- Hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây ra gọi là hiện tượng tự cảm.. - Suất điện động và dòng điện được sinh ra do hiện tư[r]
(1)TRƯỜNG THCS - THPT NGUYỄN KHUYẾN TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG THCS - THPT NGUYỄN KHUYẾN TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG TH - THCS - THPT LÊ THÁNH TƠNG TP HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG TRÌNH DẠY HỌC TRỰC TUYẾN MƠN: VẬT LÝ
LỚP 11
(2)HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
I HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM 1 THÍ NGHIỆM
a Đóng mạch điện * Khi đóng K
+ Đ2 sáng
+ Đ1 sáng lên từ từ, sau thời gian độ sáng ổn định
Giải thích: Khi đóng cơng tắc, dịng điện qua hai nhánh tăng Riêng nhánh 1, dòng điện tăng làm cho từ thơng qua cuộn dây biến đổi, xuất dòng điện cảm ứng Dòng điện cảm ứng có tác dụng chống lại nguyên nhân gây nó, nên dịng điện qua nhánh khơng tăng nhanh chóng Vì bóng đèn sáng lên từ từ
b Ngắt mạch điện
*Khi ngắt khóa K Đ3lóe sáng
Giải thích: Khi ngắt cơng tắc, dòng điện mạch giảm, làm cho từ thơng qua cuộn dây biến đổi, xuất dịng điện cảm ứng Theo định
luật Lenxơ dòng điện cảm ứng chiều với dòng điện mạch nguồn gây ra, làm cho bóng đèn lóe sáng
2 KẾT LUẬN
Cả hai thí nghiệm tượng cảm ứng điện từ Nhưng nguyên nhân dẫn đến tượng lại biến đổi dịng diện mạch ta khảo sát Hiện tượng tượng tự cảm
- Hiện tượng cảm ứng điện từ mạch điện biến đổi dịng điện mạch gây ra gọi tượng tự cảm
- Suất điện động dòng điện sinh tượng tự cảm gọi suất điện động tự cảm dòng điện tự cảm
II SUẤT ĐIỆN ĐỘNG TỰ CẢM 1 ĐỘ TỰ CẢM CỦA ỐNG DÂY - Từ trường ống dây:
4 10 N
B i
l
−
=
- Từ thông qua ống dây: 10 N S
NBS i
l
= = −
Đặt: =Li Với:
2 10 N S L
l
−
=
° L hệ số tỉ lệ, có giá trị dương, gọi độ tự cảm ống dây (hay hệ số tự cảm ống dây) ° Trong hệ đơn vị SI, L có đơn vị Henri (H)
- Mặt khác: n N l
= V =S l nên: L=4 10 −7n V2
- Độ tự cảm L phụ thuộc dạng hình học ống dây 2 SUẤT ĐIỆN ĐỘNG TỰ CẢM
- Ta có: etc
t = −
(3)Lại có: = (Li) = L.I etc L i t = −
i = i
2 – i1 : độ biến thiên cường độ dòng điện (A)
t: thời gian xảy biến thiên cường độ dòng điện (s)
* Vậy: Suất điện động tự cảm mạch điện tỉ lệ với tốc độ biến thiên cường độ dòng điện trong mạch
- Dấu (-) để phù hợp với định luật Lenxơ III NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG
Trong thí nghiệm ngắt mạch ta thấy ngắt khóa bóng đèn cịn lóe sáng tắt Chứng tỏ có lượng giải phóng đèn, lượng lượng tích ống dây tự cảm có dịng điện chạy qua
Người ta chứng minh rằng: Khi có dịng điện I chạy qua ống dây lượng từ trường ống dây xác định biểu thức:
W = L I Với :
i cường độ dòng điện qua ống dây (A) L độ tự cảm ống dây (H)
W lượng từ trường ống dây (J) IV VÍ DỤ
Câu 1: Khi dòng điện mạch điện giảm từ i1 = 0,3 A đến i2 = 0,1 A khoảng thời 0,01 s
độ lớn suất điện động tự cảm mạch có giá trị 0,2 V Tính độ tự cảm mạch điện Giải
i etc L
t =
etc t L
i =
= 0,01 H
Câu 2: Cho ống dây dài 50 cm, đường kính cm, gồm 3000 vịng dây a Tính độ tự cảm ống dây
b Cho biết khoảng thời gian 0,01 s cường độ dòng điện chạy qua ống dây tăng đặn từ 1,5 A đến A Tính độ lớn suất điện động cảm ứng xuất ống dây
Giải
4 10 N S
L
l
−
= .
2
2
7
4 10
d N
l
−
= . = 0,016 H
i etc L
t =
= 2,4 V
Câu 3: Một ống dây dài quấn với mật độ 2000 vịng/mét Ống dây tích 500 cm3 Ống dây
mắc vào mạch điện Sau đóng cơng tắc dịng điện ống dây biến đổi theo thời gian đồ thị Lúc đóng cơng tắc ứng với thời điểm t =
a Tính độ tự cảm ống dây
b Tính độ lớn suất điện động tự cảm ống kể từ đóng cơng tắc tới thời điểm t = 0,05 s
Giải
2
7 10
L= . − n V= 2,51.10-3 H i
etc L t =
= 0,251 V
Câu 4: Một ống dây khơng có lõi, đặt khơng khí, diện tích tiết diện ống 12,56 cm3, chiều dài
ống 20 cm có độ tự cảm 0,071 H Lấy = 3,14
i (A)
t (s)
(4)a Tính số vịng dây ống dây
b Tính độ lớn suất điện động tự cảm xuất ống dây Biết khoảng thời gian 0,1 s, dòng điện qua ống dây tăng từ đến A
Giải
7 10
4 10
N S l L
L N
l S
−
−
= = = 3000 vòng
i etc L
t =
= 1,42 V
Câu 5: Cho ống dây có độ tự cảm L = 0,05 H Cường độ dòng điện I ống dây biến thiên đặn theo thời gian theo biểu thức: I = 0,04.(5 – t), I tính A, t tính s Tính độ lớn suất điện động tự cảm xuất ống dây
Giải i etc L
t =
2
2
0 04 04
0 05 t t
t t
− − −
=
−
, ( ) , ( )
, = 2 10−3 V
Câu 6: Người ta dùng sợi dây dẫn dài l1 = 125,6 m quấn thành ống dây thẳng có đường kính d = cm,
dài l = 50 cm
a Tính hệ số tự cảm ống dây
b Dòng điện giảm từ A đến 0,5 A theo quy luật i = – 5t (t tính s) Tính độ lớn suất điện động tự cảm xuất cuộn dây khoảng thời gian
Giải
a
1
l l N d N
d
= = = 500 vòng
2
4 10 N S
L
l
−
= .
2
2
7
4 10
d N
l
−
= . = 3,16.10-3 H
b Với I1 = A thay vào i = – 5t ta t1 = s
Với I1 = 0,5 A thay vào i = – 5t ta t1 = 0,3 s Suy t = 0,3 s
Nên etc L i t =
= 0,0158 V
Câu 7: Cho ống dây dài, có độ tự cảm L = 0,5 H, điện trở R = Ω Khi cho dịng điện có cường độ I chạy qua ống dây lượng từ trường ống dây W = 100 J
a Tính cường độ dịng điện I b Tính công suất nhiệt
Giải
a
W 2Li
= I 2W 20A
L
= =