Cách xác định chiều của dòng điện

Dòng điện là gì? Cường độ của dòng điện là gì? Xác định chiều dòng điện như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu các khái niệm cơ bản này qua bài viết sau đây.

Bạn đang xem: Cách xác định chiều dòng điện

Dòng điện là gì?

Dòng điện là dòng chuyển dịch có hướng của các hạt mang điện. Trong các mạch điện, dòng điện tạo ra do sự chuyển dịch của các electron dọc theo dây dẫn. Ngoài ra, hạt mang điện cũng có thể là các ion hoặc chất điện ly. Trong trường hợp plasma thì cả ion và electron đều đóng vai trò này.

Dòng điện thường được ký hiệu bằng ký hiệu I. Định luật Ohm, liên quan đến dòng điện chạy qua một dây dẫn đến điện áp V và điện trở R; đó là, V = IR. Một tuyên bố khác của luật Ohm, là I = V / R.

Nói cách khác thì định nghĩa dòng điện là sự chuyển dời theo một hướng xác định của các điện tích. Điện tích ở đây bao gồm các điện tích âm và điện tích dương.

Khi các electron rời khỏi nguyên tử để trở thành các e tự do sẽ dịch chuyển từ nguyên tử này sang một nguyên tử khác. Và khi được đặt trong điện trường, các điện tích này sẽ chuyển động theo một hướng nhất định và tạo thành dòng điện.

Tìm hiểu định nghĩa Dòng điện là gì?

Cường độ dòng điện là gì?

Sau khi nắm được khái niệm dòng điện, chúng ta cũng cần biết một khái niệm liên quan, chính là cường độ dòng điện.

Cường độ dòng điện là chỉ số cho biết độ mạnh yếu của một dòng điện, được đo bằng Ampe kế. Mỗi một nguồn điện sẽ có một cường độ dòng điện khác nhau. Đơn vị là Ampe [kí hiệu: A].

Theo công thức tính cường độ dòng điện thì:

I = Q/t = [q1+q2+q3+…+qn]/t

Công thức tính cường độ dòng điện trung bình:

Itb=ΔQ/Δt

Trong đó:

Δt là khoảng thời gian được xét, đơn vị là s [giây]. ΔQ là điện lượng chuyển qua bề mặt được xét trong khoảng thời gian Δt, đơn vị là C [coulomb]. Itb là cường độ dòng điện trung bình, đơn vị là A [ampe].

Với Ampe kế là một dụng cụ chuyên dụng để đo độ lớn cường độ dòng điện, chỉ số của ampe kế càng lớn thì dòng điện càng mạnh và ngược lại.

Ampe kế tính cường độ dòng điện.

Chiều của dòng điện

Theo định nghĩa dòng điện là dòng dịch chuyển của các hạt mang điện tích, chúng ta sẽ xác định được cực dương và cực âm theo chiều của chúng. Có quy ước rằng: Hướng hiện tại là theo nơi mà một điện tích dương sẽ di chuyển, chứ không phải là một điện tích âm.

Vì vậy, nếu các electron thực hiện chuyển động thực tế trong một tế bào theo một chiều nhất định, thì dòng điện chạy theo hướng ngược lại. Dòng điện chạy ngược chiều với các hạt mang điện tích âm, chẳng hạn như electron trong kim loại. Dòng điện chạy cùng chiều với chất mang điện tích dương, ví dụ, khi các ion dương hoặc proton mang điện tích.

➤ Tìm hiểu những thông tin tổng quan về nghề điện tử tại đây

Dòng điện có đem lại nguy hại gì?

Nguy cơ về điện giật

Có thể nói dòng điện đi qua cơ thể con người phần lớn đều không tốt. Tùy vào cường độ dòng điện chạy qua cơ thể chúng ta, cũng như cách thức tiếp xúc với dòng điện, mức độ nguy hại sẽ thay đổi tương ứng. Cường độ càng lớn thì các hiện tượng, hệ lụy về sức khỏe càng nghiêm trọng hơn, thậm chí dẫn tới chết người.

Nguy cơ giật điện khi tiếp xúc sai cách.

Xem thêm: Cách Tính Quãng Đường Vận Tốc Thời Gian, Vận Tốc Là Gì

Các mức độ nguy hiểm khi bị điện giật 

Xếp theo mức độ từ nặng đến nhẹ, chúng ta có thể đưa ra một số trường hợp nguy hiểm sau đây:

10 A: Đây là mức nguy hiểm có thể dẫn đến chết người trong thời gian ngắn. Chính vì thế các cầu chì hay các câu giao chống giật trong gia đình thường được thiết kế theo mức 10A để đảm bảo an toàn. 1 – 4 A: Khi ở mức này tim chúng ta sẽ bị loạn nhịp dẫn đến việc lưu thông máu bị rối loạn. 50 – 150 mA: mức này có thể gây chết người thông qua các tác động phân hủy cơ và suy thận. 5 mA: sẽ gây cho chúng ta cảm giác bị giật nhẹ. 1 mA: Sẽ gây ra cảm giác đau nhói tại chỗ tiếp xúc với dòng điện.

Với những thông tin trên đây, inthepasttoys.net hy vọng mọi người đã có thể trả lời câu hỏi “Dòng điện là gì?” và nắm được một số khái niệm liên quan.

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 11 bài viết Xác định chiều của dòng điện cảm ứng, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 11.

Nội dung bài viết Xác định chiều của dòng điện cảm ứng: DẠNG 1: Xác định chiều của dòng điện cảm ứng Phương pháp chung Áp dụng định luật Lenxơ: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó. – Nếu độ lớn từ thông tăng, dòng điện cảm ứng sẽ tạo ra từ trường ngược chiều với từ trường ban đầu. – Nếu độ lớn từ thông giảm, dòng điện cảm ứng sẽ tạo từ trường cùng chiều với từ trường ban đầu. Ví dụ: Dùng định luật Len-xơ xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây dẫn trong các trường hợp sau: a. Thanh nam châm rơi đến gần khung dây, sau đó đi qua khung dây và rơi ra khỏi khung dây. b. Con chạy của biến trở R di chuyển sang phải. c. Đưa khung dây ra xa dòng điện. d. Đóng khóa K. e. Giảm cường độ dòng điện trong ống dây. f. Khung dây ban đầu trong từ trường hình vuông, sau đó được kéo thành hình chữ nhật ngày càng dẹt đi. Lời giải a] Thanh nam châm rơi đến gần khung dây, sau đó đi qua khung dây và rơi ra khỏi khung dây. + Cảm ứng từ B của nam châm có hướng vào S ra N. + Khi nam châm rơi lại gần khung dây ABCD thì cảm ứng từ cảm ứng Trang 2 BC của khung dây có chiều ngược với cảm ứng từ B. Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra dòng điện cảm ứng trong khung dây ABCD có chiều từ ADCBA như hình. + Sau khi nam châm qua khung dây thì nam châm sẽ ra xa dần khung dây, do đó cảm ứng từ cảm ứng BC của khung dây có chiều cùng với với cảm ứng từ B. Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra dòng điện cảm ứng trong khung dây ABCD có chiều từ ABCDA. b] Con chạy của biến trở R diện tích chuyển sang phải + Dòng điện tròn sinh ra cảm ứng từ B có chiều từ trong ra ngoài. + Khi biến trở dịch chuyển sang phải thì điện trở R tăng nên dòng điện I trong mạch giảm → cảm ứng từ B do vòng dây tròn sinh ra cũng giảm → từ thông giảm → từ trường cảm ứng BC sẽ cùng chiều với từ trường của dòng điện tròn [chiều từ trong ra ngoài] + Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng trong khung dây ABCD có chiều từ A B C D A. c] Đưa khung dây ra xa dòng điện + Cảm ứng từ B do dòng điện I gây ra ở khung dây ABCD có chiều từ ngoài vào trong. + Vì khung dây ra xa dòng điện I nên từ thông giảm → từ trường cảm ứng BC của khung dây sẽ cùng chiều với từ trường. + Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng trong khung dây ABCD có chiều từ A B C D A. d] Đóng khóa K. + Khi đóng khóa K trong mạch có dòng điện I tăng từ 0 đến I. + Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải xác định được chiều cảm ứng từ. B bên trong ống dây có chiều như hình. + Vì dòng điện có cường độ tăng từ 0 đến I nên từ thông cũng tăng suy ra cảm ứng từ cảm ứng BC sẽ có chiều ngược với chiều của cảm ứng từ. B + Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng trong khung dây ABCD có chiều từ A B C D A. e] Giảm cường độ dòng điện trong ống dây. + Cảm ứng từ B bên trong ống dây có chiều từ trên xuống như hình vẽ. + Vì cường độ dòng điện giảm nên từ thông gửi qua khung dây ABCD giảm do đó cảm ứng từ cảm ứng Bc cùng chiều với cảm ứng từ B của ống dây. + Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng trong khung dây ABCD có chiều từ A D C B A.

f] Kéo khung dây thành hình chữ nhật ngày càng dẹt đi Khi hai hình có cùng chu vi thì hình vuông có diện tích lớn hơn hình chữ nhật. Chứng minh: Giả sử hình chữ nhật có hai cạnh là a, b. Gọi chu vi của hình chữ nhật và hình vuông đều là x. Theo bất đẳng thức Cô-si ta có S ab Dấu bằng xảy ra khi 4 x a b nên diện tích lớn nhất của hình chữ nhật có chu vi x là 2 16 x lúc này hình chữ nhật là hình vuông có cạnh 4x Vậy khi hai hình có cùng chu vi thì hình vuông có diện tích lớn hơn hình chữ nhật. Quay trở lại bài tập, trong quá trình kéo thì diện tích của khung giảm dần, dẫn đến từ thông qua khung giảm ⇒ từ trường cảm ứng B cùng chiều với B ⇒ dòng điện cảm ứng CI có chiều.

Câu hỏi: Các bước xác định chiều dòng điện cảm ứng

Bước 1:Xác định từ trường ban đầu [từ trường của nam châm] theo quy tắc "Vào nam [S] ra Bắc [N]"

Bước 2:Xác định từ trường cảm ứngBc→do khung dây sinh ra theo định luật Len-xơ.

+ Xét từ thông qua khung dây tăng hay giảm

+ Nếu Φ tăng thìBc→ ngược chiềuB→, nếu Φ giảm thìBc→ cùng chiềuB→.

+ Quy tắc chung:gần ngược – xa cùng. Nghĩa là khi nam châm hay khung dây lại gần nhau thì Bc→ vàB→ ngược. Còn khi ra xa nhau thìBc→ vàB→ngược

Bước 3:Xác định dòng điện cảm ứng sinh ra trong khung dây theo qui tắc nắm tay phải.

Hãy cùng Toploigiai tìm hiểu về dòng điện cảm ứng và bài tập ví dụ để xác định dòng điện cảm ứng nhé

Bài tập ví dụxác định chiều dòng điện cảm ứng

Ví dụ 1:Đặt một thanh nam châm thẳng ở gần một khung dây kín ABCD như hình vẽ. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây khi đưa nam châm lại gần khung dây.

Cách làm:

Khi đưa nam châm lại gần khung dây, từ thông qua khung dây tăng, dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây gây ra từ trường cảm ứng ngược chiều với từ trường ngoài [để chống lại sự tăng của từ thông qua khung dây] nên dòng điện cảm ứng chạy trên cạnh AB theo chiều từ B đến A [xác định nhờ quy tắc nắm tay phải].

Bài 1:Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây kín ABCD, biết rằng cảm ứng từ B đang giảm dần.

Bài giải:

+ Vì cảm ứng từ B đang giảm nên từ thông giảm, do đó cảm ứng từBc→phải cùng chiều với cảm ứng từB→.

+ Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng có chiều cùng với chiều kim đồng hồ.

Bài 2:Một nam châm đưa lại gần vòng dây như hình vẽ. Hỏi dòng điện cảm ứng trong vòng dây có chiều như thế nào và vòng dây sẽ chuyển động về phía nào?

Bài giải:

+ Cảm ứng từ của nam châm có chiều vào S ra N

+ Vì nam châm đang lại gần nên cảm ứng từ cảm ứngBc→ngược chiều với cảm ứng từB→của nam châm⇒ cảm ứng từBc→có chiều từ phải sang trái

+ Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng có chiều như hình vẽ.

+ Cảm ứng từ cảm ứng của khung dây có chiều vào mặt Nam ra ở mặt bắc⇒ mặt đối diện của khung dây với nam châm là mặt bắc

+ Vì cực bắc của nam châm lại gần mặt bắc của vòng dây nên vòng dây bị đẩy ra xa.

Dòng điện cảm ứng, tính chất và ứng dụng trong thực tế

1. Dòng điện cảm ứng là gì?

Dòng điện cảm ứnglà một hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi Từ trường sinh ra dòng điện. Dòng điện cảm ứng được sinh ra khi từ thông di chuyển qua một mạch biến thiên.

2. Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng

Điều kiện để xuất hiệndòng điện cảm ứng: Khi đưa nam châm lại gần hoặc xa cuộn dây thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên.

TH1: Dòng điện cảm ứngxuất hiện trong cuộn dây dẫn kín khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên đặt trong từ trường của một nam châm.

TH2:Khi đóng hay ngắt mạch điện, từ trường của nam châm đột ngột xuất hiện hay biến mất. Số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn biến thiên [tăng hoặc giảm]. Trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng.

3. Tính chất

Khi từ thông biến đổi theo thời gian thực của một mạch kín trong mạch xuất hiện một dòng điện cảm ứng. Chỉ tồn tại trong thời gian từ thông biến đổi.Cường độ dòng điện cảm ứngtỉ lệ thuân vớitốc độ biến đổicủa từ thông. Vậy chiều dòng điện cảm ứng được xác định như thế nào.

Xác định chiều dòng điện cảm ứng:Định luật Lenz.

4. Định luật Lenz

Định luật Lenz:Dòng điện cảm ứng phải có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó.

Nghĩa là: Khi từ thông qua mạch tăng lên, từ trường cảm ứng sinh ra tác dụng chống lại sư tăng trường của từ thông. Từ trường cảm ứng sẽ ngược chiều với từ trường ngoài.

Nếu lý thuyết suông khó hiều, có thể xem hình sau để minh họa. Hãy áp dụng quy tắc năm tay phải để xác định chiều dòng điện cảm ứng trong cuộn dây nha.

Có 2 trường hợp di chuyển cuộn nam châm:Lại gần và ra xa cuộn dây.

Trường hợp 1: Di chuyển lại gần cuộn dây.

Sự tăng lên của từ thông qua một cuộn dây tạo ra một dòng điện cảm ứng. Dòng điện này có chiều, sao cho từ trường do nó tạo ra có xu hướng chống lại từ thông ban đầu.

Trường hợp 2: Khí đưa nam châm ra xa cuộn dây

Từ thông xuyên qua cuộn dây giảm đi, kim điện kế lệch sang bên trái. Áp dụng nắm tay phải ta thấy rằng: Dòng điện này tạo ra một từ trường cùng chiều với chiều từ trường của nam châm. Tức là: Dòng điện sinh ra có tác dụng chống lại sự giảm từ thông khi di chuyển nam châm ra xa cuôn dây.

5. Ứng dụng của dòng điện cảm ứng điện từ

Nó tạo nên một sự thay đổi lớn trong đời sống và nhiều lĩnh vực, khi nó được áp dụng thành công trong các lĩnh vực đó.

Bếp Từ

Bếp từ, một cụm từ đã nói lên nó sử dụng công nghệ gì. Đó là dòng điện cảm ứng điện từ. Nó làm nóng dụng cụ nấu bếp [xoang, chảo…] bằng dòng điện cảm ứng. Một cuộn dây đồng sẽ được đặt dưới một vật liệu cách nhiệt, một dòng điện xoay chiều được truyền qua cuộn dây đồng này.

Từ trường dao động tạo ra một từ thông liên tục từ hóa nồi, ngay lúc này nồi đóng vai trò như lõi từ của máy biến áp. Điều này đã tạo ra dòng điện xoáy [chúng ta còn gọi là dòng điện Fu-cô] lớn ở trong nồi. Vì có tác dụng của dòng Fu-cô, nồi nấu chịu tác dụng của lực hãm điện từ gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun – Lenxơ và làm nóng đáy nồi dẫn đến làm nóng thức ăn bên trong.

Đèn huỳnh quang

Các hệ thống chiếu sáng được sử dụng phổ biến nhất trong các tòa nhà thương mại và gia đình chính là hệ thống chiếu sáng bằng đèn huỳnh quang.

Chấn lưu được sử dụng trong đèn huỳnh quang hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ, tại thời điểm bật đèn, nó tạo ra một điện áp cao trên 2 đầu đèn rồi sau đó phóng điện qua đèn.

Dòng điện qua đèn tạo thành ion tác động lên bột huỳnh quang làm bột huỳnh quang phát sáng [sau khi đèn sáng, điện áp trên 2 đầu đèn giảm đi, dòng điện qua đèn bị hạn chế bởi điện cảm của tăng phô]

Quạt điện

Quạt điện và các hệ thống làm mát khác thì sử dụng động cơ điện. Những động cơ này hoạt động cũng dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Trong bất kỳ thiết bị điện nào thì động cơ điện hoạt động bởi từ trường được tạo ra bởi dòng điện theo định lý Lo-ren-xơ [Lorentz]. Những động cơ này chỉ khác nhau về chi phí dựa trên ứng dụng và kích thước.

Ngoài ra, còn rất nhiều ứng dụng củađịnh luật cảm ứng điện từtrong thiết bị gia dụng như: lò nướng, chuông cửa, lò vi sóng, máy xay, loa, …

Máy phát điện

Máy phát điện sẽ sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra điện. “Cốt lõi” của máy phát điện là một cuộn dây trong từ trường. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện này đó chính là cuộn dây điện sẽ được quay trong từ trường với tốc độ không đổi và tạo ra điện xoay chiều.

Ngoài sử dụng một cuộn dây quay trong từ trường không đổi, ta có một cách khác để sử dụng cảm ứng điện từ đó chính là giữ cho cuộn dây đứng yên và sau đó làm quay nam châm vĩnh cữu [cung cấp từ trường và từ thông] xung quanh cuộn dây trên.

Tàu điện từ

Đây là một trong những công nghệ hiện đại của các hệ thống giao thông sử dụng định luật cảm ứng điện từ. Tàu đệm từ sử dụng nam châm điện mạnh giúp tăng tốc độ của tàu lên một mức đáng kể

Y học

Ngày nay, trường điện từ đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong các thiết bị y tế tiên tiến như các phương pháp điều trị tăng thân nhiệt trong bệnh ung thư, cấy ghép và chụp cộng hưởng từ [MRI]

Định luật cảm ứng điện từlà một định lý cực kỳ hữu ích với rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Điện từ đã tạo ra một cuộc cách mạng rất lớn trong lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật. Ngoài ra, nó còn tác động lớn đến các lĩnh vực khác như y tế, công nghiệp, không gian…