[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!
ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.
LỚP 11
BÀI 25. TỰ CẢM
I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Từ thông riêng của một mạch kín
Giả sử có một mạch kín [imath](C)[/imath] trong đó có dòng điện cường độ [imath]i[/imath]. Dòng điện [imath]I[/imath] gây ra từ trường, từ trường này gây ra một từ thông [imath]F[/imath] qua [imath](C)[/imath] được gọi là từ thông riêng của mạch.+ Công thức: [imath]\Phi = L.i[/imath] trong đó L là độ tự cảm của vòng dây [imath](C),[/imath] đơn vị là Henry (kí hiệu: [imath]H[/imath]).
+ Với ống dây thì ta đã biết từ thông:
Đặt [imath]\Phi=N.B.S=N(4\pi .10^{−7}.\mu \dfrac N l .i).S=(4\pi .10^{−7}.\mu \dfrac {N^2}{l}.S).i\overset{Đặt 4\pi .10^{−7}.\mu \dfrac {N^2}{ l}.S=L}{\rightarrow} \Phi=L.i[/imath]
[imath]L=4\pi .10^{−7}.\mu \dfrac {N^2}{l}.S[/imath] được gọi là hệ số tự cảm của ống dây;
[imath]\mu[/imath] là độ từ thẩm, với không khí [imath]\mu= 1[/imath]; nếu lõi của ống dây là nam châm thì [imath]\mu =104.[/imath]
2. Hiện tượng tự cảm
- Trong một mạch kín không có dòng điện, nếu có từ thông qua mạch biến thiên thì trong mạch kín sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng [imath]I_c.[/imath]
- Trong một mạch kín đã có dòng điện [imath]I[/imath], nhưng dòng điện trong mạch thay đổi, từ thông do chính dòng điện này sinh ra và gửi qua diện tích của mạch thay đổi nên trong mạch sẽ xuất hiện một dòng điện cảm ứng.Dòng điện cảm ứng này gọi là dòng điện tự cảm Itc, và hiện tượng đó được gọi là hiện tượng tự cảm.
- Định nghĩa: 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.
- Trong mạch điện một chiều, hiện tượng tự cảm xảy ra khi đóng mạch, ngắt mạch hoặc thay đổi biến trở. Trong mạch điện xoay chiều thì luôn luôn xảy ra hiện tượng tự cảm vì cường độ dòng điện xoay chiều biến thiên liên tục theo thời gian.
[imath]\Rightarrow[/imath] Hiện tượng tự cảm chỉ là trường hợp riêng của hiện tượng cảm ứng điện từ, do đó chiều của dòng điện tự cảm và suất điện động tự cảm được xác định như phần cảm ứng điện từ.
3. Suất điện động tự cảm
- Suất điện động tự cảm sinh ra dòng điện tự cảm được gọi là suất điện động tự cảm.
- Công thức: [imath]e_{tc}=−\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}=−L\dfrac{\Delta i}{\Delta t}[/imath]⋅
4. Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm
- Khi cuộn tự cảm có dòng điện cường độ [imath]I[/imath] chạy qua thì trong cuộn dây tích lũy năng lượng dưới dạng năng lượng từ trường: [imath]W=\dfrac 1 2 Li^2.[/imath]
II. GIẢI CÂU HỎI SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 :
Hãy thiết lập công thức [imath]L=4\pi .10^{−7}. \dfrac {N^2}{l}.S[/imath]Trả lời:
Xét cuộn dây có chiều dài [imath]l[/imath], tiết diện [imath]S[/imath], được quấn [imath]N[/imath] vòng dây.
Khi có dòng điện [imath]i[/imath] chạy qua cuộn dây, trong lòng cuộn dây xuất hiện từ trường:
[imath]B=4\pi .10^{−7}.\dfrac N l .i[/imath]
Từ trường này gây ra từ thông xuyên qua ống dây là
[imath]\Phi=N.B.S=N(4\pi .10^{−7}.\dfrac N l .i).S=(4\pi .10^{−7}.\dfrac {N^2}{l} .S).i[/imath]
Từ thông này chính là từ thông riêng của cuộn dây nên: [imath]\Phi = L.i[/imath]
[imath]\Rightarrow \Phi=Li=(4\pi .10^{−7}.\dfrac {N^2}{l} .S).i\to L=L=4\pi .10^{−7}. \dfrac {N^2}{l}.S[/imath]
Câu C2 :
| Trong mạch điện vẽ trên hình [imath]25.4 SGK[/imath], khóa [imath]K[/imath] đang đóng ở vị trí [imath]a.[/imath] Nếu chuyển [imath]K[/imath] sang vị trí [imath]b[/imath] thì điện trở [imath]R[/imath] nóng nên. Hãy giải thích. |  |
Trả lời:
[imath]–[/imath] Khi [imath]K[/imath] ở chốt [imath]a)[/imath] không có dòng điện qua [imath]R.[/imath]
[imath]–[/imath] Khi ngắt [imath]K[/imath] khỏi chốt [imath]a)[/imath], cường độ dòng điện qua ống dây giảm đột ngột về [imath]0[/imath], khi đó trong ống dây xảy ra hiện tượng tự cảm. Suất điện động cảm ứng xuất hiện có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó, tức là chống lại sự giảm cường độ dòng điện qua [imath]L.[/imath] Trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng cùng chiều với [imath]i_L[/imath] ban đầu.
[imath]–[/imath] Khi đó chuyển khóa [imath]K[/imath] sang chốt [imath]b[/imath], dòng điện cảm ứng này chạy qua [imath]R[/imath] làm điện trở [imath]R[/imath] nóng lên.
Câu C3 :
Chứng tỏ rằng hai vế của phương trình [imath]W=\dfrac 1 2 Li^2[/imath] có cùng đơn vị là Jun [imath](J).[/imath]Trả lời:
[imath]–[/imath] Đơn vị của năng lượng từ trường [imath]W[/imath] là Jun [imath](J)[/imath], ta có: [imath]1 J = 1 N.m[/imath]
Mà [imath]\dfrac 1 2Li^2[/imath] có đơn vị là [imath]H.A^2[/imath]
[imath]1H.A^2=\dfrac{Wb}{A}⋅A^2=Wb.A=T.m^2.A=\dfrac{N}{A.m}m^2.A=N.m=J[/imath]
Vậy hai vế của biểu thức [imath]W=\dfrac 1 2 Li^2[/imath] có cùng đơn vị là [imath]J[/imath].
Chúc em học tốt!
Xem thêm tại HỆ THỐNG MỤC LỤC CÁC BÀI
