Giải bài tập Vật lý 11 Bài 25: Tự cảm
§25. Tự CẢM A/ KIẾN THỨC Cơ BẢN Từ thông riêng của một mạch kín: = Li Trong đó: L là độ tự cảm, đơn vị là henry (H). 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. Suât điện dộng tự cảm: Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tô'c độ biến thiên của cường Ai độ dòng điện trong mạch: etc = -L—1 • Năng lưựng từ trường của ống dây tự câm: w = ị Li2 2 B/ CÂU HỎI TRONG BÀI HỌC Cj. Hãy thiết lập công thức L = 4n.l0 7 — s c3. Chứng tỏ rằng, hai vê C2. Trong mạch điện vẽ trên hình dưới đây, khóa K dang đóng ở vị trí a. Nếu chuyến K sang vị trí b thì điện trở R nóng lên. Hãy giãi thích. Hướng dẫn gi ái Cj. Ta có: 4> = Li NBS , . => L = Ạ = —7— (vì ông dây có N vòng) i i Mà: N B = 4ji.1O'7 ~ĩ i N.4JI.10 7 Vi.S Nên: = 471.10 -7Í-.S + 1- L K , R I 1 của w = 4 Li2 2 có cùng đơn vị là jun (J) c2. Trong mạch điện vẽ trên hình 25.1 khi khóa k đóng ở vị trí a thì có dòng điện Íl chạy qua ông dây. Nếu khóa k chuyển qua vị trí b thì dòng điện iL giảm đột ngột xuống 0. Trong õng dây xảy ra hiện tượng tự cảm, có tác dụng chông lại sự giảm của iL, trong ông dây xuất hiện dòng điện cảm ứng cùng chiều với iL ban đầu, dòng điện cảm ứng này chạy qua R làm cho điện trở R nóng lên. c3. Đơn vị của năng lượng từ trường (W) là Jun (J) lJun = lN.m Ta có: w = 4 Li2 (1) 2 Đơn vị của 4 Li2 là H.A2 2 1H.A2 = ^.A2 = Wb.A = T.m2A = -^-.m2.A = N.m = J A A.m Vậy hai vế của biểu thức (1) có cùng đơn vị là Jun (J) c/ CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SAU BÀI HỌC Trong những trường hợp nào ,có hiện tượng tự cảm? Phát biểu định nghĩa từ thông riêng, độ tự cảm của một mạch kín. Độ lớn của suất điện động tự cảm phụ thuộc vào những đại lượng nào? Chọn câu đúng. Một ống đây có độ tự cám L; ốhg thứ hai có sô’ vòng dây tăng gấp đôi và diện tích mỗi vòng dãy giảm đi một nứa so với ô’ng dây thứ nhất. Nếu chiểu dài của hai ô’ng dây như nhau thì độ tự cảm của ống dây thứ hai là: A. L B. 2L c. t D. 4L. 2 Phát biểu nào dưới đây là sai? Suất điện động tự cám có giá trị lớn nhất khi: dòng diện tăng nhanh. dòng điện giám nhanh, c. dòng điện có giá trị lớn. D. dòng điện biến thiên nhanh. Tính độ tự cảm của một ống dây hình trụ có chiều dài 0,5m gồm 1000 vòng dây, mỗi vòng dây có đường kính 20cm. Suất điện động tự cám 0.75V xuâ’t hiện trong một cuộn cầm L = 25mH; tại đó cường độ dòng điện giảm từ giá trị ú xuống 0 trong O.Ols. Tính ú. ( + 11 — Trong mạch điện hình 25.5, cuộn cảm L có điện trở bằng không. Dòng điện qua L bằng 1.2A; độ tự cảm L = 0,2H. Chuyển K sang vị trí b, tính nhiệt lượng tỏa ra trong R. Hình 25.5 Hướng dẫn giái Hiện tượng tự cảm 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. a) Định nghĩa từ thông riêng Xét 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 í> qua (C). í> gọi là từ thông riêng của mạch. b) Định nghĩa độ tự cám Vì hiện tượng tự cảm thể hiện càng rõ nếu độ tự cảm của mạch càng lớn nên ta có thể định nghĩa độ tự cảm như sau: Độ tự cảm của mạch là số đo mức quán tính của dòng điện trong mạch. Độ lớn của suất điện động tự cảm phụ thuộc vào độ tự cảm L của mạch và tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch. 7 N2 ~ B. Ong dây thứ nhất có độ tự cảm L = 471.10"'. ~ .s A- , (2N)2 fs'l Ong dây thứ hai có độ tự cảm: L’ =, 4n.l0 '. --V—1 — 1 , N2 „ => L’ = 4tt.10“7. —7-.S.2 = 2L l c. Vì suâ't điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tôc độ biến thiên của cường độ dòng điện etc = -L. --1- nên câu A, B, D đúng. Độ tự cảm của ôìig dây: 7 N2 o _ „_in7 N2 , , ,.„_710 -Tir2 = 4ti2.10”7.4^-.0,12 = 0,079 (H) l 0,5 .. J2 L = 471.10 . A-.S = 4n.lO Suất điện động tự cảm e,tAt 0,75.0,01 = 0,3 (A) e« = -L.A = -L . ỈA At At At L 25.10"3 Trong mạch điện hình 25.2. Khi khóa K ở a, năng lượng từ trường trong ống dây: K, Hình 25.2 w = A Li- 2 Khi khóa K ớ b, có dòng điện tự cảm chuyển qua R, năng lượng trong ống dây chuyến thành năng lượng tỏa ra trên R. Q = w = ịu2 = ị.0,2.1,44 2 2 = 0,144 (J)