HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM 1.. 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 [r]
Trang 1HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
1 Lý thuyết
- Độ tự cảm của ống dây: 7 2
4 10
L n V
- Từ thông qua ống dây: Li
- Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong mạch có dòng điện mà sự biến thiên của từ
thông qua mạch được gây ra bởi chính sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch
- Suất điện động tự cảm: e tc L i
t
Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch
- Năng lượng từ trường của ống dây:
2
1 2
W Li hoặc 1 10 7 2
8
- Mật độ năng lượng từ trường: 1 107 2
8
Trong đó: L là độ tự cảm của ống dây, đơn vị L là henri, kí hiệu H (1H = 1Wb/A)
N
n là số vòng trên trên một đơn vị chiều dài của ống; V là thể tích của ống
i là cường độ dòng điện chạy qua ống (A)
Trang 2Ví dụ 1: 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 5A?
d) Năng lượng từ trường bên trong ống dây khi dòng điện qua ống dây có giá trị 5A?
Lời giải:
a) Độ tự cảm bên trong ống dây:
b) Suất điện động tự cảm trong ống dây: 2 1 5 0
1
tc
i i i
c) Cảm ứng từ do dòng điện sinh ra trong ống dây: 7 7 2000.5 3
1,5
N i
d) Năng lượng từ trường sinh ra bên trong ống dây: 1 2 1 2
.0, 42.5 5, 25
W L i J
Ví dụ 2: Một ống dây dài 40 cm, có tất cả 800 vòng dây, diện tích tiết diện ngang của ống dây bằng 10
2
cm Ống dây được nối với 1 nguồn điện có cường độ tăng từ 04A
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
Lời giải:
a) Độ tự cảm của ống dây: 7 2 7 8002 4 3
4 10 4 10 10.10 2.10
0, 4
N
b) Suất điện động tự cảm sinh ra do có sự biến thiên của dòng điện trong ống dây:
Trang 3
2.10 6, 7.10
1, 2
tc
tc
i
Ví dụ 3: Một ống dây dài được quấn với mật độ 2000 vòng/mét Ống
dây có thể tích 500cm Ống dây được mắc vào một mạch điện Sau 3
khi đóng công tắc dòng điện trong ống dây biến đổi 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 = 0,05s
b) Từ thời điểm t = 0,05s trở về sau
Lời giải:
4 10 4 10 2000 500.10 2,51.10
L n V H
a) Trong khoảng thời từ 0 đến 0,05 s dòng điện tăng từ i10 A đến i2 5 A
Suất điện động tự cảm trong thời gian này:
3
2,51.10 0, 25
0, 05
tc
i i i
b) Từ sau thời điểm t = 0,05 s dòng điện không đổi nên i 0 e tc L i 0
t
Ví dụ 4: Cho mạch điện như hình vẽ, L = 1 H, E = 12 V, r = 0,
điện trở của biến trở là R = 10 Điều chỉnh biến trở để trong
0,1s điện trở của biến trở giảm còn 5
a) Tính suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây trong
khoảng thời gian nói trên
b) Tính cường độ dòng điện trong mạch trong khoảng thời
gian nói trên
Trang 4Gọi i là cường độ dòng điện do nguồn E sinh ra;
c
i là cường độ dòng điện tự cảm (do e sinh ra) tc
1
12
10 0
E
R r
2
12
5 0
E
R r
a) Khi R thay đổi thì dòng điện trong mạch cũng thay đổi nên suất hiệu suất điện động tự cảm:
2 1 2, 4 1, 2
0,1
tc
i i i
b) Vì R giảm nên i tăng và theo định luật Len-xơ, dòng điện tự cảm i ngược chiều với i Cường độ dòng c
điện trong mạch trong thời gian nói trên là: tc 12 12 0
tc
e E
i i i
R r R r R r R r
Vậy: Cường độ dòng điện trong mạch trong khoảng thời gian trên là i'0
Ví dụ 5: Trong mạch điện như hình vẽ, cuộn cảm L có điện
trở bằng không Lúc đầu đóng khóa K về vị trí a để nạp năng
lượng cho cuộn cảm L, khi đó dòng điện qua L bằng 1,2 A
Chuyển K sang vị trí b, tính nhiệt lượng tỏa ra trong R Biết
độ tự cảm L = 0,2 H
Lời giải:
Năng lượng cuộn cảm L tích trữ được: 1 2 1 2
.0, 2 1, 2 0,144
L
Khi chuyển khóa K sang vị trí b thì toàn bộ năng lượng tích trữ trên cuộn cảm L sẽ chuyển sang tỏa nhiệt hết trên R Nên nhiệt lượng tỏa ra trên R là 0,144 J
Trang 5Website 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
- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng xây dựng các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học
- Luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán : Ôn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các 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 Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn
II Khoá Học Nâng Cao và HSG
- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Toán Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho các em HS 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
- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng 5 phân môn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp 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 Pham 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
III Kênh học tập miễn phí
- HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả 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
- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi 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