Từ trường và cảm ứng điện từ – Kiến thức trọng tâm

Chương dài nhất của lớp 12, gồm lực từ, cảm ứng điện từ, dòng điện xoay chiều, máy biến áp và truyền tải điện năng. Phần lớn câu điện trong đề thi nằm ở chương này.

1. Lực từ lên đoạn dây có dòng điện

$$F = BIl\sin\alpha$$

$\alpha$ là góc giữa dây dẫn và vectơ cảm ứng từ $\vec B$. Chiều của lực xác định bằng quy tắc bàn tay trái.

2. Từ thông và cảm ứng điện từ

• Từ thông: $\Phi = BS\cos\theta$ (Wb), $\theta$ là góc giữa $\vec B$ và pháp tuyến của mặt.
• Suất điện động cảm ứng (định luật Faraday): $e = -N\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$, độ lớn $|e| = N\dfrac{|\Delta\Phi|}{\Delta t}$.
• Chiều dòng điện cảm ứng theo định luật Lenz: dòng cảm ứng sinh ra từ trường chống lại sự biến thiên của từ thông.
• Thanh dẫn dài $l$ chuyển động với vận tốc $v$ vuông góc với $\vec B$: $e = Blv$.

3. Dòng điện xoay chiều

$$i = I_0\cos(\omega t + \varphi) \qquad I = \frac{I_0}{\sqrt{2}} \qquad U = \frac{U_0}{\sqrt{2}}$$

Tần số $f = \dfrac{\omega}{2\pi}$. Công suất toả nhiệt trên điện trở thuần: $P = I^2R$ (dùng giá trị hiệu dụng).

4. Máy biến áp lí tưởng

$$\frac{U_1}{U_2} = \frac{N_1}{N_2} = \frac{I_2}{I_1}$$

5. Truyền tải điện năng

Với hệ số công suất bằng 1: $I = \dfrac{P}{U}$, công suất hao phí trên đường dây

$$\Delta P = I^2R = \frac{P^2R}{U^2}$$

Tăng điện áp truyền tải lên $k$ lần thì hao phí giảm $k^2$ lần.