộp đựng đồ chơi. Người mẹ liền bảo: “Tao mở hộp đây” Không – chú bé đáp – “mẹ đừng có mở hộp của con!”

Song người mẹ thông minh đã nhận xét: “Ta biết hộp không chỉ nặng có 50g thôi, là còn mẫu lập phương nặng 100g, vậy chỉ cần đem cân là khắc biết rõ thôi mà”. Sau đó người mẹ tính số mẫu lập phương và được:

Số mẫu lập phương nhìn thấy + (trọng lượng hộp – 50g)/100g

Và lại đúng 28. Một thời gian mọi việc trôi chảy, rồi lại một lúc nào đó tổng số lại chẳng phù hợp nữa rồi. Nguời mẹ quan sát thấy mực nước bẩn trong bình nước đã không như cũ. Bà mẹ biết nếu trong nước không có mẫu lập phương nào thì độ sâu là 15 cm và nếu cho vài một mẫu thì mực nước dâng lên thêm 0,5 cm. Vì vậy, bà đã thêm một số hạng nữa:

Số mẫu lập phương nhìn thấy + (Trọng lượng hộp – 50g)/100g + (Mực nước – 15cm)/0,5cm

Và lại thấy đúng 28. Chú bé lắm sáng kiến, ngày càng bày ra lắm trò và bà mẹ cũng chẳng chịu thua, đã lần lượt thêm vào những số hạng mới, ứng với các mẫu lập phương, nhưng về mặt toán học, đã trở nên những con số trừu tượng, vì lẽ các mẫu lập phương đã không còn nhìn thấy được nữa.

Giờ tôi mới cố gắng giải thích đâu là chỗ giống nhau giữa sự bảo toàn các mẫu lập phương và năng lượng và đâu là chỗ khác nhau. Bước đầu hãy giả sử rằng trong mọi trường hợp ta đều không nhìn thấy được các mẫu lập phương. Số hạng “số mẫu lập phương nhìn thấy” không bao giờ còn nữa. Bây giờ người mẹ sẽ cộng rất nhiều số hạng như “Các mẫu trong hộp”, “các mẫu trong nước”,v.v… Các mẫu năng lượng, trong chừng mực chúng ta đã biết, nói chung không có. Ngoài ra, khác với các mẫu hình lập phương, lượng năng lượng không nhất thiết phải được biểu diễn bằng một số nguyên.

Người mẹ đáng thương kia có thể nhìn thấy 49/8 mẫu hình lập phương trong một số hạng, 7/8 trong số hạng khác, 21 trong số hạng thứ ba, và cuối cùng vẫn có tổng số 28 như cũ. Đấy năng lượng nó là như vậy đấy.

Chúng ta đã thấy, đối với định luật bảo toàn năng lượng, chúng ta có một sơ đồ với toàn bộ các qui tắc. Theo mỗi qui tắc, ta có thể tính trị của một dạng năng lượng. Nếu ta cộng tất cả các trị tương ứng với các dạng năng lượng khác nhau, thì tổng của chúng luôn luôn vẫn giữ nguyên. Song trong chừng mực chúng ta biết được hiện nay, không tồn tại những hạt năng lượng – có dạng hình lập phương hay dạng hình cầu có thật. Đó là một qui tắc trừu tượng, thuần tuý hoá học: có tồn tại một số, nó luôn luôn không đổi vì ta tính nó bất cứ lúc nào. Giải thích một cách dễ hiểu hơn nữa, tôi thật không có khả năng. Năng lượng tồn tại dưới một dạng có thể, giống như các mẫu lập phương trong hộp, trong bình nước,v.v… Có năng lượng gắn liền với chuyển động (động năng); có năng lượng gắn liền với tương tác hấp dẫn (gọi là thế năng hấp dẫn); có năng lượng nhiệt, điện và ánh sáng; có năng lượng đàn hồi trong các lò xo, có năng lượng hoá học, có năng lượng hạt nhân và cuối cùng năng lượng gắn liền với lý do tồn tại của hạt – năng lượng này tỷ lệ với khối lượng của hạt. Năng lượng này, như anh đã biết, chính Einstein đã phát minh ra nó. Tôi muốn nói tới hệ thức nổi tiếng của Einstein E = mc 2.

Định luật bảo toàn nói trên có nhiểu ý nghĩa về mặt phương pháp. Tôi xin dẫn một vài thí dụ đơn giản để chứng minh rằng: khi biết định luật bảo toàn năng lượng và các công thức tính năng lượng, ta có thể hiểu rõ các định luật khác. Nói khác đi, nhiều định luật không phải là độc lập, mà nó chỉ là cách diễn đạt khác nhau của định luật bảo toàn năng lượng. Đơn giản hơn là qui tắc đòn bẩy.

Trên gối tựa, đặt một đòn bẩy. Độ dài một cánh tay đòn là 1m và của cánh tay đòn kia là 4m. Trước hết, hãy nhắc lại về năng lượng hấp dẫn: nếu ta có vài vật nặng, ta sẽ lấy trọng lượng của mỗi vật nhân với độ cao kể từ mặt đất, cộng tất cả lại sẽ được năng lượng hấp dẫn toàn phần. Giả sử trên cánh tay dài có vật nặng 2kg và trên cánh tay ngắn có một vật nặng x bí mật chưa biết; x luôn luôn không biết, vì vậy ta gọi nó bằng W là như ta đã biết nó rồi. Câu hỏi là: vật nặng W phải bằng bao nhiêu để có cân bằng, để cho đòn bẩy chỉ đung đưa nhẹ nhàng chứ không đổ? Nó đung đưa nhẹ nhàng thì điều đó có nghĩa là năng lượng vẫn giữ nguyên, khi đòn bẩy nằm ngang cũng như khi nó nghiêng thế nào để vật nặng 2 kg được nâng lên 2 cm chẳng hạn. Khi một năng lượng giữ nguyên thì đòn bẩy có thể ở bất cứ vị trí nào mà vẫn không đổ. Nếu vật nặng 2 kg được nâng lên 2 cm, thì vật nặng W sẽ tụt xuống bao nhiêu? Hình vẽ cho thấy rõ ràng nếu OA = 1 m, còn OB = 4 m thì lúc BB 1 = 2 cm đoạn AA 1 sẽ bằng 0,5 cm. Giờ ta hãy ứng dụng định luật cho năng lượng hấp dẫn. Ban đầu cả hai độ cao BB 1 và AA 1 bằng không và năng lượng toàn phần bằng không. Để tìm được năng lượng của đòn bẩy lệch, ta nhân trọng lượng 2 kg với độ cao 2 cm và cộng với trọng lượng chưa biết W nhân cho độ cao 0,5 cm. Tổngphải cho trị cũ của năng lượng là không. Vì vậy:

2 – W/4 = 0, từ đó W = 8

Đó là một trong các phương pháp để hiểu một định luật đơn giản mà ta đều biết rõ: qui tắc đòn bẩy. Song điều hay là không chỉ riêng định luật ấy mà, hàng trăm định luật khác có thể liên hệ chặt chẽ với các dạng khác nhau của năng lượng. Tôi dẫn ra thí dụ trên chỉ để thấy định luật bảo toàn năng lượng có ích như thế nào.

Nhưng điều tai hoạ là trong thực tế nó không được nghiệm đúng vì có ma sát của gối tựa. Nếu có một vật nào đó chuyển động, một quả cầu lăn trên một mặt phẳng ngang chẳng hạn, thì sớm hay muộn ma sát sẽ làm nó dừng lại. Động năng của quả cầu đi đâu? Năng lượng chuyển động của quả cầu đã chuyển thành năng lượng dao động của các nguyên tử của mặt sàn và quả cầu. Thế giới, nếu ta nhìn nó được từ xa, nó sẽ có vẻ là một quả cầu tròn trĩnh, trơn tru, bóng lộn, song nếu nhìn gần thì thấy nó rất phức tạp: hàng triệu triệu nguyên tử tí hon, mọi vẻ sần sùi có thể có! Nó giống như một bãi cát khô dưới chân anh, bởi vì nó gồm những quả cầu tí hon đó. Mặt sàn cũng thế – đó là một con đường gồ ghề, đầy rẫy những quả cầu con. Nếu anh cho lăn một hòn sỏi to trên bãi cát, anh sẽ thấy các hạt cát – những nguyên tử tí hon nhảy nhót lên. Khi quả cầu lăn qua rồi, các nguyên tử phía sau vẫn tiếp tục rung động do những va chạm đã gặp. Như vậy trên mặt sàn còn lại nhiệt năng, còn lại dao động của các nguyên tử. Mới nhìn, tưởng là định luật bảo toàn năng lượng không đúng, bởi vì năng lượng đã lẩn trốn và chúng ta phải dùng nhiệt kế và những dụng cụ khác mới phát hiện được nó. Song quá trình xảy ra dù có phức tạp như thế nào, chúng ta vẫn luôn luôn thấy rằng năng lượng bảo toàn, ngay cả khi chúng ta chưa biết những định luật khác, chi tiết hơn.

Lần đầu tiên chứng minh cho định luật bảo toàn năng lượng không phải là một nhà vậy lý, mà là một thầy thuốc. Ông đã làm thí nghiệm với chuột. Nếu ta đốt thức ăn, ta có thể biết bao nhiêu nhiệt toả ra. Nếu ta cho chuột ăn lượng thức ăn đó thì thức ăn sẽ cùng với oxi chuyển hoá thành khí cacbônic giống như lúc đốt cháy. Đo năng lượng trong hai trường hợp, anh sẽ thấy điều xảy ra trong cơ thể sống cũng giống như trong giới vô cơ. Sự sống cũng luôn theo định luật bảo toàn năng lượng như những hiện tượng khác. Cần nói thêm rằng, mọi định luật hay nguyên lý đúng trong thế giới vô cơ, vẫn đúng trong các hiện tượng diệu kì của sự sống. Về mặt định luật vật lý, đến nay vẫn không thấy một sự khác biệt nào giữa các vật vô cơ với các sinh vật, mặc dù các sinh vật được cấu tạo phức tạp hơn nhiều.

Một thí dụ lý thú khác về ứng dụng định luật bảo toàn năng lượng: phản ứng phân rã nơtrôn ra prôtôn, êlectrôn và phản hạt nơtrinô. Thoạt tiên người ta cho rằng nơtrôn đã biến thành prôtôn và êlêctrôn. Song khi đo năng lượng của tất cả các hạt lại thấy năng lượng prôtôn và êlectrôn bé hơn năng lượng nơtrôn. Có thể có hai cách giải thích. Cách giải thích đầu tiên cho rằng định luật bảo toàn năng lượng không đúng. Bohr đưa ra một giả thiết rằng định luật bảo toàn năng lượng chỉ đúng một cách trung bình, một cách thống kê mà thôi. Song hiện nay rõ ràng cách giải thích khác mới đúng: năng lượng không ăn khớp vì trong phản ứng đã xuất hiện một hạt nào đấy nữa, hạt mà bây giờ chúng ta gọi là nơtrinô. Phản hạt nơtrinô mang theo nó một phần năng lượng. Anh sẽ bảo: đó chẳng qua là bịa ra phản nơtrinô để cứu vớt lấy định luật bảo toàn năng lượng. Nhưng nó đã cứu vớt cả rất nhiều định luật khác như định luật bảo toàn động lượng và rất gần đây chúng ta đã có những bằng chứng trực tiếp rằng phản hạt nơtrinô tồn tại thực sự.

Thí dụ trên rất hùng hồn. Vì sao lại có thể mở rộng các định luật của mình vào những lĩnh vực chưa được nghiên cứu tỉ mỉ? Tại sao ta lại có thể chắc chắn rằng một hiện tượng mới nào đó tuân theo định luật bảo toàn năng lượng, nếu như chúng ta đã kiểm nghiệm nó dù chỉ là trong những hiện tượng đã biết? Có những lúc nào đó, anh đọc thấy trên báo chí nói rằng các nhà vật lý đã xác nhận sự sai lầm của một trong những định luật yêu quý của họ. Như vậy, phải chăng không nên bảo rằng định luật nghiệm đúng cả trong lĩnh vực mà chúng ta chưa biết tới? Nhưng nếu anh không bao giờ nói rằng định luật nghiệm đúng cả trong những lĩnh vực mà anh chưa biết thì anh sẽ không biết được gì hết. Nếu anh chỉ thừa nhận những định luật trong phạm vi các thí nghiệm đã làm mà thôi, anh sẽ không bảo giờ dự đoán được điều gì cả. Điều có ích duy nhất trong khoa học là nó giúp chúng ta nhìn tới phía trước, xây dựng những dự đoán. Vì vậy, chúng ta mãi mãi đi tới, cổ cứ mãi dài ra. Còn năng lượng có lẽ nó được bảo toàn cả ở những nơi khác.

Vì thế khoa học không phải là hoàn mĩ. Khi anh nói một điều gì về một lĩnh vực thực nghiệm mà anh không tiếp xúc trực tiếp, tức khắc anh sẽ mất lòng tin. Song chúng ta bắt buộc phải nói tới những lĩnh vực mà chúng ta chưa hề nhìn thấy, nếu không thế, thì khoa học chẳng thể làm gì cả. Chẳng han, lúc vật chuyển động, khối lượng của nó thay đổi vì năng lượng phải được bảo toàn. Do sự tương tác giữa khối lượng và năng lượng, năng lượng gắn liền với chuyển động sẽ xuất hiện như một khối lượng bổ sung. Khi chuyển động vật trở nên “nặng” hơn. đã quan niệm khác. Ông cho rằng khối lượng không đổi. Khi phát hiện ra quan niệm đó của là sai lầm, tất cả đều nói “Trời ơi! Thật kinh khủng! các nhà vật lý đã phát hiện ra sai lầm của chính họ! Hừ! Không hiểu trước đây tại sao họ cứ nghĩ là đúng?”. Hiệu ứng ấy rất bé và chỉ bộc lộ khi vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng. Khi anh quay con quay, thì trọng lượng của nó vẫn như lúc nó đứng yên, với độ chính xác tới một phân số rất bé. Bây giờ họ sẽ phải nói thế này: “Nếu vận tốc chưa vượt tới một trị số nào đó, thì khối lượng con quay không đổi”. Tất cả đều sẽ rõ ràng, có phải thế không? Không. Nếu chỉ thí nghiệm với con quay bằng gỗ, bằng đồng và đường sắt, thì nó phải nói thế này: “Khi con quay bằng gỗ, bằng đồng và bằng sắt quay không nhanh quá một vận tốc nào đó…” Anh thấy đấy, chúng ta không biết được hết các điều kiện cần thiết cho thí nghiệm. Ta không biết khối lượng của con quay phóng xạ có được bảo toàn không. Vì vậy, nếu chúng ta muốn từ khoa học rút ra cái gì đó có ích, thì ta phải xây dựng các dự đoán. Muốn cho khoa học không biến thành những thủ tục đơn giản của các thí nghiệm đã tiến hành, chúng ta phải đề ra nhưng quy luật bao quát tới những chân trời xa lạ chưa từng biết. Ở đây chẳng có gì là ngu ngốc cả, chỉ do khoa học chưa hoàn mĩ mà thôi. Nếu anh nghĩ rằng khoa học phải hoàn mĩ anh nhầm đấy.

Trong chừng mực chúng ta biết, năng lượng được bảo toàn một cách chính xác. Năng lượng không có đơn vị nguyên tố. Còn điều này nữa: nó có phải là nguồn của trường không? Có. Einstein đã cho rằng năng lượng sinh ra hấp dẫn. Năng lượng tương đương với khối lượng và vì vậy ý nghĩ của cho rằng khối lượng sinh ra hấp dẫn, đã trở thành một khẳng định: năng lượng sinh ra hấp dẫn.

Còn có những đại lượng bảo toàn khác giống như năng lượng ở chỗ chúng cũng là những số! Một trong những đại lượng đó là động lượng (xung lượng). Nếu lấy tất cả các khối lượng trong một hệ, đem nhân với vận tốc tương ứng và cộng lại tất cả, thì tổng sẽ là động lượng của hệ. Và động lượng toàn phần này của hệ được bảo toàn.

Một thí cụ đại lượng bảo toàn khác laà mômen động lượng mà tôi đã có dịp nói tới. Mômen động lượng là diện tích mà vectơ tia quét trong một giây khi vật chuyển động. Chẳng hạn ta có một vật chuyển động và chọn lấy một tâm bất kì, thì tốc độ tăng của diện tích (hình dưới) quét bởi đoạn thẳng nối vật với tâm, đem nhân với khối lượng của vật được gọi là mômen động lượng; cộng mômen của tất cả các vật trong một hệ ta sẽ được mômen động lượng của hệ. Đại lượng đó cũng không đổi. Như vậy ta có sự bảo toàn của mômen động lượng. Nhân đây, có thể nói rằng, nếu anh muốn biết nhiều về vật lý, anh có cảm giác mômen động lượng không bảo toàn. Cũng giống như năng lượng, nó biểu hiện dưới những dạng khác nhau. Nhiều người nghĩ rằng nó chỉ liên hệ với chuyển động, song tôi sẽ chứng minh nó còn xuất hiện cả trong những dạng khác. Nếu ta đưa vào ống dây dẫn một thanh nam châm, thì từ trường, từ thông bên trong ống sẽ tăng và trong dây có dòng điện chạy qua. Chuyển vận của các máy điện dựa trên nguyên tắc như vậy. Hãy tưởng tượng ta thay ống dây bằng một cái đĩa trong đó có những điện tích, giống như êlectrôn trong dây dẫn (hình dưới).

Bây giờ ta đưa rất nhanh một thanh nam châm từ xa lại, dọc theo đúng trục đĩa; từ thông sẽ biến thiên. Cũng giống như trong dây dẫn, các điện tích sẽ bắt đầu chuyển động theo đường tròn, và nếu đĩa nằm trên một ổ trục, thì nó sẽ quay. Điều đó trái với sự bảo toàn mômen: khi nam châm ở xa đĩa không quay và khi gần thì nó quay. Chúng ta có sự quay mà không mất gì cả, và điều đó mâu thuẫn với các qui tắc! “A! anh bảo thế nghĩa là phải có tương tác nào khác, buộc nam châm quay theo chiều ngược lại”. Chẳng phải như vậy. Không có lực nào tác dụng lên nam châm để có thể quay ngược lại. Cách giải thích là mômen đã xuất hiện dưới hai dạng khác nhau. Một là dạng mômen gắn liền với chuyể động, và dạng kia mômen gắn liền với các trường điện và từ. Xung quanh nam châm có một trường với mômen riêng của nó, mômen này không xuất hiện trong chuyển động, song ngược với sự quay về dấu. Nếu ta tiến hành thí nghiệm theo trình tự ngược lại (hình dưới), thì điều đó càng rõ ràng. Khi đĩa với các hạt của nó và nam châm đứng bên nhau, và cả hai đều đứng yên, thì tôi bảo rằng trường có mômen, mômen dưới dạng ẩn không bộc lộ trong chuyển động quay cơ học. Nhưng nếu anh cất nam châm đi, các trường sẽ mất, và bấy giờ mômen động lượng phải xuất hiện và đĩa bắt đầu quay. Định luật buộc nó quay đó gọi là định luật cảm ứng điện từ.

Mômen động lượng có biến thiên từng lượng tử một không, tôi thật là khó nói. Mới nhìn, nó không thể nào biến thiên từng lượng tử một được, bởi vì nó tuỳ thuộc ta chọn hình chiếu của hệ dưới một góc thế nào. Anh nhìn một diện tích biến thiên và dĩ nhiên anh sẽ thấy nó khác nhau tuỳ thuộc anh nhìn thẳng vào nó hay nhìn nghiêng. Nếu mômen biến thiên từng lượng tử một, nhìn vào hệ nghiêng đi một góc nào đó, anh sẽ thấy nó bằng 8 đơn vị; sau đó thay đổi góc nhìn chỉ một tí chút thôi, thì số đơn vị cũng phải thay đổi một tí chút thôi, ví dụ như chỉ bé hơn 8 một chút, chẳng hạn. Mà 7 không phải bé hơn 8 một tí chút; 7 bé hơn 8 một lượng hoàn toàn xác định, vì vậy mà mômen khó mà biến thiên từng lượng tử một được. Mặc dù vậy sự tinh vi và kì lạ của cơ học lượng tử đã cho phép chứng minh rằng, nếu ta đo mômen động lượng đối với bất kì trục nào, thì lạ chưa! Bao giờ ta cũng được một số nguyên đơn vị. Cố nhiên, khác các điện tích, đây không phải là những đơn vị có thể đếm được. Mômen biến thiên từng lượng tử một với ý nghĩa toán học, nó biến thiên thế nào để trong một phép đo bất kỳ độ lớn của nó bao giờ cũng được biểu diễn bằng một số nguyên. Song chúng ta lại không thể coi nó như là một số nguyên điện tích đơn vị những đơn vị tưởng tượng mà ta có thể đếm: một, hai, ba,.. Trong trường hợp mômen động lượng, chúng ta không thể hình dung chúng như là những đơn vị tách biệt, nhưng mặc dù thế, chúng luôn luôn là một số nguyên… Đó là điều vô cùng lạ lùng.

Một khối lượng trong hộp không thể tự nó chuyển dời từ chỗ này tới chỗ khác; đây không đụng chạm gì tới sự bảo toàn khối lượng cả: khối lượng bao giờ cũng giữ nguyên, ta chỉ muốn nói tới sự dịch chuyển của nó mà thôi. Điện tích thì có thể chuyển dời còn khối lượng thì không. Hãy cho phép tôi giải thích vì sao. Chuyển động không ảnh hưởng gì tới các định luật vật lý, vì vậy, hãy giả thiết là hộp chuyển động đều về phía trên. Giờ ta hãy tìm mômen động lượng đối với một điểm x không xa lắm. Nếu trong chuyển động đi lên đó của hộp, khối lượng vẫn ở nguyên vị trí 1 thì diện tích do vectơ tia của nó vạch nên sẽ biến thiên với một tốc độ xác định. Nếu khối lượng chuyển dời tới vị trí 2 thì diện tích sẽ biến thiên nhanh hơn; độ cao vẫn như cũ, vì hộp đi lên với vận tốc vẫn như trước nhưng khoảng cách từ x tới khối lượng lại tăng. Nhưng theo định luật bảo toàn mômen, độ nhanh của sự biến thiên diện tích phải không đổi. Vì thế, khối lượng tự nó không được phép di chuyển: Muốn nó chuyển động anh phải đẩy nó đi hoặc bằng cách tăng mômen động lượng. Vì lẽ ấy, tên lửa tưởng như không thể chuyển động trong chân không… nhưng nó vẫn chuyển động. Nếu ta có một vài khối lượng mà một cái chuyển động về phía trước, thì những cái khác buộc phải chuyển động về phía sau thế nào cho chuyển động về phía trước và về phía sau cân bằng lẫn nhau. Chuyển vận của tên lửa là như vậy. Ban đầu nó đứng yên trong chân không, sau đó khí phụt về phía sau, vì thế mà tên lửa bay về phía trước. Điều quan trọng là toàn thể vật chất, khối tâm, khối lượng nhìn một cách tổng quát, vẫn đứng yên tại chỗ. Bộ phận cần thiết sẽ bắn về phía trước, phần còn lại không cần thiết, và chúng ta không quan tâm tới, bị bắn về phía sau. Đối với riêng những bộ phận cần thiết không có các định lý về bảo toàn, đây chỉ muốn nói tới sự bảo toàn của toàn bộ.

Sự nghiên cứu các định luật vật lý cũng giống như một trò chơi trẻ con với các mẫu hình lập phương, và những mẫu hình ấy tạo nên một bức tranh trọn vẹn. Chúng ta có một số rất lớn các mẫu hình lập phương và mỗi ngày chúng càng nhiều thêm. Nhiều mẫu rơi sang một bên như là chúng không thích hợp với số còn lại.Từ đâu mà chúng ta lại biết là chúng cùng một tập hợp? Từ đâu mà chúng ta biết là tất cả chúng hợp thành một bức tranh đầy đủ? Chắc chắn tuyệt đối thì không có, và điều đó làm chúng ta phần nào băn khoăn. Nhưng ở nhiều mẫu lập phương có cái chung nào đó, và điều đó làm nảy ra hi vọng. Trên tất cả mẫu hình lập phương đều có vẽ trời xanh, tất cả chúng đều làm bằng cùng một loại gỗ. Tất cả các định luật vật lý cũng tuân theo những định luật bảo toàn như nhau.

【#5】Cảm Ứng Điện Từ: Định Luật Len

Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng cho thấy sự hình thành của suất điện động hay điện áp trên một vật dẫn trong trường hợp vật dẫn đó được đặt trong cùng một từ trường biến thiên. Vào năm 1831, chính Michael Faraday đã phát hiện ra hiện tượng này bằng các thực nghiệm nhằm chứng minh từ trường có khả năng sinh ra dòng điện.

Trong cùng thời gian Faraday nghiên cứu về hiện tượng cảm ứng điện từ tại Anh. Thật trùng hợp là cả Heinrich Lenz cũng đang trải qua các thực nghiệm tại trung tâm nghiên cứu Liên Xô. Ngay sau đó, nhà khoa học này đã tìm ra định luật tổng quát về vấn đề trên. Nhờ vậy mà chúng ta có thể xác định được chiều của dòng điện cảm ứng. Sau này lý thuyết này được đặt theo tên của chính ông. Người ta gọi đó là định luật Len-xơ.

Nội dung định luật Len-xơ như sau: Dòng điện cảm ứng phải có chiều mà ở đó từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra đó hay được hiểu là chống lại sự biến thiên của từ thông khi đi qua mạch.

Giải thích về định luật Len-xơ, chúng ta có thể hiểu khi từ thông qua đi qua mạch có xu hướng tăng lên. Từ trường cảm ứng được sinh ra với mục đích chống quá trình gia tăng của từ thông trong mạch. Lúc đó từ trường cảm ứng được xác định ngược chiều với từ trường bên ngoài. Trường hợp khác khi từ thông trong mạch giảm, từ trường cảm ứng có nhiệm vụ chống lại quá trình tụt giảm của từ thông. Do đó, từ trường trong mạch sẽ cùng chiều với từ trường bên ngoài. Đây chính là cách xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong mạch.

Công thức của định luật Len-xơ

Trong công thức để xác định suất điện động cảm ứng, Faraday đã sử dụng đến dấu “-” để giải thích về chiều của dòng điện trong các thực nghiệm của mình. Điều đó cũng hoàn toàn phù hợp với các phát biểu của định luật Len-xơ. Theo đó, chúng ta :

Trong đó:

ΔФ là độ biến thiên của từ thông qua mạch (Dấu – để xác định chiều của dòng điện)

Δt Thời gian từ thông biến thiên khi đi qua mạch

Các nhà khoa học cho rằng định luật Len-xơ phù hợp với một định luật khác đó là bảo toàn năng lượng. Tương đương với điều đó dấu “-” cũng được thể hiện thông qua toán học thông qua phương trình Maxwell.

Ứng dụng cảm ứng điện từ trong đời sống

Dựa trên nguyên lý của dòng điện cảm ứng rất nhiều thiết bị đã ra đời mang đến sự tiện dụng cho đời sống sinh hoạt của con người. Đầu tiên chính là các thiết bị gia dụng. Những thiết bị nổi bật như điều hòa không khí, đèn điện, quạt điện, bếp từ… Đó đều là các thiết bị hoạt động dựa trên động cơ điện hoạt động trong từ trường, được nảy sinh do dòng điện theo phát biểu của định luật Len-xơ.

Hiện tượng cảm ứng điện từ còn được ứng dụng trong việc sử dụng các nguồn năng lượng để tạo ra máy phát điện. Đây là loại máy có ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với hoạt động sống của con người hiện đại. Ngoài ra, hiện tượng này còn được ứng dụng trong lĩnh vực giao thông thông minh như tàu điện từ.

Trong lĩnh vực y học, các loại máy móc công nghệ cao như máy chụp cộng hưởng từ, thiết bị hỗ trợ điều trị tăng thân nhiệt… đều hoạt động dựa trên nguyên lý của dòng điện cảm ứng.

【#6】Suất Điện Động Cảm Ứng, Định Luật Farađay, Định Luật Lenxơ

Suất điện động cảm ứng, Định luật Farađay, Định luật Lenxơ

Chương V: Hiện tượng tự cảm là gì? suất điện động tự cảm

Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín, suất điện động cảm ứng đặc chưng cho tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch kín.

Bằng nhiều thí nghiệm khác nhau Len-xơ đã xây dựng lên định luật mang tên ông để xác định chiều của dòng điện cảm ứng:

Nội dung định luật Lenxơ: Dòng điện cảm ứng phải có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông qua mạch.

Hình a: khi nam châm chuyển động đi lên, từ thông tăng (số đường sức từ qua vòng dây sẽ nhiều lên), để chống lại sự tăng của từ thông, vận dụng qui tắc bàn tay phải 2 dòng điện phải có chiều như hình vẽ để từ trường nó sinh ra hướng từ dưới lên ngược với hướng từ trường của nam châm để chống lại sự tăng của từ thông.

Hình b: ngược lại.

2/ Định luật Faraday, suất điện động cảm ứng:

Khác với các bạn sau khi phát hiện và tiến hành thành công thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ Faraday đã ghi lại những nhận xét của ông về hiện tượng trên như sau.

  • Từ thông gửi qua mạch kín biến đổi theo thời gian là nguyên nhân sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch đó.
  • Dòng điện cảm ứng chỉ tồn tại trong thời gian từ thông gửi qua mạch kín biến đổi.
  • Cường độ dòng điện cảm ứng tỉ lệ thuận với tốc độ biến đổi của từ thông.
  • Chiều của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào sự tăng hay giảm của từ thông gửi qua mạch.

Biếu thức của suất điện động cảm ứng:

Trong đó:

  • Ec: suất điện động cảm ứng (V)
  • ΔΦ: độ biến thiên từ thông (Wb)
  • Δt: thời gian từ thông biến thiên qua mạch kín (s)
  • ΔΦ/Δt: gọi là tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín (Wb/s)

Dấu “-” trong công thức, Faraday đưa vào để giải thích chiều của dòng điện cảm ứng, nó phù hợp với định luật Lenxơ

Độ lớn suất điện động cảm ứng:

3/ Sự chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ:

Việc Faraday phát hiện ra hiện tượng cảm ứng điện từ và nêu ra bản chất của việc tạo ra điện, cách thức tạo ra dòng điện và làm sao để có thể tạo ra đường những dòng điện có cường độ lớn đã mở ra một thời kỳ mới cho nhân loại, thời kỳ của năng lượng điện.

Bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ là quá trình chuyển hóa năng lượng từ cơ năng chuyển hóa thành điện năng (năng lượng điện).

Kiến thức về từ thông, chiều dòng điện thật khó tưởng tượng và bài tập cũng khó, nhưng dù sao cũng phải cảm ơn các ông đã mở ra một thời kỳ mới cho nhân loại.

【#7】Công Thức Và Định Luật Faraday Về Cảm Ứng Điện Từ ⚡️

Định luật faraday được đặt theo tên của nhà vật lý học người Anh Michael Faraday. Ông cũng đồng thời là một nhà hóa học nổi tiếng với những công trình nghiên cứu những năm đầu thế kỷ 19. Định lý Faraday được công bố lần đầu tiên vào năm 1831. Trong cùng thời điểm này, một nhà khoa học khác là Joseph Henry cũng tiến hành nghiên cứu về cảm ứng điện từ một cách hoàn toàn độc lập.

Để đi đến những kết luận cho thực nghiệm từ trường có thể sinh ra điện từ, Faraday đã thực hiện một thí nghiệm: Lấy một cuộn dây, sau đó mắc nối tiếp với một mạch điện kín. Đồng thời đặt một thanh nam châm có 2 cực B-N lên trên ống dây. Thí nghiệm đưa đến các kết luận trở thành căn cứ cho các vấn đề về cảm ứng điện từ như sau:

  • Nguyên nhân sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện được từ từ thông gửi tới mạch kín và biến đổi theo thời gian.
  • Dòng điện cảm ứng tồn tại khi và chỉ khi từ thông đi qua mạch kín biến đổi. Hết thời gian này, dòng điện cảm ứng không còn tồn tại.
  • Cường độ dòng điện của mạch kiến cho kết quả tỷ lệ thuận với tốc độ mà từ thông biến đổi.
  • Chiều dòng điện biến đổi dựa theo mức độ tăng/giảm của từ thông.

Qua đó, chúng ta có được định luật Faraday về cảm ứng điện từ như sau: Độ lớn suất điện động cảm ứng được đặt trong một mạch kín có xu hướng tỷ lệ với tốc độ biến đổi của từ thông bao quanh. Đồng thời tỷ lệ nghịch với thời gian mà sự biến thiên ấy xảy ra.

Công thức của định luật Faraday

Định luật Faraday chứng minh về sự liên hệ giữa biến thiên từ thông được đặt trong một mạch kín nhất định và điện trường cảm ứng được đặt trong toàn mạch. Công thức của định luật Faraday như sau:

N là số vòng dây được đặt trong cuộn dây

🛆ø/🛆t là độ biến thiên của từ thông qua một vòng dây

Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ

Cảm ứng điện từ là một hiện tượng vật lý vô cùng quan trọng, có tính ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực của đời sống. Hiện tượng này với những thành quả sau hàng trăm năm đã tạo nên một cuộc đại cách mạng kỹ thuật với sự ra đời của nhiều loại máy móc, thiết bị kỹ thuật. Một số ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ có thể kể đến như sau.

Ứng dụng trong công nghiệp

Hiện tượng cảm ứng điện từ đóng góp nhiều lợi ích cho ngành công nghiệp hiện đại. Đặt nền móng vững chắc cho sự ra đời của các thiết bị kỹ thuật điện. Trong đó nổi bất nhất, không thể không kể đến đó là những chiếc máy phát điện. Máy phát điện đã đưa lịch sử loài người đi đến một kỷ nguyên hoàn toàn mới. Dựa trên nguyên lý của định luật faraday về cảm ứng điện từ. Máy phát điện sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra nguồn năng lượng điện. Cuộn dây điện của máy phát khi được đặt trong từ trường không đổi có khả năng tạo ra dòng điện xoay chiều mà chúng ta đang sử dụng hiện nay.

Ngoài ra, cảm ứng điện từ còn được ứng dụng trong hệ thống giao thông hiện đại với loại tàu đệm từ với tốc độ di chuyển lên đến 500km/h, đã và đang được sử dụng ở Nhật Bản và một số quốc gia khác.

Ứng dụng trong lĩnh vực y tế

Hiện tượng cảm ứng điện từ được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực y tế. Dựa trên nguyên lý của cảm ứng điện từ, các thiết bị y tế công nghệ cao và hỗ trợ trị liệu lâm sàng đã được ra đời. Điển hình như các dòng máy cấy ghép, máy sử dụng kỹ thuật chẩn đoán y khoa chụp cộng hưởng từ MRI và một số phương pháp điều trị đặc biệt khác cho bệnh nhân ung thư.

Cảm ứng điện từ đóng vai trò thiết yếu đối với sự ra đời của các thiết bị điện. Điều này giúp con người tiết kiệm nhiều thời gian, công sức, tiền bạc. Đồng thời nâng cao chất lượng cuộc sống. Một số thiết bị ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ như bếp từ, quạt điện, đèn huỳnh quang…

【#8】Nguyên Lý Và Định Luật Faraday Về Cảm Ứng Điện Từ

Định luật faraday về cảm ứng điện từ hay định lý faraday, nguyên lý faraday là định luật cơ bản trong điện từ. Định luật faraday cho biết khi từ trường tương tác với một mạch điện tạo ra sức điện động (EMF) – được gọi là cảm ứng điện từ.

Nguyên lý faraday là nguyên lý hoạt động cơ bản của các loại máy biến áp, các loại động cơ điện, cuộn cảm, máy phát điện và nam châm điện. Trong bài viết này sẽ giải đáp chính xác cho bạn định luật faraday là gì, định luật faraday và công thức cũng như áp dụng nguyên lý lồng faraday trong đời sống.

Nội dung định luật faraday về cảm ứng điện từ

Nội dung định luật faraday về cảm ứng điện từ hay định lý faraday được khám phá bởi nhà vật lý và hóa học người Anh tên là Michael Faraday năm 1831 và nhà khoa học Joseph Henry độc lập nghiên cứu tại cùng thời gian.

Nội dung định lý faraday hay định luật faraday là gì

Theo một phiên bản phổ biến của định luật faraday có nội dung rằng:

Độ lớn suất điện động cảm ứng trong bất cứ một mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông bao quanh nó.

Định luật faraday và công thức của nó:

Định luật cảm ứng Faraday cho biết sự liên hệ giữa biến thiên từ thông ɸB trong diện tích mặt cắt của 1 vòng kín và điện trường cảm ứng dọc theo vòng đó. Nguyên lý faraday được tính bởi công thức:

Với là một phần của diện tích bề mặt di chuyển của cuộn dây ∑(t), B là từ trường (còn có tên gọi là”mật độ từ thông”), và B·dA là Tích vô hướng.

Định luật điện phân faraday

Định luật điện phân Faraday là một định luật điện phân cơ bản được đưa ra vào năm 1833 do nhà khoa học Michael Faraday.

Định luật Fa-ra-day thứ nhất: Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình điện phân đó.

m = k.q với k là đương lượng điện hóa chất được giải phóng ở điện cực.

Định luật Fa-ra-day thứ hai: Đương lượng điện hóa k của một nguyên tố sẽ tỉ lệ với đương lượng gam A/n của nguyên tố đó. Hệ số tỉ lệ là 1/F, trong đó F là số Fa-ra-day.

k=1/F.A/n, với F = 96500 (C/mol)

Công thức faraday: m=1/F.A/n.I.t (kg)

  • m là khối lượng chất giải phóng ở điện cực (kg).
  • F: số Fa-ra-day với f = 96500 C/mol.
  • A: Khối lượng mol nguyên tử của nguyên tố thu được ở điện cực (kg).
  • n: hóa trị của nguyên tố hay số electron mà nguyên tử hay ion đã cho hoặc nhận
  • I: Cường độ dòng điện dung dịch điện phân (A).
  • t là thời gian điện phân. (s).

Nguyên lý lồng faraday là gì?

Lồng Faraday là một lồng được làm bằng kim loại hay chất dẫn tốt, có thể được đan bằng dạng lưới kim loại. Nó được đặt theo tên của nhà khoa học Michael Faraday, một nhà vật lý người Anh và người sáng lập nên điện từ.

Theo điều kiện cân bằng tĩnh điện của phần dây dẫn nối đất, thân lồng RF là một vật thể có khả năng chênh lệch điện thế bằng không, điện trường và điện tích cũng bằng không. Đồng thời giúp bảo vệ tránh nhiễu RF hay tần số vô tuyến trong pha phát tạo ra “xung kích thích” ảnh hưởng đến môi trường cục bộ.

Những thiết bị như đài phát thanh và truyền hình, các thiết bị điện, động cơ, những bóng đèn huỳnh quang, phương tiện cơ giới hay các thiết bị gia dụng, máy tính, thiết bị y tế khác đều có thể tạo ra những môi trường nhiễu tín hiệu hoặc làm nhiễu tần số vô tuyến.

Lồng RF hay lồng faraday hiện nay được ứng dụng trong y tế là chủ yếu để bảo vệ các hệ thống MRI cho kết quả chụp chính xác nhất.

Đơn vị lắp đặt lồng faraday tại Việt Nam

Công ty TNHH MIG hiện nay là đơn vị hàng đầu chuyên lắp đặt và cung cấp phòng MRI cho các bệnh viện, các phòng khám lớn trong và ngoài nước.

MIGCO là lựa chọn đầu tiên trong tất cả các nhà cung cấp máy MRI với hệ thống lồng faraday vì mỗi phòng MRI được chúng tôi thiết kế phù hợp:

♦ Các thông số kỹ thuật cụ thể về lồng faraday được yêu cầu phù hợp cho mỗi máy MRI, cung cấp tính linh hoạt và độ tin cậy cao. Các phòng RF hay lồng RF có thể tháo gỡ và mở rộng, định hình lại hoặc di chuyển khi chủ sở hữu muốn bán hoặc nâng cấp nam châm MRI

♦ Phù hợp với đặc trưng và ngân sách của mỗi phòng khám sở hữu muốn vận hành phòng MRI

MIG tự hào là nhà cung cấp và thi công lồng faraday uy tín ở thị trường Việt Nam và ngoài nước. Liên hệ trực tiếp với chúng tôi nếu quý khách muốn có thêm những thông tin bổ ích về định luật faraday về cảm ứng điện từ, định luật lồng faraday ứng dụng và lắp đặt cũng như chi phí cụ thể.

【#9】Ứng Dụng Định Luật Cảm Ứng Điện Từ Vào Đời Sống

Mong muốn góp phần cho các bạn học sinh thêm hiểu biết về thế giới xung quanh, giúp các bạn thêm có động lực học những kiến thức trong sách giáo khoa. Kiến giới thiệu đến các bạn những ứng dụng tuyệt vời của định luật cảm ứng điện từ vào đời sống.

I. Định luật cảm ứng điện từ

Định luật cảm ứng điện từ là sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín khi có từ thông qua mạch đó biến thiên. Suất điện động sinh sẽ ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín chính là suất điện động cảm ứng.

– Định luật cảm ứng điện từ: Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiệu suất điện động cảm ứng.

– Định luật Lenz (Len-xơ): Dòng điện cảm ứng có chiều để sao cho từ trường có tác dụng chống lại những nguyên nhân đã sinh ra nó.

– Định luật Faraday:Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra mà dòng điện cảm ứng trong mạch kín, nó tỉ lệ với độ biến thiên các từ thông qua mạch và tỉ lệ nghịch với khoảng thời gian của sự biến thiên ấy (tức là sẽ tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông)

II. Ứng dụng của định luật cảm ứng điện từ

– Thiết bị gia dụng

Điện từ đóng vai trò là nguyên tắc làm việc cơ bản của rất nhiều thiết bị gia dụng như điều hòa không khí đèn, thiết bị nhà bếp , vv

– Bếp từ

Bếp từ làm nóng nồi nấu bằng định luật cảm ứng từ, thay vì dẫn nhiệt từ lửa, hay bộ phận làm nóng bằng điện. Do dòng điện cảm ứng trực tiếp làm nóng dụng cụ nấu bếp, nhiệt độ có thể tăng lên rất nhanh.

Trong một bếp từ, một cuộn dây đồng sẽ được đặt dưới một vật liệu cách nhiệt (thường là mặt bếp bằng thủy tinh hay gốm), một dòng điện xoay chiều được truyền qua cuộn dây đồng này.

Từ trường dao động tạo ra một từ thông liên tục từ hóa nồi, ngay lúc này nồi đóng vai trò như lõi từ của máy biến áp. Điều này đã tạo ra dòng điện xoáy (chúng ta còn gọi là dòng điện Fu-cô) lớn ở trong nồi. Vì có tác dụng của dòng Fu-cô, nồi nấu chịu tác dụng của lực hãm điện từ gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun – Lenxơ và làm nóng đáy nồi dẫn đến làm nóng thức ăn bên trong.

– Đèn huỳnh quang

Các hệ thống chiếu sáng được sử dụng phổ biến nhất trong các tòa nhà thương mại và gia đình chính là hệ thống chiếu sáng bằng đèn huỳnh quang.

Chấn lưu được sử dụng trong đèn huỳnh quang hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ, tại thời điểm bật đèn, nó tạo ra một điện áp cao trên 2 đầu đèn rồi sau đó phóng điện qua đèn.

Dòng điện qua đèn tạo thành ion tác động lên bột huỳnh quang làm bột huỳnh quang phát sáng (sau khi đèn sáng, điện áp trên 2 đầu đèn giảm đi, dòng điện qua đèn bị hạn chế bởi điện cảm của tăng phô)

– Quạt điện

Quạt điện và các hệ thống làm mát khác thì sử dụng động cơ điện. Những động cơ này hoạt động cũng dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Trong bất kỳ thiết bị điện nào thì động cơ điện hoạt động bởi từ trường được tạo ra bởi dòng điện theo định lý Lo-ren-xơ (Lorentz). Những động cơ này chỉ khác nhau về chi phí dựa trên ứng dụng và kích thước.

Ngoài ra, còn rất nhiều ứng dụng của định luật cảm ứng điện từ trong thiết bị gia dụng như: lò nướng, chuông cửa, lò vi sóng, máy xay, loa, …

– Máy phát điện

Máy phát điện sẽ sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra điện. “Cốt lõi” của máy phát điện là một cuộn dây trong từ trường. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện này đó chính là cuộn dây điện sẽ được quay trong từ trường với tốc độ không đổi và tạo ra điện xoay chiều.

Ngoài sử dụng một cuộn dây quay trong từ trường không đổi, ta có một cách khác để sử dụng cảm ứng điện từ đó chính là giữ cho cuộn dây đứng yên và sau đó làm quay nam châm vĩnh cữu (cung cấp từ trường và từ thông) xung quanh cuộn dây trên.

– Tàu điện từ

Đây là một trong những công nghệ hiện đại của các hệ thống giao thông sử dụng định luật cảm ứng điện từ. Tàu đệm từ sử dụng nam châm điện mạnh giúp tăng tốc độ của tàu lên một mức đáng kể

– Y học

Ngày nay, trường điện từ đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong các thiết bị y tế tiên tiến như các phương pháp điều trị tăng thân nhiệt trong bệnh ung thư, cấy ghép và chụp cộng hưởng từ (MRI)

Định luật cảm ứng điện từ là một định lý cực kỳ hữu ích với rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Điện từ đã tạo ra một cuộc cách mạng rất lớn trong lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật. Ngoài ra, nó còn tác động lớn đến các lĩnh vực khác như y tế, công nghiệp, không gian…

Hẹn gặp lại các bạn vào những bài viết tiếp theo.

【#10】Suất Điện Động Cảm Ứng, Công Thức Định Luật Faraday Về Cảm Ứng Điện Từ Và Bài Tập

Bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu suất điện động cảm ứng là gì? Công thức định luật Fa-ra-đây (Faraday) về dòng điện cảm ứng được viết ra sao? Suất điện động cảm ứng và định luật Len-xơ (Lenz) có mối quan hệ như thế nào?

I. Suất điện động cảm ứng trong mạch kín

– Định nghĩa: Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.

– Áp dụng định luật Len-xơ, công của ngoại lực sinh ra để gây ra biến thiên từ thông trong mạch là:

– Trong đó: e c suất điện động cảm ứng (tương tự như điện năng do một nguồn điện sinh ra)

* Định luật Fa-ra-đây: Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó.

II. Quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luận Len-xơ

* Sự xuất hiện dấu “-” trong công thức suất điện động cảm ứng là phù hợp với định luật Len-xơ.

– Trước hết mạch kín (C) phải được định hướng. Dựa vào chiều đã chọn trên (C), ta chọn chiều pháp tuyến dương để tính từ thông qua mạch kín.

– Nếu tăng thì e c <0: Chiều của suất điện động cảm ứng ngược với chiều dòng điện trong mạch.

III. Chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ

– Xét mạch kín (C) đặt trong từ trường không đổi, để tạo ra sự biến thiên của từ thông qua mạch (C), phải có một ngoại lực tác dụng vào (C) để thực hiện một dịch chuyển nào đó của (C) và ngoại lực này đã sinh một công cơ học. Công cơ học này làm xuất hiện suất điện động cảm ứng trong mạch, nghĩa là tạo ra điện năng.

– Như vậy, bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ đã nêu ở trên là quá trình chuyển hóa cơ năng thành điện năng.

IV. Bài tập Suất điện động cảm ứng

* Bài 1 trang 152 SGK Vật Lý 11: Phát biểu các định nghĩa:

– Suất điện động cảm ứng.

– Tốc độ biến thiên của từ thông.

° Lời giải bài 1 trang 152 SGK Vật Lý 11:

◊ Suất điện động cảm ứng

– Là suất điện động gây ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.

– Dấu (-) trong công thức là phù hợp với định luật Len-xơ, ΔΦ là độ biến thiên từ thông qua mạch (C) trong thời gian Δt.

* Bài 2 trang 152 SGK Vật Lý 11: Nêu ít nhất ba ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ.

° Lời giải bài 2 trang 152 SGK Vật Lý 11:

◊ Hiện tượng cảm ứng điện từ là cơ sở:

– Chế tạo máy phát điện một chiều, xoay chiều.

– Chế tạo máy biến thế.

– Chế tạo động cơ không đồng bộ 3 pha,…

Khi một mặt kín phẳng, quay xung quanh một trục nằm trong mặt phẳng chứa mạch trong một từ trường, thì suất điện động cảm ứng đổi chiều 1 lần trong

A.Một vòng quay.

B.2 vòng quay.

C.1/2 vòng quay.

D.1/4 vòng quay.

° Lời giải bài 3 trang 152 SGK Vật Lý 11:

◊ Chọn đáp án: C. 1/2 vòng quay.

– Giả sử, ban đầu từ thông qua mạch bằng không.

⇒ Như vậy suất điện động cảm ứng trong mạch sẽ đổi chiều một lần trong 1/2 vòng quay.

* Bài 4 trang 152 SGK Vật Lý 11: Một mạch kín hình vuông cạnh 10cm, đặt vuông góc với một từ trường đều có độ lớn thay đổi theo thời gian. Tính tốc độ biến thiên của từ trường, biết cường độ dòng điện cảm ứng i=2A và điện trở của mạch r=5Ω.

° Lời giải bài 4 trang 152 SGK Vật Lý 11:

– Độ biến thiên từ thông qua mạch kín:

– Kết luận: Tốc độ biến thiên của từ trường là 10 3 (T/s).

* Bài 5 trang 152 SGK Vật Lý 11: Một khung dây dẫn hình vuông cạnh a=10cm, đặt cố định trong một từ trường đềucó vectơ cảm ứng từ vectơ B vuông góc với mặt khung. Trong khoảng thời gian Δt=0,05s; cho độ lớn của vectơ B tăng từ 0 đến 0,5T. Xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung.

° Lời giải bài 5 trang 152 SGK Vật Lý 11:

– Suất điện động cảm ứng trong khung:

– Kết luận: Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung là 0,1 (V).

° Lời giải bài 6 trang 152 SGK Vật Lý 11:

Cho (C) quay đều xung quanh trục ∆ cố định đi qua tâm của (C) và nằm trong mặt phẳng chứa (C) ; tốc độ quay là ω không đổi ⇒ α(t) = ωt.

⇒ Từ thông tại thời điểm t: Φ(t) = BScosωt