Cảm ứng từ là hiện tượng thường được nhắc đến khá nhiều trong các lĩnh vực như điện tử, điện dân dụng, cơ khí chế tạo hoặc các ứng dụng khoa học. Vậy cụ thể đại lượng vật lý này là gì? công thức tính và ứng dụng như thế nào? Tất cả sẽ được chúng tôi tổng hợp ngay bài viết dưới đây, cùng tham khảo nhé!
Cảm ứng từ là gì?
Cảm ứng là đại lượng vật lý có hướng tại một điểm trong từ trường và đặc trưng cho độ mạnh yếu của từ trường, hướng của từ trường, tác dụng của lực từ. Đây cũng là lý do có cách gọi cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường.
Theo nghiên cứu, hầu hết các thiết bị cảm ứng điện từ hoạt động bằng cách sử dụng các cảm biến điện từ để phát hiện và đo lường các thay đổi trong các trường điện từ xung quanh. Theo đó có thể được sử dụng để thu thập thông tin và điều khiển các thiết bị điện tử.
Hiện tượng này là hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín khi từ thông qua mạch đó biến thiên. Hiểu đơn giản là hiện tượng mà các đối tượng tương tác với các trường điện từ xung quanh chúng và gây ra các thay đổi trong các trường điện từ này.
Hiện nay, hiện tượng cảm ứng từ được sử dụng khá rộng rãi và phổ biến trong các thiết bị điện tử hiện đại. Điển hình như các thiết bị cảm ứng, máy tính bảng, điện thoại di động, màn hình cảm ứng, thiết bị định vị GPS, các thiết bị y tế và công nghiệp.
Đơn vị đo cảm ứng từ là gì?
Cảm ứng từ được ký hiệu là T (Tesla), đây là ký hiệu được đặt từ năm 1960 và được lấy theo tên của nhà khoa học Nikola Tesla người Mỹ gốc Serbia. 1T là độ lớn của hiện tượng này được đặt trên mặt phẳng có diện tích 1m2.
Đơn vị T (Tesla) có thể quy đổi ra như sau:
- 1Gs = 10-4T
- 1y = 10-9T = 1nT
Trong đó: Gs là đơn vị trong vật lý lý thuyết
y là vật lý địa
Công thức tính cảm ứng từ
Dưới đây là công thức tính cảm ứng từ chung:
B = F/Il
Trong đó:
- B: cảm ứng từ
- F: lực từ
- I: cường độ dòng điện chạy qua dây
- l: chiều dài dây
Tuy nhiên, tùy thuộc vào đoạn dây dẫn cũng sẽ có những công thức tương ứng khác nhau. Cụ thể dưới đây:
Công thức tính cảm ứng từ cho dây dẫn thẳng dài vô hạn
Bài toán đặt ra xác định cảm ứng điện từ vectơ B tại điểm M cách dây dẫn một đoạn r và có cường độ I. Phương vuông góc với mặt phẳng chứa điểm và dây dẫn, chiều của nó được xác định bằng quy tắc bàn tay phải. Công thức tính cảm ứng từ được áp dụng với dây dẫn thẳng dài vô hạn và dòng điện chạy đều trên toàn bộ dây dẫn:
Trong đó:
- BM : cảm ứng từ của điểm M.
- R: khoảng cách từ điểm xét cảm ứng điện từ đến dây dẫn
- I: cường độ dòng điện đi qua.
Công thức tính cảm ứng từ cho dây dẫn tròn
Tương tự dây dẫn dài, bài toán đặt ra là xác định cảm ứng điện từ của vecto B tại tâm O của vòng dây dẫn có bán kính R và cường độ dòng điện I. Phương vuông góc với mặt phẳng dây, chiều theo quy tắc bàn tay phải. Công thức tính:
Trong đó:
- BO : cảm ứng từ của điểm O trên trục dây dẫn (đơn vị: tesla)
- I: cường độ dòng điện đi qua trong dây dẫn (đơn vị: ampere)
- R: bán kính của dây dẫn (đơn vị: mét)
Công thức tính cảm ứng từ cho ống dây
Với ống dây phương sẽ song song với trục ống dây và chiều vẫn được xác định bằng quy tắc bàn tay phải. Công thức tính cụ thể:
Trong đó:
- B: cảm ứng từ tại 1 điểm trên trục ống dây (đơn vị: tesla)
- N: số vòng dây
- I: cường độ dòng điện trong ống dây (đơn vị: ampere)
- N: mật độ vòng dây
- L: chiều dài ống dây (đơn vị: mét)
==> Ngoài việc tìm hiểu về hiện tượng vật lý này, các bạn có thể biết thêm về từ trường
Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng từ
Hiện tượng cảm ứng từ được xem là một cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật và cực kỳ hữu ích trong cuộc sống, các lĩnh vực đa dạng như công nghiệp, y tế… Dưới đây là một số ứng dụng điển hình, thường gặp:
- Trong các thiết bị gia dụng như bếp từ, bếp hồng ngoại, cảm ứng điện từ giúp làm nóng nhờ cuộn dây đồng được đặt dưới mặt bếp thay vì dẫn nhiệt bằng lửa hoặc bằng điện
- Trong hệ thống thiết bị chiếu sáng như đèn huỳnh quang, chấn lưu được sử dụng trong đèn huỳnh quang hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ.
- Trong hệ thống điều hòa không khí như quạt điện và các thiết bị làm mát khác sử dụng động cơ điện bởi từ trường được tạo ra bởi dòng điện theo nguyên lý lực Lo-ren-xơ.
- Trong các thiết bị gia dụng khác như lò vi sóng, lò nướng, máy xay sinh tố, loa, chuông cửa…
- Trong các thiết bị cảm ứng như màn hình cảm ứng, bàn phím cảm ứng, điện thoại di động và máy tính bảng…
- Trong các loại máy phát điện sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra điện và hoạt động dựa vào cuộn dây điện được quay trong từ trường.
- Trong hệ thống giao thông hiện đại như tàu đệm từ sử dụng nam châm điện để tăng tốc độ của tàu.
- Trong lĩnh vực y học, cụ thể là các thiết bị y tế để giám sát các biến số và dữ liệu, bao gồm máy đo huyết áp, máy đo đường huyết hoặc các phương pháp điều trị hiện đại như điều trị tăng thân nhiệt cho bệnh ung thư, cấy ghép và chụp cộng hưởng từ (MRI)….
- Trong các thiết bị định vị và đo lường như thiết bị định vị GPS, cảm biến tiệm cận, máy quét và máy chụp hình kỹ thuật số đều sử dụng công nghệ cảm ứng điện từ để xác định vị trí, hướng, chuyển động và các tương tác khác của các đối tượng.
Kết luận
Hy vọng những thông tin chúng tôi chia sẻ ở bài viết trên đây sẽ giúp các bạn hiểu được về cảm ứng từ, hiện tượng và ứng dụng thực tế trong cuộc sống hàng ngày. Ngoài ra, nếu vẫn còn câu hỏi khác hãy để lại bình luận phía dưới bài viết chúng tôi sẽ phản hồi trong thời gian nhanh nhất.