articlewriting1 1

Hiện tượng tự cảm là gì? Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm, Ứng dụng và bài tập – Vật lý 11 bài 25 – Trường THPT Thành Phố Sóc Trăng

Học tập
Hiện tượng tự cảm là gì ? Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm, Ứng dụng và bài tập – Vật lý 11 bài 25
Ở những bài học kinh nghiệm trước, những em đã biết khái niệm về từ thông và hiện tượng kỳ lạ cảm ứng điện từ. Trong bài học kinh nghiệm này tất cả chúng ta sẽ xét một loại hiện tượng kỳ lạ cảm ứng từ đặc biệt quan trọng đó là hiện tượng kỳ lạ tự cảm .

Vậy hiện tượng kỳ lạ tự cảm là gì ? có ứng dụng gì ? Suất điện động tự cảm được tính theo công thức nào ? Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm có công thức thế nào ? Tất cả sẽ được trình bài trong bài viết dưới đây .

I. Từ thông riêng của một mạch kín

Bạn đang xem : Hiện tượng tự cảm là gì ? Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm, Ứng dụng và bài tập – Vật lý 11 bài 25
• Từ thông riêng của một mạch kín là từ thông Open khi trong mạch kín có dòng điện cường độ i .

 1584524545op1etomigz

– Trong đó : i là cường độ dòng điện tính ra ampe ( A )
Φ là từ thông tính ra vêbe ( Wb )
L là độ tự cảm tính ra henry ( H )
• Độ tự cảm của ống dây hình tròn trụ có chiều dài khá lớn so với đường kính tiết diện :

– Trong đó : L : Độ tự cảm của ống dây ( H )
N : Số vòng dây ( vòng ) .
l : Chiều dài ống dây ( m ) .
S : Tiết diện ống dây ( mét vuông )

* Lưu ý: Ống dây có độ tự cảm L trên còn được gọi là ống dây tự cảm hay cuộn cảm.

• Độ tự cảm của ống dây có lõi sắt có có công thức :

 15845245486swi5khy4k

Với μ là độ từ thẩm đặc trưng cho từ tính của lõi sắt .

II. Hiện tượng tự cảm

1. Hiện tượng tự cảm là gì?

– Định nghĩa : Hiện tượng tự cảm là hiện tượng kỳ lạ cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ trải qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch .

2. Một số ví dụ về hiện tượng tự cảm

– Đối với mạch điện một chiều : Hiện tượng tự cảm xảy ra khi đóng và ngắt mạch .
– Đối với mạch xoay chiều : Hiện tượng tự cảm luôn xảy ra .
– Hiện tượng tự cảm cũng tuân theo những định luật của hiện tượng kỳ lạ cảm ứng điện từ .

III. Suất điện động tự cảm

1. Suất điện động tự cảm và công thức tính

• Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch khi xảy ra hiện tượng tự cảm được gọi là suất điện động tự cảm.

Công thức tính suất điện động tự cảm:

 1584524549nei08m8275

– Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với vận tốc biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch .

2. Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm

– Năng lượng từ trường cảu cuộn cảm là nguồn năng lượng tích góp trong ống dây tự cảm khi có dòng điện chạy qua và được tính theo công thức :

 1584524551iy7rs7wwko

IV. Ứng dụng của hiện tượng tự cảm

– Hiện tượng tự cảm có nhiều ứng dụng trong những mạch điện xoay chiều. Cuộn cảm là một thành phần quan trọng trong những mạch điện xoay chiều có mạch giao động và những máy biến áp .

V. Bài tập về hiện tượng tự cảm

* Bài 1 trang 157 SGK Vật Lý 11: Trong những trường hợp nào có hiện tượng tự cảm?

° Lời giải bài 1 trang 157 SGK Vật Lý 11:

• Khi trong mạch điện có cường độ dòng điện biến thiên thì trong mạch sẽ có hiện tượng kỳ lạ tự cảm :
– Trong mạch điện một chiều, hiện tượng kỳ lạ tự cảm xảy ra khi đóng mạch hay mở mạch .
– Trong mạch điện xoay chiều, luôn xảy ra hiện tượng kỳ lạ tự cảm .

* Bài 2 trang 157 SGK Vật Lý 11: Phát biểu định nghĩa từ thông riêng, độ tự cảm của một mạch kín.

° Lời giải bài 2 trang 157 SGK Vật Lý 11:

– Một mạch kín ( C ) có dòng điện i. Dòng điện i gây ra một từ trường, từ trương này gây ra một từ thông Φ qua ( C ) gọi là từ thông riêng của mạch. Φ = Li .
– Độ tự cảm L của một mạch kín là một đại lượng chỉ nhờ vào vào cấu trúc và kích cỡ của mạch kín .
– Một ống dây điện chiều dài l, tiết diện S, gồm N vòng dây, có cường độ i chạy qua, độ tự cảm của ống dây được tính theo công thức :

  

– Độ tự cảm của ống dây có lõi sắt :

  1584525042hndpg3t3yc

 với μ là độ từ thẩm, đặc trưng cho từ tính của lõi sắt.

* Bài 3 trang 157 SGK Vật Lý 11: Độ lớn của suất điện động tự cảm phụ thuộc vào những đại lượng nào?

° Lời giải bài 3 trang 157 SGK Vật Lý 11:

– Công thức tính suất điện động tự cảm :

 

⇒ Độ lớn của suất điện động tự cảm nhờ vào vào độ tự cảm của ống dây ( L ) và vận tốc biến thiên cường độ dòng điện qua ống dây Δi / Δt .

* Bài 4 trang 157 SGK Vật Lý 11: Chọn câu đúng

Một ống dây có độ tự cảm L, ống dây thứ hai có số vòng dây tăng gấp đôi và diện tích quy hoạnh mỗi vòng dây giảm 50% so với ống dây thứ nhất. Nếu hai ống dây có chiều dài như nhau thì độ tự cảm của ống dây thứ hai là :
A. L. B. 2L. C. L / 2. D. 4L .

° Lời giải bài 4 trang 157 SGK Vật Lý 11:

• Chọn đáp án đúng : B. 2L .
– Ta có độ tự cảm trong ống dây thứ nhất :

 giflatexl4pispace10 7fracn2 1584528483

– Độ tự cảm của ống dây thứ hai :

 

 1584528487sfvn6z6mzs

* Bài 5 trang 157 SGK Vật Lý 11: Phát biều nào dưới đây là sai? Suất điện động tự cảm có giá trị lớn khi.

A. dòng điện tăng nhanh .
B. dòng điện giảm nhanh .
C. dòng điện có giá trị lớn .
D. dòng điện biến thiên nhanh .

° Lời giải bài 5 trang 157 SGK Vật Lý 11:

• Chọn đáp án : C. dòng điện có giá trị lớn .
– Vì suất điện động tự cảm phụ thuộc vào vào vận tốc biến thiên cường độ dòng điện, mà không phụ thuộc vào vào giá trị độ lớn của cường độ dòng điện .

* Bài 6 trang 157 SGK Vật Lý 11: Tính độ tự cảm của một ống dây hình trụ có chiều dài 0,5m gồm 1000 vòng dây, mỗi vòng dây có đường kính 20 cm.

° Lời giải bài 6 trang 157 SGK Vật Lý 11:

– Độ tự cảm của ống dây :
• Theo đề bài, ta có :
– Số vòng dây : N = 1000 vòng dây
– Chiều dài ống : l = 0,5 m
– Mỗi vòng dây có đường kính d = 20 cm = 0,2 m
– Ta có, diện tích quy hoạnh mỗi vòng dây là :

  1584528490pg4pl29pjv

– Như vậy độ tự cảm của ống dây là :

– Vậy L = 0,79 H .

* Bài 7 trang 157 SGK Vật Lý 11: Suất điện động tự cảm 0,75V xuất hiện trong một cuộn cảm có L=25mH; tại đó cường độ dòng điện giảm từ giá trị ia xuống 0 trong 0,01s. Tính ia.

° Lời giải bài 7 trang 157 SGK Vật Lý 11:

– Ta có độ lớn suất điện động tự cảm trong cuộn dây :

 1584528494fl0t1eecps

 158452849614cwqwbwi6
– Vậy ia = 0,3 A .

* Bài 8 trang 157 SGK Vật Lý 11: Trong mạch điện hình 25.5, cuộn cảm L có điện trở bằng không. Dòng điện qua L bằng 1,2A; độ tự cảm L = 0,2H. Chuyển K sang vị trí b, tính nhiệt lượng tỏa ra trong R.

mạch điện hình 25.5 trang 157 sgk vật lý 11

° Lời giải bài 8 trang 157 SGK Vật Lý 11:

– Tóm tắt đề bài :
I = 1,2 A ; L = 0,2 H
K chuyển sang b, tìm QR = ?
– Khi dòng điện qua cuộn cảm, trong cuộn cảm tích góp nguồn năng lượng :

 15845284972qz547lc46

– Khi chuyển khóa K từ vị trí a sang vị trí b thì cường độ dòng điện trong cuộn cảm giảm, xảy ra hiện tượng kỳ lạ tự cảm. Năng lượng từ trường trong ống dây chuyển sang cho điện trở R dưới dạng nhiệt năng, làm điện trở nóng lên .
– Nhiệt lượng tỏa ra trên R : QR = W = 0,144 J

Hy vọng với bài viết về Hiện tượng tự cảm là gì? Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm, Ứng dụng và bài tập ở trên sẽ giúp các em hiểu rõ hơn, mọi góp ý và thắc mắc các em hãy để lại bình luận dưới bài viết để được hỗ trợ giải đáp.

¤ Xem thêm các bài viết khác tại:

Đăng bởi : trung học phổ thông Sóc Trăng
Chuyên mục : Giáo Dục