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

Từ thông là một thuật ngữ được dùng trong chuyên ngành vật lý. Do vậy, nếu không phải là những người thường xuyên tìm hiểu về các kiến thức vật lý thì rất khó hiểu chính xác về thuật ngữ này. Vậy từ thông là gì? Nguyên lý tạo ra từ thông như thế nào? Và các công thức tính từ thông chính xác nhất ra sao? Đây là những thắc mắc không chỉ của các bạn học sinh lớp 11, mà còn là thắc mắc của rất nhiều người. Và bài viết dưới đây, Tín Việt sẽ giúp các bạn giải đáp những câu hỏi trên một cách rõ ràng nhất.

1. Từ thông là gì?

Từ thông còn được gọi là thông lượng từ trường. Đây là một hiện tượng vật lý và được tìm ra bởi ông Michael Faraday – một nhà vật lý học và hóa học người Anh. Từ thông là một đại lượng dùng để đo tổng lượng từ trường khi xuyên qua một diện tích cụ thể. Và được giới hạn bởi một vòng dây kín.

Nguyên tắc hoạt động của từ thông: Từ thông hoạt động dựa vào mối liên hệ giữa sự di chuyển của nam châm và sự hình thành của từ trường. Hay nói cách khác, khi nam châm vĩnh cửu di chuyển thì sẽ tạo ra một từ trường ở xung quanh nam châm. Và sức mạnh của từ trường này sẽ phụ thuộc vào cường độ của nam châm. Từ thông cũng thương tự như vậy, chúng sẽ tăng lên theo sức mạnh của từ trường. Do vậy, ngoài việc đo lường sự hiện diện của từ trường, thì từ thông còn phản ánh được mức độ yếu hay mạnh của nó.

Ký hiệu của đơn vị từ thông là Φ và được đọc là Phi. Dựa vào từng hệ quy chuẩn khác nhau, mà từ thông sẽ có các đơn vị khác nhau. Cụ thể như sau:

• Theo hệ tiêu chuẩn SI: đơn vị của từ thông là Wb ( Weber). Đây là đơn vị được sáng lập bởi ông Wilhelm Weber – người Đức. 
• Hệ tiêu chuẩn CGS: từ thông có đơn vị là Maxwell.
• Đơn vị nền tảng của từ thông là Vs (Volt – giây). Đây là ký hiệu thông dụng và được dùng rất nhiều.

2. Mật độ từ thông là gì?

Trong tiếng Anh, mật độ từ thông còn được gọi là Magnetic Flux Density. Đây là một đơn vị dùng để đo cường độ từ trường ở một điểm nhất định. Và ở dưới một lực tác động lên một đơn vị dòng điện, trên chiều dài của dây dẫn, ở vị trí vuông góc với từ trường.

Mật độ từ thông được ký hiệu là B. Dưới đây là công thức tính mật độ từ thông:

F=I*L*B* sinθ

=> B = F / ( I*L*sinθ )

Trong đó:

• B là mật độ từ thông.
• F là lực tác động.
• L  là chiều dài của dây dẫn
• Sinθ: Đây là góc được tạo ra bởi diện tích của dây dẫn và từ trường.

Trong trường hợp dây dẫn đang có dòng điện truyền tải bên trong thì mật độ từ thông sẽ được tính theo công thức sau đây:

B =  (μ0 * I) / (2π * r)

Trong đó ta có:

• B: mật độ từ thông.
• μ0: độ thấm chân không.
• R: Đây là khoảng cách từ tâm đến dây.

Đơn vị của mật độ tương thông là:

• Đơn vị SI: Tesla (T). Và ta có 1T = 1Wb/m2.
• Đơn vị CGS: Gauss ( G hay Gs).

3. Nguyên lý tạo ra từ thông là gì?

Từ thông được tạo ra chỉ khi cảm biến điện từ và tiết diện của nam châm (S) tạo ra góc nhọn, góc tù hoặc góc vuông. Còn khi dòng điện cảm ứng từ và tiết diện của nam châm không ở cùng phương song song thì sẽ không tạo ra được từ thông.

Như nói ở trên, từ thông dùng để mô tả lượng từ trường khi xuyên qua một diện tích S, ta được bao quanh bởi đường cong C. Do vậy, từ thông sẽ bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố sau:

• Cảm ứng từ: Chúng ta có độ mạnh của từ trường khi được biểu thị qua cảm ứng từ sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến từ thông. Và từ thông tỉ lệ thuận với cảm ứng từ.
• Diện tích: Với một diện tích càng lớn thì sẽ có càng nhiều từ trường xuyên qua nó. Do vậy, từ thông sẽ tăng theo diện tích.
• Góc giữa cảm ứng từ và diện tích S: Từ thông sẽ có giá trị cao nhất khi cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng của diện tích.

4. Công thức tính từ thông cực đại qua khung dây.

Công thức dùng để tính từ thông qua khung dây là:

Φ = N.B.S.cos(α)

Trong đó:

• Φ: Đây là kí hiệu của từ thông.
• N: Số vòng dây được cuộn xung quanh khung.
• B: Đây là độ mạnh của cảm ứng từ.
• S: Là diện tích của mặt cắt được quét bởi khung dây.
• α: Đây là góc giữa vectơ pháp tuyến của cảm ứng từ và mặt phẳng của khung dây.

Lưu ý: Để từ thông có giá trị luôn dương (+) thì góc α phải luôn là góc nhọn.

Từ thông đạt được giá trị cực đại là khi giữa cảm ứng từ và diện tích mặt cắt của khung dây không có góc chênh lệch nào. Hay nói cách khác, góc α phải bằng O độ hoặc 180 độ. Và công thức tính từ thông cực đại là:

Φmax = B.S

5. Công thức tính từ thông cực tiểu.

Từ thông đạt giá trị cực tiểu, hay nói cách khác là không có từ thông nào được tạo ra khi góc α = 90 độ.

Chúng ta có công thức tính từ thông cực tiểu là:

Φ = B*A* cos (90)

=> Φ = B*A* 0 = 0

6. Công thức dùng để tính từ thông qua ống dây.

Ta có các giá trị sau:

• Cosα: Góc được hình thành bởi hướng đi của từ trường.
• B: Là từ trường.
• S: Là tiết diện của dây dẫn.
• N: Tổng số vòng dây được quấn quanh khung thép.

Từ các giá trị trên ta có công thức tính từ thông qua ống dây như sau:

Φ = N*B*S*Cosα

7. Công thức từ thông qua cuộn cảm.

Đối với từ thông qua cuộn cảm, thì từ thông luôn tỷ lệ thuận với dòng điện khi chạy qua nó. Chúng ta có công thức tính từ thông qua cuộn cảm như sau:

Φm= (𝐿 * I ) / N

Trong đó:

• Φm: Đây là ký hiệu của từ thông cuộn cảm.
• L: Đây là độ tự cảm của từng loại dây dẫn.
• I: Cường độ dòng điện.
• N: Là số vòng dây được quấn quanh khung sắt.

8. Các bài tập ví dụ về từ thông.

Bài tập lý thuyết:

Chúng ta có một khung dây hình chữ nhật với kích thước là 3x4cm. Khung dây này được đặt trong từ trường có cảm ứng từ B=0,0005 T. Và vectơ của cảm ứng từ với mặt phẳng khung là góc 30 độ. Hỏi từ thông là bao nhiêu?

Trả lời:

Chúng ta có diện tích của khung dây là: S=a*b= 0,03*0,04= 0,0012 (m2)

=> Từ thông qua khung dây là: Φ = B*S*cos(α)= 0,0005*0,0012*cos(α)= 52.10^-8 (Wb)

Bài tập trắc nghiệm:

Câu 1: Bạn hãy chọn câu trả lời đúng nhất:

1. Từ thông khi đi qua mạch kín  thì có giá trị luôn bằng 0.
2. Từ thông luôn luôn có giá trị là dương (>0).
3. Từ thông khi đi qua mạch kín sẽ tỉ lệ với tiết diện của mạch đó.
4. Từ thông là một đại lượng luôn có hướng.

Câu 2: Từ thông khi đi qua một vòng dây thẳng đã có diện tích là S. Thì khi đó công thức sẽ là:

Φ= B.S.sinα

Φ= B.S.tanα

Φ= B.S.cosα

Φ=B.S.cotanα gì

9. Ứng dụng của từ thông.

Ứng dụng của từ thông là gì? Từ thông có rất nhiều ứng dụng được áp dụng, cả trong đời sống lẫn trong ngành công nghiệp.

Từ thông được ứng dụng trong đời sống:

• Được ứng dụng trong bếp từ: Bếp từ sẽ hoạt động dựa trên nguyên lý của cảm ứng điện từ. Khi bếp điện từ được cắm điện, thì sẽ có dòng điện xoay chiều truyền qua một cuộn dây đồng. Từ đó có một từ trường biến thiên được sinh ra trên cuộn dây này. 
• Ứng dụng trong quạt điện: Quạt điện và các thiết bị làm mát khác cũng hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Tức là dòng điện sẽ biến đổi trở thành từ trường để làm quay động cơ và cánh quạt, từ đó tạo ra gió mát.

Từ thông được ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp:

• Chế tạo ra máy phát điện và tạo ra dòng điện xoay chiều: Máy phát điện có cấu tạo gồm các dây dẫn được quấn trên một lõi sắt và nam châm vĩnh cửu. Khi có dòng điện chạy qua, thì cơ năng (ví dụ như tua bin nước, tua bin gió, tua bin hơi, hay các động cơ đốt…) sẽ được chuyển đổi thành điện năng.
• Máy biến điện: Dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thông qua hoạt động của từ trường.
• Máy biến dòng: Đây là các thiết bị dùng để biến đổi dòng điện có giá trị cao ra dòng tiêu chuẩn là 5A, 10A.
• Cảm biến đo lưu lượng: Thiết bị này dùng để đo vận tốc của chất lỏng.

10. Lời kết.

Trên đây là những tổng hợp về các thông tin cơ bản của từ thông. Tín Việt hy vọng có thể giúp các bạn trả lời được câu hỏi tu thong la gi? Và các công thức tính từ thông chính xác nhất hiện nay. Chúng tôi mong rằng có thể cung cấp những kiến thức hữu ích. Qua đó giúp các bạn có thể áp dụng được trong việc học tập lẫn công việc sau này.

Bên cạnh đó, chúng tôi cũng muốn giới thiệu đến các bạn về công ty Tín Việt. Đây là một địa chỉ uy tín chuyên cung cấp các thiết bị điện châu Âu với giá rẻ nhất thị trường. Chúng tôi cam kết tất cả các thiết bị tại công ty chúng tôi đều là hàng chính hãng, được nhập khẩu chính ngạch. Có CO, CQ, test report đầy đủ.

Các bạn có thể liên hệ với chúng tôi để nhận được sự tư vấn tốt nhất, theo thông tin sau:

Công Ty TNHH Kỹ Thuật Công Nghệ Tín Việt

Hotline/Zalo: 0946 579 969 – Ms.Dung

Email: sale01@tinviet-tech.com

Website: thietbihienthi.com