Nội dung bài viết gồm hai phần:
- Lý thuyết
- Hướng dẫn giải bài tập SGK.
A. Lý thuyết
I. Hiện tượng tự cảm
1.Từ thông riêng của một mạch kín
Từ thông riêng của mạch là từ thông xuất hiện khi trong mạch kín có dòng điện cường độ i.
$\phi = L.i$ với L là độ tự cảm của mạch (C), đơn vị của độ tự cảm là Henry (H)
Độ tự cảm của ống dây hình trụ có chiều dài khá lớn so với đường kính tiết diện:
L = $4\pi .10^{-7}\frac{N^{2}}{l}.S$
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)
Chú ý: Ống dây này còn được gọi là cuộn cảm.
Độ tự cảm của ống dây có lõi sắt: L = $4\pi .10^{-7}\mu \frac{N^{2}}{l}.S$ với $\mu $: độ từ thẩm, đặc trưng cho từ tính của lõi sắt.
2. Hiện tượng tự cảm
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.
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 các định luật của hiện tượng cảm ứng điện từ.
II. Suất điện động tự cảm
Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch khi xảy ra hiện tượng tự cảm được gọi là suất điện động tự cảm.
Biểu thức: $e_{tc} = - L.\frac{\Delta i}{\Delta t}$
Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch.
Chú ý: Năng lượng từ trường của cuộn cảm: Năng lượng tích lũy trong ống dây tự cảm khi có dòng điện chạy qua:
$W = \frac{1}{2}.L.i^{2}$
B. Bài tập & Lời giải
Câu 2: Trang 157 sgk vật lí 11
Phát biểu định nghĩa từ thông riêng, độ tự cảm của một mạch kín.
Xem lời giải
Câu 4: Trang 157 sgk vật lí 11
Chọn 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 đi một nửa so với ống dây thứ nhất. Nếu hai ống dây có chiều dai như nhau thì độ tự cảm của ống dây thứu hai là
A. L
B. 2L
C. $\frac{L}{2}$
D. 4L
Xem lời giải
Câu 5: Trang 157 sgk vật lí 11
Phát biểu nào dưới đây là sai?
Suất điện động tự cảm có giá trị lớn khi
A. dòng điện tăng mạnh
B. Dòng điện giảm mạnh
C. dòng điện có giá trị lớn
D. dòng điện biến thiên nhanh
Xem lời giải
Câu 6: Trang 157 sgk vật lí 11
Tính độ tự cảm của một ống dây hình trụ có chiều dài 0,5 m gồm 1 000 vòng dây, mỗi vòng dây có đường kính 20 cm.
Xem lời giải
Câu 7: Trang 157 sgk vật lí 11
Suất điện động tự cảm 0,75 V xuất hiện trong một cuộn cảm có L = 25 mH; tại đó cường độ dòng điện giảm từ giá trị ia xuống 0 trong 0,01s. Tính ia.
Xem lời giải
Câu 8: Trang 157 sgk vật lí 11
Trong mạch điện hình 25.5, cuộn cảm L có điện trở bằng 0. Dòng điện qua L bằng 1,2 A; độ tự cảm L = 0,2 H. Chuyển K sang vị trí b, tính nhiệt lượng tỏa ra trong R.
Xem lời giải
Câu 3: Trang 157 sgk vật lí 11
Độ lớn của suất điện động tự cảm phụ thuộc vào những đại lượng nào?