Công thức tính từ thông hay nhất - Vật lý lớp 11

Công thức tính từ thông - Vật lý lớp 11

1. Định nghĩa

Giả sử có một đường cong phẳng kín (C) là chu vi giới hạn một mặt có diện tích S, được đặt trong từ trường đều $\overrightarrow{\mathrm{B}}$. Trên mặt S vẽ vectơ $\overrightarrow{n}$ có độ dài bằng đơn vị theo một hướng xác định (tùy ý chọn), $\overrightarrow{n}$ được gọi là vecto pháp tuyến dương. Gọi α là góc tạo bởi $\overrightarrow{n}$ và $\overrightarrow{\mathrm{B}}$ , ta định nghĩa từ thông qua mặt S là đại lượng kí hiệu Φ, cho bởi:

Φ = B.S.cosα

Như vậy, từ thông để diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đó.

2. Công thức – đơn vị đo

- Từ thông qua một diện tích S đặt trong từ trường đều là:

F = BScosa

Trong đó:

+ Φ là từ thông;

+ B là cảm ứng từ, có đơn vị tesla (T);

+ S là diện tích mặt kín C, có đơn vị m²;

+ a là góc giữa pháp tuyến $\overrightarrow{n}$ và $\overrightarrow{B}$.

Nếu đặt khung dây có N vòng thì từ thông qua khung dây là:

F = NBScosa

- Trong hệ SI, đơn vị của từ thông là vêbe, kí hiệu là Wb.

1Wb = 1T.1m²

3. Mở rộng

Từ thông là đại lượng đại số. Dấu của từ thông phụ thuộc vào việc chọn chiều của vecto $\overrightarrow{n}$.

Nếu α là góc nhọn (0 < α  < 90⁰) thì từ thông Φ >0.

Nếu α là góc tù (90⁰ < α  < 180⁰) thì từ thông Φ < 0.

Nếu α = 90⁰ thì Φ = 0

Nếu α = 0 thì Φ = B.S

Từ công thức từ thông, ta suy ra công thức xác định B hoặc S, hoặc α.

F = BScosa => $\mathrm{B}=\frac{\Phi }{\mathrm{S}.\cos \alpha }$

F = BScosa => $\mathrm{S}=\frac{\Phi }{B.cos\alpha }$

F = BScosa => $cos\alpha =\frac{\Phi }{B.\mathrm{S}}$

4. Bài tập ví dụ

Bài 1: Một khung dây hình chữ nhật kích thước 3 (cm) x 4 (cm) đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10^-4 (T). Vectơ cảm ứng từ hợp với pháp tuyến của mặt phẳng khung một góc 30⁰. Từ thông qua hình chữ nhật đó là bao nhiêu?

Bài giải:

Diện tích khung dây hình chữ nhật là:

S = a.b = 0,03.0,04 = 12.10^-4 (m²)

Từ thông qua khung dây là:

F = BScosa = 5.10^-4.12.10^-4.cos30⁰ = 52.10^-8 (Wb)

Bài 2: Một khung dây hình vuông cạnh 5 (cm), đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 4.10^-4 (T). Từ thông qua hình vuông đó bằng 10^-6 (Wb). Góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ và vectơ pháp tuyến với hình vuông đó là bao nhiêu?

Bài giải:

Diện tích khung dây là S = a.a = 0,05.0,05 = 25.10^-4 (m²)

Áp dụng công thức từ thông:

F = BScosa =>$cos\alpha =\frac{\Phi }{B.\mathrm{S}}=\frac{{10}^{-6}}{{4.10}^{-4}{\mathrm{.25.10}}^{-4}}=1$ => α = 0⁰

Đáp án: α = 0⁰

Xem thêm tổng hợp công thức môn Vật lý lớp 11 đầy đủ và chi tiết khác:

Công thức tính từ thông cực đại

Công thức tính suất điện động cảm ứng

Công thức tính từ thông riêng

Công thức tính độ tự cảm của ống dây

Công thức tính suất điện động tự cảm