storage/uploads/hien-tuong-tu-cam-la-gi_1

Hiện tượng tự cảm là gì

I. TỪ THÔNG RIÊNG CỦA MỘT MẠCH KÍN

Giả sử có một mạch kín C, trong đó có dòng điện cường độ i. Dòng điện i gây ra một từ trường, từ trường này gây ra một từ thông Φ qua C được gọi là từ thông riêng của mạch. Rõ ràng, từ thông này tỉ lệ với cảm ứng từ do ii gây ra, nghĩa là tỉ lệ với i. Ta có thể viết: 

Φ=Li (25.1).

L là một hệ số, chỉ phụ thuộc vào cấu tạo và kích thước của mạch kín C gọi là độ tự cảm của C. Trong công thức (25.1) i tính ra ampe (A), Φ tính ra vebe (Wb), khi đó độ tự cảm L tính ra henry (H).

Ví dụ có một ống dây điện chiều dài l, tiết diện S, gồm tất cả N vòng dây, trong đó có dòng điện cường độ i chạy gây ra từ trường đều trong lòng ống dây đó. Cảm ứng từ B trong lòng ống dây cho bởi: 

[CHUẨN NHẤT] Hiện tượng tự cảm là gì

Dễ dàng tính được từ thông riêng của ống dây đó và suy ra độ tự cảm ( viết trong hệ đơn vị SI):

[CHUẨN NHẤT] Hiện tượng tự cảm là gì (ảnh 2)

Công thức này áp dụng đối với một ống dây điện hình trụ có chiều dài l khá lớn so với đường kính tiết diện S. Ống dây có độ tự cảm L đáng kể, được gọi là ống dây tự cảm hay cuộn cảm.

II. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM

* Định nghĩa

[CHUẨN NHẤT] Hiện tượng tự cảm là gì (ảnh 3)

Trong mạch kín (C) có dòng điện cường độ i: Nếu do một nguyên nhân nào đó cường độ i biến thiên thì từ thông riêng của (C) biến thiên; khi đó trong (C) xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ; hiện tượng này gọi là 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 của từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch.

  • Trong các mạch điện một chiều, hiện tượng tự cảm thường xảy ra khi đóng mạch (dòng điện tăng đột ngột) và khi ngắt mạch (dòng điện giảm xuống 0).
  • Trong các mạch điện xoay chiều, luôn luôn xảy ra hiện tượng tự cảm, vì cường độ dòng điện xoay chiều biến thiên liên tục theo thời gian.

III. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG TỰ CẢM

Khi có hiện tượng tự cảm xảy ra trong một mạch điện thì suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch được gọi là suất điện động tự cảm. Giá trị của nó được tính theo công thức tổng quát:

[CHUẨN NHẤT] Hiện tượng tự cảm là gì (ảnh 4)

Trong đó Φ là từ thông riêng được cho bởi : Φ=Li

Vì L không đổi, nên  ΔΦ=LΔi

Vậy suất điện động tự cảm có công thức:

[CHUẨN NHẤT] Hiện tượng tự cảm là gì (ảnh 5)

Dấu trừ phù hợp với định luật Len – xơ.

Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm

Trong thí nghiệm khi ngắt K, đèn sáng bừng lên trước khi tắt. Điều này chứng tỏ đã có một năng lượng giải phóng trong đèn. Năng lượng này chính là năng lượng đã được tích lũy trong ống dây tự cảm khi có dòng điện chạy qua. Người ta chứng minh được rằng, khi có dòng điện cường độ i chạy qua ống dây tự cảm thì ống dây tích lũy được một năng lượng cho bởi:

[CHUẨN NHẤT] Hiện tượng tự cảm là gì (ảnh 6)

V. Ứng dụng

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 máy biến áp…

[CHUẨN NHẤT] Hiện tượng tự cảm là gì (ảnh 7)

VI. Các dạng bài tập suất điện động tự cảm và lời giải chi tiết

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

Bài 1: 

Một ống dây dài 1,5m, gồm có 2000 vòng dây với đường kính của ống là 40cm.

a, Tính độ tự cảm của ống dây là bao nhiêu?

b, Cho dòng điện đi qua ống dây, trong thời gian 1s 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 định cảm ứng từ do dòng điện sinh ra trong ống dây?

d, Dòng điện trong ống dây là 5A thì năng lượng từ trường trong ống là bao nhiêu?

Lời giải:

a, Độ tự cảm bên trong ống dây là:

Áp dụng công thức:

[CHUẨN NHẤT] Hiện tượng tự cảm là gì (ảnh 8)

b, Ta tính được suất điện động tự cảm trong ống dây là:

Áp dụng công thức:

[CHUẨN NHẤT] Hiện tượng tự cảm là gì (ảnh 9)

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

Áp dụng công thức:

[CHUẨN NHẤT] Hiện tượng tự cảm là gì (ảnh 10)

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

Áp dụng công thức:

[CHUẨN NHẤT] Hiện tượng tự cảm là gì (ảnh 11)

Đăng bởi: THPT Trịnh Hoài Đức

Chuyên mục: Lớp 11, Vật Lý 11

trinhhoaiduc
@ Trường THPT Trịnh Hoài Đức – Trường Trung Học Chất Lượng Cao
Bài viết mới nhất

Trường THPT Trịnh Hoài Đức - Trường Trung Học Chất Lượng Cao

Địa chỉ: DT745, Thạnh Lợi, An Thạnh, Thuận An, Bình Dương

Điện thoại: 0650.825477

Website: https://thpttrinhhoaiduc.edu.vn/

Danh mục bài viết