Tài liệu này bao gồm các chủ đề HL được chọn cho khóa học đầu tiên được đánh giá trong 2025; đây không phải là toàn bộ chương trình.
Điều kiện tiên quyết: đọc các đại lượng và đơn vị được nêu, và sử dụng phép toán cùng các điều kiện mô hình bên dưới.
Các ví dụ là gốc và hư cấu: chúng không phải là số đo thực tế hay các cuộc điều tra của học sinh thực tế.
19.2
Trường điện từ, động cơ và cảm ứng
Giải thích hiện tượng này là gì?
Một nam châm đặt cạnh dây dẫn không luôn tạo ra dòng điện. Điện động lực cảm ứng phụ thuộc vào sự biến thiên của thông lượng từ.
Xây dựng mô hình
Một trường mô tả tác dụng lực tại các vị trí trong không gian.
Một dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường có thể chịu tác dụng của lực.
Cảm ứng điện từ xảy ra khi thông lượng từ thay đổi.
Cảm ứng: Tạo suất điện động do sự thay đổi thông lượng từ.
Máy biến áp: Thiết bị truyền năng lượng giữa các cuộn dây thông qua sự thay đổi thông lượng.
Vs/Vp = Ns/Np: 200 vòng dây xuống 50 vòng dây giảm 12 V xuống còn 3 V (tư tưởng lý tưởng)
Chọn bằng chứng để kiểm định mô hình
Thay đổi độ mạnh từ trường, diện tích cuộn dây, hướng hoặc chuyển động tương đối có thể làm thay đổi thông lượng từ.
Định luật Lenz mô tả hiệu ứng cảm ứng ngược chiều với nguyên nhân gây ra nó, phù hợp với định luật bảo toàn năng lượng.
Trong phòng thí nghiệm: Sử dụng cuộn dây và đồng hồ đo nhạy cảm để so sánh chuyển động của nam châm theo từng hướng. Ghi nhận rằng cấu hình đứng yên không tạo ra tín hiệu cảm ứng. Sử dụng nguồn cấp điện áp thấp được phê duyệt cho các buổi thực hành động cơ.
Bắt đầu từ các đại lượng đã biết
Đã biết: một máy biến áp có 200 vòng cuộn sơ cấp, 50 vòng cuộn thứ cấp và 12 V điện áp sơ cấp.
Đối với máy biến áp lý tưởng, Vs/Vp = Ns/Np.
Vs = Vp × Ns / Np = 12 × 50 / 200 = 3.0 V.
Máy biến áp thực tế cũng tiêu tán năng lượng.
Đến lượt bạn: Một máy biến áp lý tưởng có Np=400, Ns=100 và Vp=20 V. Hãy tính Vs.
Kiểm tra kết luận và giới hạn của nó
Máy biến áp cần dòng điện từ thay đổi; nguồn DC ổn định không cung cấp hoạt động biến áp liên tục.
Hướng của từ trường không tự động là hướng của lực.
Không đúng: Nguồn DC ổn định tạo ra hoạt động máy biến áp lý tưởng liên tục. Máy biến áp hoạt động dựa trên cảm ứng điện từ, yêu cầu thông lượng từ thay đổi. Dòng điện DC ổn định tạo ra thông lượng không đổi, nên sau thời điểm đóng công tắc ngắn ngủi, sẽ không có suất điện động cảm ứng và không có hoạt động biến áp liên tục nào.
Tóm tắt:
Một trường mô tả tác dụng lực tại các vị trí trong không gian.
Thay đổi độ mạnh từ trường, diện tích cuộn dây, hướng hoặc chuyển động tương đối có thể làm thay đổi thông lượng từ.
Lưu ý: Máy biến áp cần dòng điện từ thay đổi; nguồn DC ổn định không cung cấp hoạt động biến áp liên tục.
Viết từ điện áp thứ cấp là 8 V
Một máy biến áp lý tưởng có 250 vòng dây sơ cấp, 100 vòng dây thứ cấp và điện áp sơ cấp là 20 V.
Tìm điện áp thứ cấp. Dòng điện một chiều ổn định không duy trì hoạt động của máy biến áp lý tưởng.
Viết dựa trên hiện tượng tăng đôi từ thông Faraday
Từ thông liên kết của cuộn dây tăng gấp đôi, hoặc do B tăng gấp đôi hoặc do quay cuộn dây để đối diện với từ trường.
Suất điện động cảm ứng phụ thuộc vào TỐC ĐỘ THAY ĐỔI của từ thông liên kết — nếu từ thông tăng gấp đôi nhưng sau đó ổn định thì sẽ không có suất điện động nào được sinh ra sau khi sự thay đổi kết thúc.
Viết dựa trên quy tắc Lenz
Cực Bắc của nam châm tiến lại gần một cuộn dây.
Mặt gần của cuộn dây trở thành cực Bắc, đẩy lùi sự tiến lại — định luật Lenz là sự bảo toàn năng lượng mang theo quy ước dấu.
Khám phá
Turns set the AC voltage ratio
Fewer secondary turns reduce voltage; more secondary turns increase it.
