Trong chương trình vật lí lớp 11, chắc chắn là bạn đã được học về phần suất điện động và những kiểu suất điện động thường gặp. Tuy nhiên thì không phải ai từng học qua thì cũng sẽ hiểu rõ về suất điện động. Vậy thì khái niệm suất điện động là gì?
Khái niệm về suất điện động
Trong vật lí thì suất điện động cảm ứng của nguồn điện được coi là một đại lượng đặc trưng, suất điện động sẽ là đơn vị chức năng duy nhất được sử dụng để trình diễn cho năng lực thực thi công của dòng điện trong mạch kín đó. Suất điện động sẽ được sử dụng công A của một lực lạ khác để đo, trong quy trình triển khai thì nó sẽ làm di dời một điện tích dương q ở bên trong nguồn điện đó, di dời từ cực âm sang cực dương và đến độ lớn cuả điện tích dương q đó .
Suất điện động cảm ứng ở trong mạch kín
Trong ngành vật lí, bạn sẽ liên tục gặp 1 loại suất điện động là suất điện động cảm ứng ở trong mạch kín. Vậy thực chất của suất điện động cảm ứng ở trong mạch kín là gì ?
Khái niệm về suất điện động cảm ứng ở trong mạch kín.
Suất điện động cảm ứng ở trong mạch kín có nghĩa là khi có sự Open của dòng cảm ứng ở trong một mạch kín, mạch kín này được kí hiệu là C, khi có dòng cảm ứng Open thì chứng tỏ là ở trong mạch kín C này đã có sống sót một dòng điện. Người ta gọi suất điện động của mạch kín C là suất điện động cảm ứng .
Vậy bạn hoàn toàn có thể định nghĩa về suất điện động cảm ứng như sau :
Suất điện động cảm ứng có nghĩa là suất điện động sinh ra một dòng điện mà dòng điện đó ở trong mạch kín, người ta gọi là suất điện động cảm ứng .
Định luật Fa-ra-day trong suất điện động cảm ứng
Giả sử nếu như ở trong mạch kín C, bạn sẽ đặt trong một từ trường, khi mà từ thông qua mạch biến thiên một đại lượng ∆Φ trong một khoảng thời gian nhất định nào đó, được kí hiệu là ∆t. Nếu như trong quá trình quan sát, sự biến thiên từ thông này lại được thực hiện bằng cách dịch chuyển một mạch nào đó. Trong sự dịch chuyển thì lực tương tác sẽ liên tục tác dụng lên mạch C, và sau đó thì lực tác dụng này đã sinh ra một công, nó được kí hiệu là ∆A. Khoa học đã chứng minh ra là ∆A = i∆Φ
Đặt I là cường độ của dòng điện cảm ứng trong mạch điện. Nếu như bạn vận dụng theo định luật len – xơ thì nếu như lực từ công dụng lên một mạch C thì nó sẽ luôn cản trở hoạt động tạo để hoàn toàn có thể tạo ra biến thiên từ thông. Vậy, nếu như bạn muốn thực thi sự di dời của mạch C này thì phải có ngoại lực công dụng lên C và đồng thời thì ngoại lực này sinh 2 công là công thắng và công cản của lực từ .
Công thức :
∆ A ’ = – ∆ A = – i ∆ Φ
Công ∆ A ’ có một độ lớn bằng tổng phần nguồn năng lượng có được do bên ngoài cung ứng vào trong cho mạch C và sau đó thì nó sẽ được chuyển hóa thành điện năng của suất điện động cảm ứng ec cũng tương tự như như điện năng khởi đầu do một nguồn điện sản ra trong khoảng chừng thời hạn nó hoạt động giải trí ∆ t .
Độ lớn của một suất điện động cảm ứng sẽ được Open trong một mạch kín, độ lớn của suất điện động sẽ được tỉ lệ với vận tốc biến thiên của từ thông khi nó đi qua mạch kín đó .
Phát biểu trên đây được ngành vật lí học gọi là định luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện trong mạc kí, lấy từ – định luật Fa-ra-day.
Với những kỹ năng và kiến thức trên về suất điện động cảm ứng thì bạn vừa nắm rõ và hiểu về thực chất của suất điện động và bạn cũng biết thêm về nguyên lí hoạt động giải trí của nó với định luật fa-ra-day .
Suất điện động là gì? Ứng dụng của suất điện động trong cuộc sống có rộng rãi không? được ứng dụng trong những lĩnh vực nào? Hãy cùng theo dõi bài viết để tìm hiểu xem suất điện động là gì? nhé.
1. Suất điện động là gì?
Suất điện động hay còn gọi là lực điện động, trong tiếng Anh gọi là emf – electromotive force. Suất điện động của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi làm dịch chuyển một điện tích dương bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương và độ lớn của điện tích đó.
Trong cảm ứng điện từ, suất điện động có thể được định nghĩa là suất điện động cảm ứng gây ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.
Từ “lực” trong trường hợp này không nhầm lẫn với lực trong cơ học đo bằng newton, mà được đo bằng đơn vị vôn.
Suất điện động xuất hiện ở nguồn điện một chiều như pin, acquy, … hay trong vòng dây kín được đặt trong từ trường biến thiên.
2. Công thức và đơn vị của suất điện động
Kí hiệu
Suất điện động được kí hiệu là:
Công thức
Suất điện động đo bằng thương số giữa công A của lực lạ khi làm dịch chuyển một điện tích dương q bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương [ngược chiều điện trường] và độ lớn của điện tích q đó.
Hay có thể viết dưới dạng tích vô hướng hai vectơ:
Với vectơ E là vectơ cường độ trường lực lạ, vectơ l là vectơ độ dời bên trong trường lực lạ.
Đơn vị
Nếu A được đo bằng jun và q được đo bằng culông thì suất điện động được đo bằng vôn:
3. Định luật paraday
Lấy ví dụ ở trong mạch kín C đặt trong một từ trường, khi từ thông đi qua mạch biến thiện một đại lượng ∆Φ trong một khoảng thời gian nhất định [kí hiệu là ∆t].
Trong quá trình quan sát, nếu sự biến thiên từ thông được thực hiện bằng cách dịch chuyển một mạch nào đó thì trong sự dịch chuyển sẽ gây ra lực tương tác liên tục lên mạch C.
Sau đó lực tác dụng này sẽ sinh ra một công và ký hiệu là ∆A
Đặt I là cường độ dòng điện cảm ứng trong mạch điện. Nếu theo định luật len – xơ thì khi lực từ tác dụng lên mạch C sẽ cản trở chuyển động để có thể tạo ra biến thiên từ thông.
Do đó, khi muốn thực hiện sự dịch chuyển của mạch C thì phải có ngoại lực tác dung lên C và đồng thời ngoại lực sẽ sinh ra công là công thắng và công cản của lực từ.
Công thức của định luật Faraday: ∆A’ = -∆A = -i∆Φ
Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong một mạch kín, độ lớn của suất điện động sẽ tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông khi nó đi qua mạch kín đó.
4. Suất điện động của nguồn điện
Số V xuất hiện ở trên mỗi nguồn điện như acquy, pin,… thể hiện giá trị suất điện động của các nguồn điện đó.
Suất điện động của pin điện hóa
Pin điện hóa là loại pin có cấu tạo từ 2 mảnh kim loại, được ngâm trong chất điện phân. Một vài loại pin điện hóa nổi tiếng như Đa-ni-en, pin Volta,… Ta sẽ lấy pin volta để làm ví dụ.
Sự hình thành của suất điện động ở loại pin này như sau:
- Dưới sự tác dụng của hóa học, các ion kẽm Zn2+ đi vào dung dịch axit sunfuric làm cho lớp dung dịch này tiếp giáp với thanh kẽm được tích điện dương. Thanh kẽm thừa electron được tích điện âm. Do đó giữa thanh kẽm và dung dịch sẽ sản sinh ra một điện trường có hướng từ dung dịch đến thanh kẽm.
- Điện trường ngăn cản sự di chuyển của ion Zn2+ từ thanh kẽm vào dung dịch. Tăng cường thêm sự dịch chuyển của ion Zn2+ từ dung dịch vào thanh kẽm. Sự cân bằng được thiết lập khi mà số icon đi ra và đi vào thanh kẽm bằng nhau.
- Còn đối với thanh đồng thì những icon H+ có dung dịch tới bám lấy cực đồng, thu lấy các electron có trong thanh đồng và chuyền thành khí H2, thanh đồng khi mất bớt electron sẽ mang điện tích dương.
- Sau khi đã có sự cân bằng điện hóa, giữa thanh đồng và dung dịch sẽ có hiệu điện thế vào khoảng U2 = 0,34V.
- Kết quả nhận được giữa hai cực của pin Volta có một hiệu điện thế được xác định là e = U1 – U2 tương đương 1,1V.
Đây chính là suất điện động của pin Volta.
Suất điện động của acquy
Có nhiều loại acquy được dùng trên thị trường hiện nay như acquy chì, acquy kiềm,… Nhưng đơn giản nhất là acquy chì hoặc acquy axit. Acquy chì có cấu tạo gồm một bản cực dương được làm bằng chì đioxit và bản cực âm được làm bằng chì [Pb].