Vật lý 11 bài 25: Hiện tượng tự cảm là gì? Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm, Ứng dụng và bài tập vận dụng

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

Vậy hiện tượng 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 ra sao? Tất cả sẽ được trình bài trong bài viết dưới đây.

Bạn đang xem bài: Vật lý 11 bài 25: Hiện tượng tự cảm là gì? Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm, Ứng dụng và bài tập vận dụng

I. Từ thông riêng của một mạch kín

• Từ thông riêng của một mạch kín là từ thông xuất hiện 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 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 (m2)

* 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?

– khái niệm: Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ thông 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 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 tốc độ 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 năng lượng tích lũy 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 rất nhiều ứng dụng trong những mạch điện xoay chiều. Cuộn cảm là một phần tử quan trọng trong những mạch điện xoay chiều có mạch dao 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 tự cảm:

– Trong mạch điện một chiều, hiện tượng tự cảm xảy ra khi đóng mạch hay mở mạch.

– Trong mạch điện xoay chiều, luôn xảy ra hiện tượng tự cảm.

* Bài 2 trang 157 SGK Vật Lý 11: Phát biểu khái niệm 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 phụ thuộc vào cấu tạo và kích thước 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 phụ thuộc vào độ tự cảm của ống dây (L) và tốc độ biến thiên cường độ dòng điện qua ống dây Δi/Δt.

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

Một ống dây có độ tự cảm L, ống dây thứ hai có số vòng dây tăng gấp đôi và diện tích mỗi vòng dây giảm một nửa so với ống dây thứ nhất. nếu như 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 lựa 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 trị giá lớn khi.

A. dòng điện tăng nhanh.

B. dòng điện giảm nhanh.

C. dòng điện có trị giá lớn.

D. dòng điện biến thiên nhanh.

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

• chọn lựa đáp án: C. dòng điện có trị giá lớn.

– Vì suất điện động tự cảm phụ thuộc vào tốc độ biến thiên cường độ dòng điện, mà không phụ thuộc vào trị giá 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: giflatexl4pispace10 7fracn2 1584528483

• Theo đề bài, ta có:

– Số vòng dây: N = 1000 vòng dây

– Chiều dài ống: l =0,5m

– Mỗi vòng dây có đường kính d = 20cm = 0,2m

– Ta có, diện tích mỗi vòng dây là:

1584528490pg4pl29pjv

– tương tự độ tự cảm của ống dây là:

giflatexl4pispace10 7fracn2 1584528483

– Vậy L = 0,79H.

* 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 trị giá 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 = 0,3A.

* 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.

mach dien hinh 25.5 trang 157 sgk vat ly 11

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

– Tóm tắt đề bài:

I = 1,2A; L = 0,2H

K chuyển sang b, tìm QR = ?

– Khi dòng điện qua cuộn cảm, trong cuộn cảm tích lũy năng lượng:

15845284972qz547lc46

– Khi chuyển khóa K từ vựng trí a sang vị trí b thì cường độ dòng điện trong cuộn cảm giảm, xảy ra hiện tượng 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 = 0,144J

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 những em hiểu rõ hơn, mọi góp ý và thắc mắc những em hãy để lại bình luận dưới bài viết để được hỗ trợ trả lời.

Bản quyền bài viết thuộc Trường Cao đẳng Tài nguyên và Môi trường miền Trung. Mọi hành vi sao chép đều là gian lận!

Nguồn chia sẻ: https://cmm.edu.vn

https://cmm.edu.vn/vat-ly-11-bai-25-hien-tuong-tu-cam-la-gi-nang-luong-tu-truong-cua-ong-day-tu-cam/

Trích nguồn: Cao đẳng Tài nguyên và Môi trường miền Trung
Danh mục: Giáo dục

Related Posts