Suất điện động là gì? Ứng dụng của suất điện động trong cuộc sống

Suất điện động là gì? Ứng dụng của suất điện động trong cuộc sống có rộng rãi không? được ứng dụng trong những lĩnh vực nào? Hãy cùng theo dõi bài viết để tìm hiểu xem suất điện động là gì? nhé.

1. Suất điện động là gì?

Suất điện động hay còn gọi là lực điện động, trong tiếng Anh gọi là emf - electromotive force. Suất điện động của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi làm dịch chuyển một điện tích dương bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương và độ lớn của điện tích đó.

Trong cảm ứng điện từ, suất điện động có thể được định nghĩa là suất điện động cảm ứng gây ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.

Từ “lực” trong trường hợp này không nhầm lẫn với lực trong cơ học đo bằng newton, mà được đo bằng đơn vị vôn.

Suất điện động xuất hiện ở nguồn điện một chiều như pin, acquy, … hay trong vòng dây kín được đặt trong từ trường biến thiên.

2. Công thức và đơn vị của suất điện động

Kí hiệu

Suất điện động được kí hiệu là:

Công thức

Suất điện động đo bằng thương số giữa công A của lực lạ khi làm dịch chuyển một điện tích dương q bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương (ngược chiều điện trường) và độ lớn của điện tích q đó.

Hay có thể viết dưới dạng tích vô hướng hai vectơ:

Với vectơ E là vectơ cường độ trường lực lạ, vectơ l là vectơ độ dời bên trong trường lực lạ.

Đơn vị

Nếu A được đo bằng jun và q được đo bằng culông thì suất điện động được đo bằng vôn:

3. Định luật paraday

Lấy ví dụ ở trong mạch kín C đặt trong một từ trường, khi từ thông đi qua mạch biến thiện một đại lượng ∆Φ trong một khoảng thời gian nhất định (kí hiệu là ∆t).

Trong quá trình quan sát, nếu sự biến thiên từ thông được thực hiện bằng cách dịch chuyển một mạch nào đó thì trong sự dịch chuyển sẽ gây ra lực tương tác liên tục lên mạch C.

Sau đó lực tác dụng này sẽ sinh ra một công và ký hiệu là ∆A

Đặt I là cường độ dòng điện cảm ứng trong mạch điện. Nếu theo định luật len - xơ thì khi lực từ tác dụng lên mạch C sẽ cản trở chuyển động để có thể tạo ra biến thiên từ thông.

Do đó, khi muốn thực hiện sự dịch chuyển của mạch C thì phải có ngoại lực tác dung lên C và đồng thời ngoại lực sẽ sinh ra công là công thắng và công cản của lực từ.

Công thức của định luật Faraday: ∆A’ = -∆A = -i∆Φ

Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong một mạch kín, độ lớn của suất điện động sẽ tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông khi nó đi qua mạch kín đó.

4. Suất điện động của nguồn điện

Số V xuất hiện ở trên mỗi nguồn điện như acquy, pin,… thể hiện giá trị suất điện động của các nguồn điện đó.

Suất điện động của pin điện hóa

Pin điện hóa là loại pin có cấu tạo từ 2 mảnh kim loại, được ngâm trong chất điện phân. Một vài loại pin điện hóa nổi tiếng như Đa-ni-en, pin Volta,… Ta sẽ lấy pin volta để làm ví dụ.

Sự hình thành của suất điện động ở loại pin này như sau:

• Dưới sự tác dụng của hóa học, các ion kẽm Zn2+ đi vào dung dịch axit sunfuric làm cho lớp dung dịch này tiếp giáp với thanh kẽm được tích điện dương. Thanh kẽm thừa electron được tích điện âm. Do đó giữa thanh kẽm và dung dịch sẽ sản sinh ra một điện trường có hướng từ dung dịch đến thanh kẽm.
• Điện trường ngăn cản sự di chuyển của ion Zn2+ từ thanh kẽm vào dung dịch. Tăng cường thêm sự dịch chuyển của ion Zn2+ từ dung dịch vào thanh kẽm. Sự cân bằng được thiết lập khi mà số icon đi ra và đi vào thanh kẽm bằng nhau.
• Còn đối với thanh đồng thì những icon H+ có dung dịch tới bám lấy cực đồng, thu lấy các electron có trong thanh đồng và chuyền thành khí H2, thanh đồng khi mất bớt electron sẽ mang điện tích dương.
• Sau khi đã có sự cân bằng điện hóa, giữa thanh đồng và dung dịch sẽ có hiệu điện thế vào khoảng U2 = 0,34V.
• Kết quả nhận được giữa hai cực của pin Volta có một hiệu điện thế được xác định là e = U1 - U2 tương đương 1,1V.

Đây chính là suất điện động của pin Volta.

Suất điện động của acquy

Có nhiều loại acquy được dùng trên thị trường hiện nay như acquy chì, acquy kiềm,… Nhưng đơn giản nhất là acquy chì hoặc acquy axit. Acquy chì có cấu tạo gồm một bản cực dương được làm bằng chì đioxit và bản cực âm được làm bằng chì (Pb).

5. Ứng dụng của suất điện động trong cuộc sống

Dưới đây là một vài ứng dụng tiêu biểu được khám phá ra của suất điện động:

• Quạt điện: sử dụng động cơ điện hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Bất cứ thiết bị điện nào cũng sẽ vận hành nhờ từ trường được sinh ra bởi dòng điện áp dụng theo nguyên lý của lực len-xơ.
• Bếp từ: vận hành theo nguyên lý cảm ứng từ làm nóng dụng cụ nấu nướng.
• Đèn huỳnh quang: Chấn lưu của đèn huỳnh quang được sử dụng dựa vào nguyên lý điện từ.
• Máy phát điện: Nguyên lý vận hành của máy phát điện sẽ là khi cuộn dây điện quay trong từ trường mà tốc độ của nó không thay đổi sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều.
• Trong y học: Các thiết bị điện từ có vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực y học. Ví dụ trong quá trình điều trị cho các bệnh nhân bị ung thư, người ta đã sử dụng phương pháp tăng thân nhiệt đó có thể là cấy ghép hoặc chụp cộng hưởng từ (MRI).

Suất điện động là gì? Ứng dụng của suất điện động trong cuộc sống vô cùng rộng rãi mà chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp ở bất kì thiết bị điện nào trong dân dụng.

>>> Xem thêm: Công thức tính cường độ dòng điện