Suất điện động tự cảm là gì? Hiện tượng tự cảm là gì?

Kiến thức về hiện tượng tự cảm và suất điện động tự cảm khá quan trọng trong chương trình Vật lý phổ thông. Bài viết dưới đây sẽ tổng hợp đầy đủ lý thuyết liên quan đến chủ đề này. Đồng thời, chúng tôi sẽ đưa ra những ví dụ và cách giải các dạng bài tập một cách chi tiết và dễ hiểu.

Từ thông riêng của một mạch kín được hiểu như thế nào?

Từ thông riêng của một mạch kín là từ thông Open khi mạch kín có cường độ dòng điện i. Cụ thể, trong một mạch kín C có cường độ dòng điện i. Dòng điện gây ra một từ trường, mà từ trường lại gây ra một từ thông Φ qua C. Đó được gọi là từ thông riêng của mạch. Ta có :

Φ = L.i

Trong đó:

  • Φ là từ thông, đơn vị Vêbe ( Wb )
  • i là ký hiệu của cường độ dòng điện, đơn vị Ampe (A)
  • L là ký hiệu của độ tự cảm, đơn vị Henry (H)

Từ thông riêng của mạch kín được hiểu như thế nào?

Ta có một ống dây có chiều dài là l (m), gồm N vòng dây, tiết diện S (m^2). Cường độ dòng điện i chạy qua gây ra từ trường trong lòng ống dây. Khi đó, ta có cảm ứng từ B trong lòng ống dây là Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án. Từ đó, ta suy ra được độ tự cảm (trong hệ đơn vị SI) là:

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Công thức trên được áp đụng dể thống kê giám sát trong tường hợp ống dây hình tròn trụ có chiều có tiết diện S nhỏ so với chiều dài l. Ống dây điện có độ tự cảm L đáng kể gọi là cuộn cảm hoặc ống dây tự cảm .

Định nghĩa hiện tượng tự cảm là gì?

Hiện tượng tự cảm là hiện tượng kỳ lạ cảm ứng điện từ Open trong một mạch có dòng điện. Tại đó, sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch gây ra sự biến thiên từ thông trong qua mạch .
Hiện tượng tự cảm là gì?
Đối với mạch điện 1 chiều thì hiện tượng kỳ lạ tự cảm sẽ xảy ra khi tất cả chúng ta đóng hoặc ngắt mạch. Khi đóng mạch thì dòng điện sẽ tăng lên một cách bất thần. Còn khi ngắt mạch thì sẽ là dòng điện giảm xuống bằng 0 .
Đối với mạch điện xoay chiều thì luôn xảy ra hiện tượng kỳ lạ tự cảm. Bởi cường độ dòng điện xoay chiều liên tục biến thiên theo thời hạn .
Hiện tượng tự cảm được ứng dụng trong những mạch điện xoay chiều. Cuộn cảm là một thành phần quan trọng trong những mạch điện xoay chiều có mạch xê dịch và máy biến áp .

Suất điện động tự cảm là gì?

Định nghĩa : Suất điện động cảm ứng Open trong mạch khi có hiện tượng kỳ lạ tự cảm xảy ra được gọi là suất điện động tự cảm .
Suất điện động tự cảm là gì?
Công thức tính :

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Trong đó :

  • etc là suất điện động tự cảm ( đơn vị là V)
  • L là hệ số tự cảm cuộn dây (H)
  • Δi là độ biến thiên cường độ dòng điện (A)
  • Δt là thời gian cường độ dòng điện biến thiên (s)
  • Δi/Δt là tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện (A/s)

Suất điện động này có độ lớn tỷ suất thuận với vận tốc biến thiên của cường độ dòng điện i trong mạch .

Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm

Năng lượng từ trường của cuộn cảm là nguồn năng lượng đã được tích góp trong ống dây tự cảm khi có dòng điện chạy qua. Công thức tính năng lượng mà ống dây tích góp được là :

Để học tốt Vật Lý 11 nâng cao | Giải bài tập Vật Lý 11 nâng cao Bai C1 Trang 200 Sgk Vat Ly 11 Nang Cao

Trong đó :

  • W là năng lượng từ trường của cuộn dây (J)
  • L là ký hiệu hệ số tự cảm của cuộn dây (H)
  • i là cường độ dòng điện tự cảm (A)

Cách tính năng lượng từ trường của cuộn dây tự cảm

Các dạng bài tập suất điện động tự cảm và giải thuật cụ thể

Phương pháp giải bài tập về suất điện động tự cảm, hiện tượng kỳ lạ tự cảm cũng giống như những bài tập vật lý về những chủ đề khác. Đó là viết ra những biểu thức tương quan đến đại lượng đã biết, từ đó suy ra đại lượng cần tìm .

Ví dụ 1: 

Một ống dây dài 1,5 m, gồm có 2000 vòng dây với đường kính của ống là 40 cm .
a, Tính độ tự cảm của ống dây là bao nhiêu ?
b, Cho dòng điện đi qua ống dây, trong thời hạn 1 s dòng điện tăng từ 0 đến 5A. Tính giá trị suất điện động tự cảm của ống dây .
c, Dòng điện trong ống dây là 5A, hãy xác lập cảm ứng từ do dòng điện sinh ra trong ống dây ?
d, Dòng điện trong ống dây là 5A thì nguồn năng lượng từ trường trong ống là bao nhiêu ?

Lời giải:

a, Độ tự cảm bên trong ống dây là :
Áp dụng công thức :

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

b, Ta tính được suất điện động tự cảm trong ống dây là :
Áp dụng công thức :

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

c, Khi i = 5 ( A ) thì cảm ứng từ do dòng điện sinh ra trong ống dây là :
Áp dụng công thức :

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

d, Khi i = 5 ( A ) thì nguồn năng lượng từ trường sinh ra trong ống dây là :
Áp dụng công thức :

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Ví dụ 2:

Một ống dây dài có tỷ lệ quấn là 2000 vòng / mét với thể tích là 500 cm ^ 3. Ống dây này được gắn vào một mạch điện. Sau khi đóng công tắc nguồn thì dòng diện trong ống đổi khác theo thời hạn như trong đồ thị. Thời điểm đóng công tắc nguồn ứng với t = 0. Tính giá trị của suất điện động tự cảm sinh ra trong ống dây :

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

a, Sau khi đóng công tắc nguồn đến thời gian t = 0,05 s .
b, Tính từ thời gian t = 0,05 s về sau .
Lời giải :
Ta có độ tự cảm của ống dây là :
L = 4 Π. 10 ^ ( – 7 ). n ^ 2. V
= 4 Π. 10 ^ ( – 7 ). 2000 ^ 2.500.10 ^ ( – 6 )
= 2,51. 10 ^ ( – 3 ) ( H )
a, Trong khoảng chừng thời hạn t từ 0 đến 0,05 s, thì dòng điện tăng từ i1 = 0 tới i2 = 5A. Khi đó, suất điện động tự cảm trong khoảng chừng thời hạn này là :

Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

b, Từ thời gian t = 0,05 s trở đi thì dòng điện không đổi => Δi = 0. Suất điện động tự cảm là :

Từ công thức trên Vật Lí lớp 11 | Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 11 có đáp án

Bài viết trên đã tổng hợp khá đầy đủ những kiến thức về hiện tượng tự cảm và suất điện động tự cảm. Thêm vào đó, chúng tôi cũng tổng hợp các dạng bài tập liên quan đến chủ đề này và đưa ra lời giải chi tiết nhất. Hy vọng, những thông tin mà kienthucmaymoc.com chia sẻ sẽ giúp ích cho quá trình học tập và làm việc của các bạn.

0 0 votes
Article Rating
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
0
Hãy cùng bình luận và nêu quan điểm cho vui nhé!x
()
x