Từ thông là gì? Công thức tính từ thông chính xác nhất

Công thức từ thông là một trong những công thức vật lý học sinh cần nhớ trong chương trình lớp 11. Bài viết tổng hợp công thức và bài tập áp dụng giúp học sinh dễ nhớ và biết cách vận dụng kiến thức một cách hiệu quả.

Từ thông là gì?

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

Như vậy, có thể hiểu từ thông là để diễn tả số đường sức từ xuyên qua diện tích nào đó. Một số đặc điểm từ thông bao gồm:

• Từ thông là một đại lượng đại số. Dấu của từ thông sẽ phụ thuộc vào việc chọn chiều của vectơ n. Độ lớn của từ thông sẽ phụ thuộc vào góc α.
• Vì -1 ≤ cosα ≤ 1, từ thông qua khung dây cực đại khi cos α = 1, tức là α = 0°.

Các công thức tính từ thông cơ bản

Từ thông được tính theo các công thức sau:

$$\mathrm{\Phi }=N\cdot B\cdot S\cdot \cos \alpha$$

Trong đó:

• 
  $\Phi$ 

  : từ thông được sinh ra từ hiện tượng cảm ứng điện từ

• 
  $N$ 

  : tổng số vòng dây tạo thành khung dây

• 
  $B$ 

  : các dòng cảm ứng từ

• 
  $S$ 

  : diện tích

• 
  $\alpha$ 

  : góc được tạo bởi 2 vectơ pháp tuyến của cảm ứng từ và khung dây

Lưu ý: Để đảm bảo rằng góc

$\alpha$

α luôn là góc nhọn, từ thông sẽ luôn ở trạng thái dương.

Từ thông khi qua một khung dây kín cực đại, các đường sức từ sẽ xuyên qua vuông góc với khung dây (α = 0), lúc này công thức tính phi (từ thông) là: Φmax = B.S.cos(0) = B.S

Bên cạnh đó, khi từ thông cực đại, ta có thể suy ra các công thức xác định B, S như sau:

• B = Φmax : S
• S = Φmax : B

Ngược lại, từ thông qua khung dây đạt cực tiểu ứng với trường hợp các đường sức từ đi song song với khung dây (α = 90 độ). Công thức từ thông cực tiểu là: Φmax = B.S.cos(90) = 0

Xem hướng dẫn:

Bài tập ví dụ

Một số bài tập liên quan đến công thức từ thông có kèm đáp án cho học sinh tham khảo. Việc ôn tập giải đề giúp bạn hiểu và nắm vững kiến thức này rõ hơn. Bạn có thể chủ động làm bài tại nhà để nâng cao kiến thức vật lý.

Bài tập

Bài 1: Một khung dây hình chữ nhật kích thước 3cm x 4cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10^-4 (T). Quay khung dây quanh đường trục vuông góc với cảm ứng từ В. Tính độ lớn cực đại của từ thông qua khung dây.

Bài 2: Một khung dây hình vuông cạnh a (cm), đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 4.10^-4 (T). Từ thông qua hình vuông đó có giá trị cực đại bằng 10^-6 (Wb). Tính số a.

Đáp án

Bài 1: Khi quay khung dây, góc α thay đổi từ 0 đến 1800.

• Từ thông qua khung cực đại khi α = 0
• Ta có: Φ = B.S = 5.10^-4.(0,03.0,04) = 6.10^-7 (T)
• Vậy độ lớn cực đại của từ thông qua khung dây là 6.10-7 (T).

Bài 2: Từ thông cực đại Φ = B.S ⇒ S = Φ : B = 10^-6 : 4.10^-4 = 0,25.10^-2 (m²)

• Vì khung hình vuông nên S = a² ⇒ a =√0.25.10-2 = 0,05 (m) = 5cm.
• Vậy số a = 5cm.

Kết luận

Công thức từ thông là kiến thức quan trọng trong chương trình Vật lý lớp 10. Bạn cần ghi nhớ công thức này và biết cách áp dụng vào các bài tập. Điều này giúp bạn đạt được kết quả cao trong môn học này.