Từ thông và điều kiện cảm ứng điện từ

Xét một vòng dây phẳng diện tích $S$ đặt trong từ trường đều $\vec B$. Chọn một vectơ pháp tuyến $\vec n$ của mặt vòng và gọi $\alpha$ là góc giữa $\vec B$ với $\vec n$. Từ thông qua vòng là: $$\Phi=BS\cos\alpha.$$ Góc $\alpha$ được đo với **pháp tuyến**, không đo với mặt phẳng vòng. Vì chiều pháp tuyến được chọn trước, từ thông có thể dương, âm hoặc bằng 0. Đơn vị từ thông là weber (Wb), với $1\ \mathrm{Wb}=1\ \mathrm{T\cdot m^2}$. - $\vec B$ cùng chiều pháp tuyến: $\alpha=0^\circ$, $\Phi=BS$. - $\vec B$ vuông góc pháp tuyến, tức song song mặt vòng: $\alpha=90^\circ$, $\Phi=0$. - $\vec B$ ngược chiều pháp tuyến: $\alpha=180^\circ$, $\Phi=-BS$. Với cuộn $N$ vòng giống nhau, mỗi vòng có cùng từ thông $\Phi$, từ thông móc vòng là $N\Phi$.

Từ biểu thức $\Phi=BS\cos\alpha$, từ thông thay đổi khi ít nhất một trong ba đại lượng thay đổi: 1. Thay đổi độ lớn $B$, chẳng hạn thay dòng điện trong một nam châm điện. 2. Thay đổi diện tích $S$ của phần mạch nằm trong vùng từ trường. 3. Thay đổi góc $\alpha$, chẳng hạn quay khung dây hoặc nam châm. Đưa nam châm lại gần cuộn dây thường làm $B$ qua cuộn tăng; đưa ra xa làm $B$ giảm. Tuy nhiên, một vòng dây tịnh tiến hoàn toàn bên trong từ trường đều, vẫn giữ nguyên diện tích và hướng, có thể có từ thông không đổi dù vòng đang chuyển động.

Thí nghiệm cho thấy khi từ thông qua mạch kín biến thiên, trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng. Hiện tượng này gọi là **cảm ứng điện từ** và chỉ tồn tại trong thời gian từ thông đang biến thiên. Cần phân biệt hai ý: - Từ thông biến thiên làm xuất hiện suất điện động cảm ứng. - Muốn có dòng điện cảm ứng chạy liên tục quanh mạch, mạch dẫn phải kín. Vì vậy, một vòng dây kín đặt yên trong từ trường không đổi không có dòng cảm ứng; còn một mạch hở vẫn có thể xuất hiện suất điện động cảm ứng giữa hai đầu nhưng không có dòng kín.