Trang | 1 Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ TỰ CẢM SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG VÀ NĂNG LƯỢNG 1 PHƯƠNG PHÁP GIẢI * Các công thức + Hệ số tự cảm của ống dây 2 74 10 N L S l[.]
Trang 1PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ TỰ CẢM -
SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG VÀ NĂNG LƯỢNG
1 PHƯƠNG PHÁP GIẢI
* Các công thức:
+ Hệ số tự cảm của ống dây:
2 7
4 10 N
l
=
+ Từ thông tự cảm qua ống dây có dòng điện i chạy qua: Φ = Li
+ Suất điện động tự cảm:
tc
i
t
= −
* Lưu ý:
Để tìm các đại lượng có liên quan đến độ tự cảm của ống dây, suất điện động tự cảm năng
lượng từ trường của ống dây ta viết biểu thức liên quan đến các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm rồi suy ra và tính đại lượng cần tìm
2 VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1:
a) Thiết lập công thức tính độ tự cảm của ống dây điện có chiều dài l, tiết diện S, gồm tất cả N vòng dây và lõi là không khí
b) Xét trường hợp ống dây trên có lõi làm bằng vật liệu sắt từ có độ từ thẩm là μ Thiết lập công thức tính độ tự cảm của ống dây điện khi đó
c) Áp dụng: l = 50 cm, N = 1000 vòng, S = 10 cm2 (lõi là không khí μ = 1)
Giải
a) Cảm ứng từ B trong vòng dây (lõi là không khí)
+ Cảm ứng từ B trong ống dây:
7
B
l
+ Từ thông tự cảm qua ống dây:
2 7
4 10 N
l
Trang 2+ Độ tự cảm:
2 7
4 10 N
b) Nếu ống dây có độ từ thẩm μ:
+ Cảm ứng từ B trong ống dây:
7
4 10 NI
B
l
=
+ Từ thông tự cảm qua ống dây:
2 7
4 10 N
l
+ Độ tự cảm:
2 7
4 10 N
l
c) Áp dụng:
7 7 1000 4 3
0,5
N
l
Ví dụ 2: Một ống dây có chiều dài là 1,5 m, gồm 2000 vòng dây, ống dây có đường kính là 40
cm
a) Hãy xác định độ tự cảm của ống dây
b) Cho dòng điện chạy trong ống dây, dòng điện tăng từ 0 đến 5A trong thời gian 1s, hãy xác
định suất điện động tự cảm của ống dây
c) Hãy tính cảm ứng từ do dòng điện sinh ra trong ống dây khi dòng điện trong ống dây bằng 5 A?
d) Năng lượng từ trường bên trong ống dây khi dòng điện qua ống dây có giá trị 5 A?
Giải
a) Độ tự cảm bên trong ống dây:
2 7
2 2 7
2 2
4 10
4
2000 0, 4
N
l
l
H
−
−
=
=
Trang 3b) Suất điện động tự cảm trong ống dây:
2 1
1
tc
i
t
t
= −
c) Cảm ứng từ do dòng điện sinh ra trong ống dây:
7
4 10
2000.5
4 10 8, 4.10 ( )
1, 5
N i B
l
T
−
=
d) Năng lượng từ trường sinh ra bên trong ống dây:
2 2
3 BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1: Một ống dây dài 40 cm, có tất cả 800 vòng dây, diện tích tiết diện ngang của ống dây
bằng 10 cm2 Ống dây được nối với 1 nguồn điện có cường độ tăng từ 0 → 4A
a) Độ tự cảm của ống dây ?
b) Nếu suất điện động tự cảm của ống dây có độ lớn là 1,2 V, hãy xác định thời gian mà dòng
điện đã biến thiên
Đ/S:
a) Độ tự cảm của ống dây: L= 2.10-3H
b) t = 6,7.10-3s
Bài 2: Một cuộn tự cảm có L = 50 mH cùng mắc nối tiếp với một điện trở R = 20 Ω, nối vào một nguồn điện có suất điện động 90 V, có điện trở trong không đáng kể Xác định tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện I tại:
a) Thời điểm ban đầu ứng với I = 0
b) Thời điểm mà I = 2 A
Đ/S:
a) 1,8.103 A/s
b) 103 A/s
Bài 3: Một ống dây dài được quấn với mật độ 2000 vòng/mét Ống dây có thể tích 500 cm3
Ống dây được mắc vào một mạch điện Sau khi đóng công tắc dòng điện trong ống dây biến
Trang 4đổi theo thời gian theo đồ thị Lúc đóng công tắc ứng với thời điểm t = 0 Tính suất điện động
tự cảm trong ống:
a) Sau khi đóng công tắc tới thời điểm t = 0,05 s
b) Từ thời điểm t = 0,05s trở về sau
Đ/S:
a) Suất điện động tự cảm trong thời gian này: 0,25V
b) Suất điện động tự cảm trong thời gian này bằng 0
Bài 4: Một ống dây dài l = 30 cm gồm N = 1000 vòng dây, đường kính mỗi vòng dây d = 8 cm
có dòng điện với cường độ i = 2 A đi qua
a) Tính độ tự cảm của ống dây
b) Tính từ thông qua mỗi vòng dây
c) Thời gian ngắt dòng điện là t = 0,1 giây, tính suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây Đ/S:
a) L = 0,02H
b) Từ thông qua mỗi vòng dây: 4.10-5 Wb
c) Suất điện động tự cảm: 0,4V
Bài 5: Một cuộn tự cảm có L = 3 H được nối với nguồn điện có suất điện động 6 V, điện trở
trong không đáng kể, điện trở của cuộn dây cũng không đáng kể Hỏi sau thời gian bao lâu kể
từ lúc nối vào nguồn điện, cường độ dòng điện qua cuộn dây tăng đến giá trị 5 A? giả sử
cường độ dòng điện tăng đều theo thời gian
Đ/S: t = 2,5s
Bài 6: Trong một mạch kín có độ tự cảm 0,5.10-3 H, nếu suất điện động tự cảm bằng 0,25 V thì tốc độ biến thiên của dòng điện bằng bao nhiêu?
Đ/S: 500 A/s
Bài 7: Tìm độ tự cảm của một ống dây hình trụ gồm 400 vòng, dài 20 cm, tiết diện ngang 9
cm2 trong hai trường hợp:
Trang 5a) Ống dây không có lỏi sắt
b) Ống dây có lỏi sắt với độ từ thẩm μ = 400
Đ/S:
a) L = 4π.10-7(N2/l)S = 9.10-4 H
b) L = 4π.10-7μ(N2/l)S = 0,36 H
Bài 8: Một ống dây dài 50 cm có 2500 vòng dây Đường kính của ống bằng 2 cm Cho một
dòng điện biến đổi đều theo thời gian chạy qua ống dây Sau thời gian 0,01 s dòng điện tăng từ
0 đến 1,5 A Tính suất điện động tự cảm trong ống dây
Đ/S: 0,075V
Bài 9: Tính độ tự cảm của một ống dây Biết sau thời gian Δt = 0,01 s, cường độ dòng điện
trong ống dây tăng đều từ 1 A đến 2,5 A thì suất điện động tự cảm là 30 V
Đ/S: L = 0,2H
Trang 6Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi
về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên danh
tiếng
xây dựng các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và
Sinh Học
trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức
Tấn
THCS lớp 6, 7, 8, 9 yêu thích môn Toán phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ thi HSG
dành cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh
Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc
Bá Cẩn cùng đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia
các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất
miễn phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn Toán- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh
Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai
Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%
Học Toán Online cùng Chuyên Gia
HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí HOC247 TV kênh Video bài giảng miễn phí