Với giải Vận dụng trang 81 Vật lí 12 Chân trời sáng tạo chi tiết trong Bài 12: Hiện tượng cảm ứng điện từ giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập Vật lí 12. Mời các bạn đón xem:

Giải bài tập Vật lí 12 Bài 12: Hiện tượng cảm ứng điện từ

Vận dụng trang 81 Vật Lí 12: Dựa vào sách, báo, internet,... em hãy tìm hiểu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của bếp từ.

Lời giải:

Cấu tạo

Bếp từ được thiết kế các hình dáng đa dạng như hình vuông, hình tròn với nhiều kiểu dáng và màu sắc tinh tế, sang trọng. Hầu hết bếp từ đều sở hữu các bộ phận sau:

- Bề mặt kính: Thường được làm bằng kính có khả năng chống trầy xước, chịu va đập, chịu lực tốt, chịu nhiệt rất tốt, điển hình như Ceramic. Bộ phận này có nhiệm vụ bảo vệ thân bếp và các linh kiện bên trong bếp. Đồng thời sẽ giúp gia tăng tính thẩm mỹ cho toàn bộ chiếc bếp trong gian nhà bạn.

- Bảng điều khiển: Nằm trên bề mặt của bếp từ, có các nút bấm vật lý hoặc cảm ứng giúp bạn thao tác dễ dàng trong quá trình sử dụng bếp.

- Mâm nhiệt (cuộn cảm): Đây là linh kiện quan trọng trong cấu tạo của bếp từ. Bộ phận này góp phần sinh nhiệt và đảm bảo độ ổn định, độ bền cũng như an toàn cho quá trình sử dụng bếp từ.

- Quạt làm mát (quạt tản nhiệt): Đảm nhiệm vai trò làm mát, giảm nhiệt các linh kiện trong bếp từ, cân bằng lại nhiệt độ khi bếp hoạt động với công suất quá cao. Điều này sẽ giúp bảo vệ các linh kiện bên trong thiết bị và đảm bảo bếp từ luôn hoạt động ổn định.

- Bo mạch điện tử: Thực hiện nhiệm vụ cung cấp dòng điện có tần số cao cho cuộn cảm bếp từ. Đồng thời, bo mạch điện còn là bộ phận nhận lệnh thao tác trực tiếp của người dùng thông qua bảng điều khiển các phím bấm trên mặt bếp.

Nguyên lí hoạt động

- Nguyên lý chính của bếp điện từ là dùng dòng Fuco để làm nóng trực tiếp nồi nấu. Khi cắm điện vào bếp từ, mạch dao động điện LC sinh ra 1 từ trường biến thiên trên mặt bếp. Nếu có vật dẫn từ trên mặt bếp, thì trong lòng vật dẫn từ có 1 dòng điện chạy nội tại trong nó, dòng điện này có tác dụng sinh nhiệt lớn.

- Nhờ đó, bếp có khả năng làm chín thức ăn thông qua nồi đun có đáy nhiễm từ, điển hình như nồi nhôm, inox,... Đặc biệt, do nồi được làm nóng trực tiếp nên hiệu suất truyền nhiệt rất cao, ít tổn thất nhiệt. Điều này giúp người dùng giảm bớt thời gian nội trợ đáng kể.

Lý thuyết Hiện tượng cảm ứng điện từ

Thí nghiệm khảo sát hiện tượng cảm ứng điện từ

Bước 1: Điều chỉnh kim điện kế ở vạch số 0. Nối hai đầu khung dây với điện kế.

Bước 2: Đưa một đầu của nam châm tiến lại gần khung dây, khi nam châm vừa tiến đến mặt phẳng khung dây thì dừng lại. Quan sát kim điện kế trong quá trình nam châm lại gần khung dây.

Bước 3: Từ vị trí của nam châm ở cuối bước 2, đưa nam châm ra xa khung dây. Quan sát kim điện kế trong quá trình nam châm ra xa khung dây.

* Kết quả thí nghiệm:

- Trong quá trình đưa nam châm lại gần hay ra xa khung dây, ta thấy kim điện kế bị lệch, điều này chứng tỏ đã có dòng điện qua khung dây. Ngoài ra, chiều lệch của kim điện kế trong hai trường hợp là ngược nhau, cho thấy hai dòng điện ngược chiều nhau.

- Khi nam châm dừng lại, ta thấy kim điện kế dừng lại ở vạch số 0, chứng tỏ không có dòng điện qua khung dây.

Hiện tượng cảm ứng điện từ

Khi từ thông qua mặt giới hạn bởi một khung dây dẫn kín biến thiên thì trong khung dây xuất hiện dòng điện cảm ứng. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

Định luật Lenz về chiều dòng điện cảm ứng

Dòng điện cảm ứng qua khung dây dẫn kín có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra (từ trường cảm ứng) có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông qua chính khung dây đó.

Định luật Faraday về suất điện động cảm ứng

Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch.

$\left|e\right|=\left|\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}\right|$

trong đó, $\Delta \Phi$ là độ biến thiên từ thông qua diện tích giới hạn bởi mạch điện kín.

Kết hợp với định luật Lenz, suất điện động cảm ứng trong mạch điện kín là: $e_{\text{C}}=-\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}$

Trường hợp cuộn dây có N vòng thì $e_{\text{C}}=-N\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}$

Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ

Guitar điện

Khi gảy đàn, đoạn dây gần nam châm bị nhiễm từ dao động và tạo ra sự biến thiên từ thông qua cuộn dây của bộ cảm ứng, từ đó tạo ra một suất điện động cảm ứng. Tín hiệu điện được đưa đến một bộ khuếch đại và loa, tạo ra sóng âm thanh mà chúng ta nghe được.

Dynamo xe đạp

Khi bánh xe quay, núm dẫn động và nam châm cũng quay theo, do đó từ thông qua cuộn dây biến thiên. Lúc này, trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng và thắp sáng bóng đèn.