Định nghĩ từ thông là gì ? Từ thông có đơn vị là gì , Ký hiệu

Công thức tính từ thông chính xác nhất 2024

Bàn về từ thông thì chúng ta có rất nhiều bài chia sẻ khá hứng thú liên quan đến vấn đề này. Nhưng qua tìm hiểu thì tôi thấy các bài đăng hiện nay có tính rời rạc quá nhiều làm cho người dùng khá hoang mang đặc biệt là các em học sinh lớp 11; lớp 12 luôn quan tâm đến công thức tính từ thông để vượt qua các chặng đường thi cử trong học tập

Thôi thì để hỗ trợ người dùng cần tìm hiểu về thông tin liên quan đến từ thông về mọi mặt lý thuyết. Thì mình quyết định chia sẻ tất tần tật về định nghĩa, ký hiệu và các công thức tính toán xoay quanh từ thông như tiếng anh của nó là gì, đơn vị ký hiệu ra sao ? Đặc trưng và nguyên lý hoạt động ….

Mong các bạn sau khi xem qua bài chia sẻ này sẽ có nhiều kiến thức mới; cách nhìn sâu rộng bao quát từ đó tự tin triển khai các kiến thức nền tảng trong bài này để phục vụ cho các vấn đề thi cử, học tập liên quan đến khái niệm cũng như công thức tính từ thông cực đại; tính từ thông qua khung dây hay cuôn cảm

Định nghĩa khái niệm từ thông là gì ?

Định nghĩa từ thông được thể hiện trên nhiều phương diện thông qua hình thức ngôn ngữ khác nhau. Nhưng giữa chúng có một mối quan hệ chung thông qua nội dung nhất quán

Theo Châu Âu người thì khái niệm từ thông là hiện tượng một lượng lớn từ trường di chuyển qua một loại thiết bị có diện tích bề mặt rộng hẹp tuỳ thuộc vào từng môi trường cụ thể. Loại thiết bị này có một lực hút khá lớn được ví như nam châm

Theo việt nam chúng ta thì đơn giản hơn. Họ định nghĩa từ thông tiếng anh gọi Magnetic Flux là sự hình thành của từ trường thông qua một kết cấu giữa khung sắt có tích hợp nam châm vĩnh cửu và dây đồng cuốn quanh tạo nên dòng điện chạy qua

Theo 2 khái niệm trên thì tôi đúc kết đơn giản cho anh em như sau:

Theo khái niệm từ thông lớp 11, lớp 12 là sự xuất hiện một lượng từ trường được sinh ra do sự tác động giữa cuộn dây dẫn và nam châm. Tất nhiên; nam châm có sức hút được thiết kế càng lớn thì từ thông càng nhiều theo một tỷ lệ thuận đồng nhất

Từ thông có đơn vị là gì ? Ký hiệu ra sao ?

Có những nền tảng căn bản bắt buộc người dùng phải chịu khó tìm hiệu trong bài chia sẻ này trước khi chúng ta tiến vào các công thức liên quan đến từ thông. Chỉ có như thế chúng ta mới thấu hiểu và có một cách nhìn đơn giản liên quan đến loại sóng từ trường này

Ký hiệu từ thông là gì ?

Từ thông có ký hiệu của loại sóng từ trường. Đây được ví như một sóng từ trường vô hình mà mắt thường chúng ta không bao giờ thấy được; cầm nắm được. Chỉ xác định thông qua ký hiệu này

Vậy từ thông có ký hiệu ra sao ? Tên tuổi của ký hiệu này được gọi là gì chúng ta cùng tham khảo tiếp nào !

Trên các bản vẽ hay mô hình lập luận toán học thì ký hiệu từ thông sẽ là Φ hoặc Φ _B chúng được gọi là phi hoặc phi B; và nếu để ý kỹ thì ký hiệu từ thông người ta đánh dấu bằng chữ Hy Lạp cổ đại

Đơn vị của từ thông và công thức đo từ thông theo Wb

Đơn vị của từ thông được hiểu như một loại thước có chức năng đo lường lượng từ trường chạy qua nam châm vĩnh cửu

Theo nhiều phương diện toán học thì từ thông có thể được hiểu thông qua 3 đơn vị căn bản:

• Wb ( Weber )
• Vs ( Volt – Giây )
• Maxwell

Trong đó:

• Wb là ký hiệu đơn vị từ thông theo hệ SI
• Volt – Giây là ký hiệu thông dụng được vận hành rất đại trà
• Maxwell là đơn vị từ thông hệ CGS

Nguyên nhân từ thông có đơn vị là Wb theo hệ Si hay còn gọi Weber hoặc với một cái tên thông dụng nổi tiếng anh em châu âu thường đề cập đó là Tesla mét vuông ký hiệu Tm ²  là vì:

Đây là đơn vị do một người đức sáng lập nên và Ông ấy có tên Wilhelm Weber. Khi đấy thí nghiệm của nhà vật lý này chỉ đơn giản dùng thước đo bằng nhiệt kế để khám phá lượng từ trường

Nguyên lý ông ấy dựa trên một cái nhiệt kế cho di chuyển liên tục quanh một tấm vật liệu có kết cấu từ tính là 0,4 m ² chẳng hạn. Giả sử đơn vị tesla lúc này không đổi là 5mT đi.. Vậy câu hỏi đặt ra từ thông đo được tại thời điểm đó là bao nhiêu Wb

Lúc này dựa trên ký hiệu từ đơn vị đo từ thông là Tm ²  ta có:  0,4 m ² * 5 ×10 ^-3 T = 0,002 Wb. Và đây cũng chính là công thức đo từ thông đi qua một diện tích nam châm vĩnh cửu bất kỳ

Tìm hiểu mật độ từ thông là gì

Mật độ từ thông theo tiếng anh gọi Magnetic Flux Density là  đơn vị thước đo cường độ từ trường tại một điểm nhất định dưới sự tác động của lực tới chiều dài dây dẫn và dòng điện truyền tải qua với một điện trở kháng nhất định được thiết kế trong mạch

Theo cách hiểu đơn giản tóm gọn nhất mà tôi chia sẻ thì:

Mật độ từ thông là một nhân tố được hình thành dựa trên cường độ từ tường. Mà cường độ từ trường lại được hình thành khi có dòng điện di chuyển qua khung dây

Công thức tính mật độ từ thông được thế hiện như sau: F=I*L*B* sinθ => B = F / ( I*L*sinθ )

Trong đó:

• B được ký hiệu là mật độ từ thông
• F là lực tác động
• L là chiều dài dây dẫn
• sinθ là góc được tạo ra bởi từ trường và diện tích dây dẫn

Đối với một dây dẫn có sự truyền tải của dòng điện thì việc tính toán mật độ từ thông sẽ theo công thức

B =  (μ0 * I) / (2π * r)

Trong đó:

• B vẫn đảm nhận vai trò là mật độ từ thông
• μ0 được mặc định =  1,⋅10-6.’s là độ thấm chân không
• R là khoảng cách từ tâm đến dây

Đơn vị tính của mật độ từ thông là gì

Mật độ từ thông được thể hiện bằng đơn vị đặc trưng là Tesla ( T ) được lấy từ tên một nhà nghiên cứu người Mỹ bởi sự đóng góp hy sinh to lớn của ông đối với ngành nghiên cứu. Đây chính là đơn vị tính căn bản nhất của phương thức này

Nếu mà quy đổi đơn vị mật độ từ thông thì ta có 1T = 1Wb/m2

Ngoài ra; mật độ từ thông còn có đơn vị thứ 2 là kg/s2 A, với A là ampe

Từ thông được tạo ra dựa trên nguyên lý nào

Bạn phải nắm rõ bản chất của loại từ trường này thì mới hiểu rõ được nguyên lý tạo ra từ thông bắt nguồn từ đâu; và sự kết thúc của nó như thế nào hay bản thân từ trường truyền sóng theo chù kỳ nhất định.

Bám sát bài chia sẻ này kết hợp hình ảnh chân thật chúng ta sẽ nắm rõ được nguyên lý tạo ra từ thông bằng cách:

Làm một thí nghiệm nhỏ cho một cuộn dây quay quanh bề mặt có tích hợp từ tính ví dụ như nam châm

Khi này theo định luật Faraday thì sự di chuyển của cuộn dây quanh nam châm đã vô tình tạo nên một lượng từ trường xuyên qua bề mặt nam chậm từ đó sản sinh ra từ thông.

Tới đây có bạn lại hỏi: Thế từ thông luôn cố định hay thay đổi vậy anh ?

Từ thông cố định hay thay đổi khi chúng ta có sự dịch chuyển cuộn dây. Nếu góc từ trường tạo ra với bề nặt nam châm đổi liên tục như hình thì chắc chắn từ thông cũng theo đó đổi liên tục người ta gọi là sự biến thiên từ thông

Mà từ thông biến thiên lúc nào cũng sinh ra dòng điện xoay chiều. Đấy chính là đặc trưng cần nắm bắt và cũng là nguyên lý cốt lõi của từ thông

Anh em nào muốn chuyển đổi các dòng điện xoay chiều này thành dòng điện một chiều thì có thể tham khảo thêm tại:

https://huphaco-pro.vn/chuyen-doi-dien-ap-ac-dc

Tới đây lại có một bài toán trắc nghiệm về từ thông như sau:

Từ thông được sinh ra khi nào ?

• A: Đường sức từ đi qua bề mặt nam châm
• B: Chỉ cần có cuộn dây là có từ thông
• C: Khi có sóng điện từ

Theo các bạn thì ta chọn câu trả lời nào. Chứ tôi chọn A là đáp án đúng

Công thức tính từ thông

Theo như lý giải ở trên thì từ thông được đo bằng lượng từ trường kết hợp với diện tích bề mặt nam châm hoặc cuộn dây

Thông thường từ trường sẽ là một đường thẳng song song vuông góc với bề mặt diện tích. Tuy nhiên; nếu từ trường thay đổi thì việc tạo góc mới là chuyện hiển nhiên và điều này sẽ làm thay đổi từ thông tạo ra

Nếu giả sử hướng đi ban đầu của từ trường là B tác động tới bề mặt để tạo góc là Vectơ A ( Tức là bề mặt diện tích cuộn dây hoặc nam châm ). Ta sẽ có một công thức tính từ thông hoàn chỉnh như sau:

Công thức từ thông Φ = B*A* cos (θ)

Trong đó: θ là góc được tạo nên bởi B và A. Cho nên chúng ta mới tạo ra được 2 công thức từ thông cực đại và từ thông cực tiểu. Vậy cách tính 2 công thức này như thế nào ? 

Cực đại qua khung dây

Từ thông cực đại là gì anh em ?

Theo lý thuyết thì từ thông cực đại là một loại từ thông có từ trường tạo xuyên qua bề mặt diện tích nam châm. Hay nói cách khác là tạo một góc 0 độ

Vì khi θ = 0 sẽ xảy ra hiệu ứng Cos ( θ ) = Cos ( 0 ) = +1. Khi đó hướng của từ trường và bề mặt cùng một hướng

Khi đó; bạn sẽ có công thức tính từ thông cực đại như sau: Φ = B*A* cos (0) => Φ = B*A* 1 = B*A. Điều này giúp đường sức từ đạt công suất tối đa

Tới đây chúng ta sẽ có 3 trường hợp xảy ra:

• Nếu mà θ là góc nhọn thì chắc chắn 100% Từ thông Φ cực đại > 0
• Nếu θ là góc tù thì hiển nhiên từ thông Φ < 0
• Còn θ = góc A và B = 0 thì khả năng này khá hiếm

Cực tiểu

Từ thông cực tiểu là loại từ thông không có đường sức từ đi qua bề mặt diện tích. Tức là nó song song với bề mặt diện tích luôn

Lúc này góc giữa từ trường và bề mặt diện tích tạo ra = 90 độ nên sẽ là Cos ( 90) = 0

Lúc này công thức tính từ thông cực tiểu sẽ là Φ = B*A* cos (90)  = Φ = B*A* 0 = 0

Qua ống dây

Việc áp dụng công thức tính từ thông qua khung dây, ống dây nó gần như hoàn toàn giống với loại công thức chia sẻ bên trên

Cụ thể như này:

Nếu mình giả sử cosα là góc được hình thành bởi hướng đi từ trường ký hiệu B và diện tích dây dẫn thể hiện S

N là tổng số vòng dây quấn quanh khung thép

Thì lúc này công thức tính từ thông qua ống dây được thể hiện như sau:

Φ = N * B * S *cosα

Qua cuộn cảm

Công thức từ thông qua cuộn cảm là một phiên bản nâng cấp có sự tính toán phức tạp hơn. Đối với công thức này thì từ thông luôn có một sự tỷ lệ thuận với dòng điện chạy qua

Cụ thể công thức tính từ thông qua cuộn cảm như sau:

Φm= (𝐿 * I ) / N

Trong đó:

• Φm là từ thông của cuộn cảm
• N là số vòng dây quấn quanh khung sắt
• L là độ tự cảm của mỗi loại dây dẫn
• I là cường độ dòng điện chạy qua

Bài tập ví dụ về bài toán hoặc lý thuyết từ thông

Người ta thường bảo học đi đôi với hành đấy anh em ạ. Chính vì vậy; mình sẽ liệt kê một số bài tập từ thông, một số câu hỏi trắc nghiệm liên xoay quanh các vấn đề từ thông để chúng ta có một sự chuẩn bị tốt trong các kỳ thi lớp 11, lớp 12 sắp tới

Từ thông qua một mạch điện phụ thuộc vào gì

Đây chắc chắn là một câu trắc nghiệm thường ra tại các bài tập thi cử lớp 11, lớp 12 nếu mà chúng ta nắm bắt tốt sẽ không bị bất ngờ

Thế theo bạn thì từ thông qua một mạch điện phụ thuộc vào cái gì ?

Để trả lời cho câu hỏi này chúng ta quay lại phần công thức tính từ thông:

Giả sử S là hình dạng kích thước mạch hay còn gọi diện tích mạch, B là từ trường thì từ thông Φ = B S cos α

Câu trả lời nếu theo công thức trên thì từ thông qua một mạch điện phụ thuộc vào:

• Hình dạng kích thước mạch
• Góc tạo bởi từ trường và bề mặt diện tích
• Cường độ từ trường tại một điểm

Hãy ví dụ về một bài toán về từ thông có lời giải

Ok luôn

Theo một nghiên cứu lâu năm thì từ thông qua một khung dây biến đổi như sau: Chỉ nháy mắt có 0,5 giây thôi mà từ thông Φ lại giảm hẳn từ 4,6 Wb về tới 0,8 Wb. Vậy câu hỏi đặt ra suất điện động cảm ứng trong khung dây thời điểm đó sẽ là bao nhiêu

A: 7,6 V

B: 9,2V

C: 2V

D: 5V

Đáp án sẽ là A : 7,6V

Dựa trên công thức suất điện động trong khung dây = – (Φ 1 – Φ 2) / △t

Trong đó: △t là tổng thời gian xảy ra hiện tượng từ thông giảm

Trị tuyệt đối từ thông 2 là 0,8 trừ đi từ thông 1 là 4,6 rồi đem kết quả có được chia cho thời gian từ thông giảm là 0,5 thì sẽ có kết quả 7,6V thôi

Công thức tính từ thông vật lý lớp 12

Theo lý thuyết thì từ thông Φ = N*B*S*Cosα. Để anh em có một cách nhìn toàn diện về công thức này thì tôi có luôn một bài toán vật lý lớp 12 liên quan đến công thức từ thông như sau:

Có một khung sắt được tạo thành từ các lá thép vuông. Tôi lấy một dây bằng đồng có diện tích khoảng 20 cm²  cuốn liên tục quanh khung sắt này khoảng 800 vòng; giả sử góc α đang là 0 Độ với mật độ từ thông là 0,2T. Vậy từ thông lúc này là bao nhiêu

Thì áp dụng công thức tính từ thông vật lý lớp 12 ta có Φ = N*B*S*Cosα = 800 * 0,2 * 20 * Cos ( 0 ) = 800 * 0,2 * 20 = 3200 Wb cũng là từ thông cực đại qua khung dây

Từ thông riêng là gì ? Nếu công thức tính từ thông riêng trong mạch

Từ thông riêng là sự xuất hiện của từ trường khi có dòng điện chạy trong mạch gây nên sự ảnh hưởng trực tiếp cho mạch điện đó. Lúc này từ thông riêng sẽ phụ thuộc vào 2 yếu tố đó là dòng điện và độ tự cảm của mạch

Ta sẽ có công thức tính từ thông riêng trong mạch như sau:

Φ = L*I

Theo công thức từ thông riêng ta có một kết luận đơn giản như sau:

Do từ thông luôn có tính chất tỷ lệ thuận với dòng điện chạy trong mạch. Nên khi ta ứng dụng mô hình lấy một cục pin cấp nguồn tạo ra dòng điện di chuyển qua cuộn dây tại một thời điểm bất kỳ không thay đổi; thì độ tự cảm của cuộn dây mạch điện sẽ bằng từ thông được tạo ra. Lúc này I = 1 => Φ = L