Công thức tính độ tự cảm của vòng dây
TỰ CẢM Show 1. Các thí nghiệm: - Thí nghiệm 1: Khóa K1 và K2 đóng, K3 mở. Khí đóng khóa K, đèn 2 sáng lên ngay còn đèn 1 sáng lên chậm hơn đèn 2. * Giải thích: Khi đóng khóa K, dòng điện qua ống dây tăng lên đột ngột trong khoảng thời gian ngắn (cường độ dòng điện tăng từ 0 - I) làm cho từ trường qua ống dây tăng lên => từ thông qua cuộn dây tăng lên Trong khoảng thời gian từ thông qua cuộn dây biến thiên sinh ra dòng điện cảm ứng theo định luật Lenxơ, dòng điện cảm ứng có chiều chống lại sự tăng của từ thông => nó làm giảm cường độ dòng điện qua đèn 1, làm đèn 1 sáng chậm hơn đèn 2. - Thí nghiệm 2: Khóa K1, K3 đóng, K2 mở. Khi ngắt khóa K, đèn 3 đang tắt bỗng sáng vụt lên rồi tắt ngay. *Giải thích: Khi ngắt khóa K, dòng điện đột ngột giảm trong khoảng thời gian ngắn (cường độ từ I - 0) => từ trường qua cuộn dây L giảm => từ thông qua cuộn dây L biến thiên giảm. Từ thông qua cuộn dây L biến thiên giảm => sinh ra dòng điện cảm ứng qua cuộn dây có chiều chống lại sự giảm => dòng điện cảm ứng này qua đèn 3 làm đèn 3 sáng vụt lên. Sau khoảng thời gian ngắt mạch không còn sự biến thiên từ thông => dòng điện cảm ứng mất đi => đèn 3 vụt tắt 2. Kết luận:
Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây ra
II- SUẤT ĐIỆN ĐỘNG TỰ CẢM 1. Hệ số tự cảm - Từ thông: \(\Phi = Li\) Với L: hệ số tự cảm - Hệ số tự cảm của một ống dây dài đặt trong không khí: \(L = 4\pi {.10^{ - 7}}{n^2}V = 4\pi {.10^{ - 7}}\frac{{{N^2}}}{l}S\) Trong đó: + n: số vòng dây trên một đơn vị chiều dài của ống \((n = \frac{N}{l})\) + V: thể tích của ống \((V = lS)\) + S: tiết diện của ống dây (m2) - Đơn vị của hệ số tự cảm: Henri (H) 2. Suất điện động tự cảm
Suất điện động được sinh ra do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm \({e_{tc}} = - L\frac{{\Delta i}}{{\Delta t}}\) Trong đó: + \({e_{tc}}\): suất điện động tự cảm + L: hệ số tự cảm + ∆i: Độ biến thiên cường độ dòng điện (A) + ∆t: Thời gian biến thiên cường độ dòng điện (s) + \(\frac{{\Delta i}}{{\Delta t}}\) : tốc độ biến thiên cường độ dòng điện (A/s) Dấu “-“ giống như công thức tính suất điện động cảm ứng theo định luật Faraday chỉ chiều dòng điện cảm ứng tuân theo định luật Lenxơ Về mặt độ lớn, suất điện động tự cảm được tính theo biểu thức: \({e_{tc}} = L\frac{{\left| {\Delta i} \right|}}{{\Delta t}}\)
III- NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG
- Năng lượng từ trường của cuộn dây: \({\rm{W}} = \frac{1}{2}L{i^2}\) Trong đó: + W: năng lượng từ trường của cuộn dây + L: hệ số tự cảm của cuộn dây (H) + i: Cường độ dòng điện tự cảm (A) - Mật độ năng lượng từ trường: \({\rm{w}} = \frac{1}{{8\pi }}{10^7}{B^2}\)
IV- ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM Hiện tượng tự cảm có nhiều ứng dụng trong các mạch điện xoay chiều. Cuộn cảm là một phần tử quan trọng trong các mạch điện xoay chiều có mạch dao động và các máy biến áp. Sơ đồ tư duy về tự cảm
Ví dụ về hiện tượng tự cảm Sơ đồ mạch điện thí nghiệm hiện tượng tự cảm Khóa K1, K2 đóng, K3 mở. Khi đóng khóa K, đèn 2 sáng lên ngay còn đèn 1 sáng lên chậm hơn đèn 2. Khi đóng khóa K, dòng điện qua ống dây tăng lên đột ngột trong khoảng thời gian ngắn (cường độ dòng điện tăng từ 0 lên I => cường độ dòng điện biến thiên tăng) làm cho từ trường qua ống dây tăng lên => từ thông qua cuộn dây L tăng lên. Trong khoảng thời gTừ thông qua cuộn dây biến thiên sinh ra dòng điện cảm ứng theo định luật Lenxơ, Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây L có chiều chống lại sự tăng tăng của từ thông => nó làm giảm cường độ dòng điện qua đèn 1, làm đèn 1 sáng chậm hơn đèn 2. Dòng điện qua điện trở R không có hiện tượng gì nên đèn 2 sáng lên ngay. Hiện tượng trong thí nghiệm trên được gọi là hiện tượng tự cảm chỉ xảy ra trong thời gian ngắn lúc cường độ dòng điện trong mạch biến thiên tăng (đóng mạch) Khóa K1, K3 đóng, K2 mở. Khi ngắt khóa K, đèn 3 đang tắt bỗng sáng vụt lên rồi tắt ngay. Khi ngắt khóa K, dòng điện đột ngột giảm trong khoảng thời gian ngắn (từ cường độ I về 0) => từ trường qua cuộn dây L giảm => từ thông qua cuộn dây L biến thiên giảm. Từ thông qua cuộn dây L biến thiên giảm => sinh ra dòng điện cảm ứng qua cuộn dây có chiều chống lại sự giảm => dòng điện cảm ứng này đi qua đèn 3 làm đèn 3 sáng vụt lên. Sau khoảng thời gian ngắt mạch không còn sự biến thiên từ thông => dòng điện cảm ứng mất đi => đèn 3 vụt tắt. Hiện tượng trong thí nghiệm trên được gọi là hiện tượng tự cảm chỉ xảy ra trong thời gian ngắn lúc cường độ dòng điện trong mạch biến thiên giảm (ngắt mạch). <ẩn> Hệ số tự cảm của ống dây hình trụ gồm N vòng dâyTrong đó: N: số vòng dây l: chiều dài ống dây (m) S: tiết diện ống dây (m2) 2/ Suất điện động tự cảm:Suất điện động tự cảm: là suất điện động sinh ra dòng điện tự cảm, tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch. → Độ lớn: E$_{tc}$: là suất điện động tự cảm (V)L: hệ số tự cảm của cuộn dây (H đọc là Henry)Δi: độ biến thiên cường độ dòng điện (A)Δt: thời gian biến thiên cường độ dòng điện (s): tốc độ biến thiên cường độ dòng điện (A/s) Dấu “-” giống như công thức tính suất điện động cảm ứng theo định luật Faraday chỉ chiều của dòng điện cảm ứng tuân theo định luật Lenxơ. Về mặt độ lớn suất điện động tự cảm được tính theo biểu thức 3/ Năng lượng từ trường của cuộn dây:4/ Ứng dụng của hiện tượng tự cảm: Hiện tượng tự cảm có nhiều ứng dụng trong các mạch điện xoay chiều. Cuộn cảm là một phần tử quan trọng trong các mạch điện xoay chiều có mạch dao động điện từ và các máy biến áp. Video bài giảng bài tập suất điện động tự cảm, hiện tượng tự cảmBài tập suất điện động tự cảm, hệ số tử cảmBài tập 1. 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. Hướng dẫn a) L = 4π.10-7µS = 4π.10-7µπ = 0,02 H. b) Từ thông qua ống dây: Φ = Li = 0,04 Wb. Từ thông qua mỗi vòng dây: Φ1 = = 4.10-5 Wb. c) e$_{tc}$ = L|Δi/Δt| = 0,4 V. <ẩn> Hướng dẫn e$_{tc}$ = L|Δi/Δt| = e => t = 2,5 s. <ẩn> a) Thời điểm ban đầu ứng với I = 0. b) Thời điểm mà I = 2 A. Xem thêm: In Hình Ô Tô Cho Bé Tô Màu Các Loại Ô Tô Cho Bé Từ 1, 10 Mẫu Tranh Tô Màu Ô Tô Sành Điệu Cho Bé Trai Hướng dẫn Ta có: e – e$_{tc}$ = e – LΔi/Δt = RI => Δi/Δt = (e – RI)/L a) Thời điểm ban đầu với I = 0: Δi/Δt= e/L= 1,8.103 A/s. b) Thời điểm I = 2 A: Δi/Δt= (e-RI)/L = 103 A/s. <ẩn> Hướng dẫn Δi/Δt = e$_{tc}$/L = 500 A/s. <ẩn> a) Ống dây không có lõi sắt. b) Ống dây có lõi sắt với độ từ thẩm µ = 400. Hướng dẫn a) L = 4π.10-7S = 9.10-4H. b) L = 4π.10-7µS = 0,36 H. <ẩn> L = 4π.10-7µ S = 4π.10-7µ π = 5.10-4 H; e$_{tc}$ = L|Δi/Δt| = 0,075V Bài tập 7. 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. Hướng dẫn e$_{tc}$ = L|Δi/Δt| => L = 0,2 H <ẩn> b/ Xét trườnghợp 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 = 50cm, N = 1000 vòng, S = 10cm2 (lõi không khí µ = 1) Hướng dẫn <ẩn> Hướng dẫn <ẩn> Hướng dẫn <ẩn> a/ Tính cường độ dòng điện trong mạch ngay khi đóng k ( t= 0) b/ sau khoảng thời gian bao lâu thì dòng điện trong mạch bằng 0,2A Hướng dẫn <ẩn> a/ Tính 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, 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 Hướng dẫn <ẩn> a/ Tính số vòng dây trên ống dây b/ Độ tự cảm của ống dây c/ nếu dòng điện I = 10A chạy trong ống dây thì từ trường của ống dây là bao nhiêu d/ nếu dòng điện nói trên tăng đều từ 0 đến 10A trong thời gian 2s thì suất điện động tự cảm trong ống dây là bao nhiêu e/ năng lượng từ trường và mật độ năng lượng từ cực đại bên trong ống dây. Hướng dẫn a/ Xác định độ tự cảm của ống dây b/ Nếu ống dây gồm 1500 vòng dây, thì bán kính của ống dây là bao nhiêu Hướng dẫn a/ Năng lượng của từ trường bên trong ống dây b/ Suất điện động tự cảm của ống dây có độ lớn là 1,2V tính thời gian dòng điện biến thiên. Hướng dẫn a/ Tính độ tự cảm của ống dây b/ Cường độ dòng điện qua ống dây tăng đều từ 0 đến 10A trong khoảng thời gian 0,1s tính suất điện tự cảm trong ống dây. Hướng dẫn a/ độ tự cảm của ống dây b/ từ thông qua ống dây và từ thông qua mỗi vòng dây c/ năng lượng từ trường ống dây Hướng dẫn Hướng dẫn a/ hệ số tự cảm của ống dây b/ từ thông qua tiết diện ngang của ống dây c/ năng lượng từ trường trong ống dây Hướng dẫn a/ Sau khi đóng công tắc với thời điểm t = 0,05s b/ từ thời điểm t = 0,05s trở về sau. Hướng dẫn a/ Tính suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây trong khoảng thời gian trên. b/ Tính cường độ dòng điện trong mạch trong khoảng thời gian trên Hướng dẫn E = 3V; r = 1Ω; R1 = 2Ω; R2 = 5Ω; R3 = 1Ω, C = 10µF. Bỏ qua điện trở của dây nối và khóa k a/ Đóng khóa k và chốt 1. Tính cường độ dòng điện qua R1 và điện tích của tụ C khi dòng điện đã ổn định. b/ đảo khóa k từ chốt 1 sang chốt 2. Tính tổng điện lượng chuyển qua điện trở R3 kể từ khi đảo khóa k. Xem thêm: 999+ Stt Thả Thính Crush Ngọt Lịm “Tan Chảy” Triệu Trái Tim, 60+ Stt Thả Thính Bắt Trend, Hot Nhất Năm 2021 c/ Ngắt khóa k, thay tụ điện C bằng một cuộn dây có độ tự cảm L = 50mH. Đóng khóa k và chốt 1 thì cường độ dòng điện qua cuộn dây tăng dần. Tính tốc độ biến thiên cường độ dòng điện qua cuộn dây tại thời điểm dòng điện có cường độ 0,35A. Bỏ qua điện trở của cuộn dây. Hướng dẫn Bài cùng chủ đề:cuộn cảm, hệ số tự cảm, hiện tượng tự cảm, suất điện động tự cảm Twitter Facebook VẬT LÝ 10 | VẬT LÝ 11 | VẬT LÝ 12 | TÀI LIỆU VẬT LÝ TOÁN 10 | TOÁN 11 | TOÁN 12 | HỌC247 Theo dõi Đăng nhập Notify of new follow-up comments new replies to my comments 0 BÌNH LUẬN Inline FeedbacksXem toàn bộ bình luậnSearch for:wpDiscuzTham gia thảo luậnx()x| Reply Insert |