I o= 0 = ∫ ρ h 2 π x dx = ρ h
1. Nănglượng từ trường của ống dây điện a Năng lượng từ trường
Cho một mạch điện như ở hình 12-6, gồm đèn Đ, ống dây cĩ hệ số tự cảm L và biến trở R mắc vào nguồn điện E. Giả sử lúc đầu mạch được đĩng kín, điều chỉnh R để đèn sáng bình thường. Cuộn dây cĩ điện trở nhỏ nên IL>Iđ. Thí nghiệm cho thấy nếu ta ngắt k, đèn Đ khơng tắt ngay mà bừng sáng lên rồi từ từ tắt. Hiện tượng này được giải thích như sau. Khi cịn đĩng k, đèn Đ sáng nhờ nhờ năng lượng của nguồn cung cung cấp. Khi ngắt khố k, đèn Đ cịn sáng thêm một lúc nhờ dịng tự cảm từ cuộn dây phĩng xuống. Lúc này suất điện động tự cảm cung cấp năng lượng cho đèn. Đồng thời lúc đĩ từ trường trong cuộn dây L giảm. Vậy cĩ thể nĩi năng lượng lưu giữ trong từ trường của cuộn dây trước khi ngắt k đã biến thành điện năng qua đèn sau khi ngắt k. Nĩi cách khác, từ trường trong cuộn dây cĩ một năng lượng. Ta gọi là năng lượng của từ trường.
Sau đây ta tính năng lượng đĩ.
Giả sử trước khi đĩng khố k, dịng qua cuộn dây L là I, khi ngắt k, dịng qua L giảm. Tại
dI
thời điểm t SĐĐ tự cảm là Etc=-L . Năng lượng do SĐĐ tự cảm cung cấp cho đèn trong thời
LI2. Khi ngắt k, năng lượng này biến thành điện ç 1 B 2 2 µµ 0 1 B n S (µ 0µ. )I 2 = .µ 0 .µ 2 I 2 2 µµ 0 ç dV
Năng lượng do SĐ Đ tự cảm cung cấp cho đèn từ lúc ngắt k (cĩ trị số là I ) đến lúc I=0 là: Wm = - 0
I
L.I.dI = 1
2 LI2 (12-12)
Như vậy khi đĩng mạch, dịng điện trong cuộn dây tăng đồng thời từ trường trong nĩ cũng tăng, cho đến khi cường độ dịng điện bằng I thì từ trường trong cuộn dây cĩ năng lượng
1
bằng Wm= 2
năng của dịng tự cảm đi qua đèn. Người ta chứng minh rằng, biểu thức (12-12) đúng cho cuộn dây bất kỳ.