Bài 25: Tự cảm

Xét cuộn dây có chiều dài l, tiết diện S, được quấn N vòng dây.

Khi có dòng điện i chạy qua cuộn dây, trong lòng cuộn dây xuất hiện từ trường B

Từ trường này gây ra từ thông xuyên qua ống dây.

Từ thông này chính là từ thông riêng của cuộn dây nên: Φ = L.i (2)

với L là độ tự cảm của cuộn dây.

Từ (1) và (2) suy ra độ tự cảm của cuộn dây:

- Khi K ở chốt a), không có dòng điện qua R.

- Khi ngắt K khỏi chốt a), cường độ dòng điện qua ống dây giảm đột ngột về 0, khi đó trong ống dây xảy ra hiện tượng tự cảm. Suất điện động cảm ứng xuất hiện có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó,tức là chống lại sự giảm cường độ dòng điện qua L. Trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng cùng chiều với iL ban đầu.

- Khi đó chuyển khóa K sang chốt b, dòng điện cảm ứng này chạy qua R làm điện trở R nóng lên.

Theo công thức suất điện động tự cảm: 

→ Độ tự cảm L có đơn vị là: (V.s)/A

Do đó đơn vị của (Li2)/2 là: 

Đơn vị [A.s] là đơn vị của điện lượng (q) ⇒ [V.(A.s)] = [V.C]

[V.C] là đơn vị của công nên [V.C] = J.

Vậy hai vế của biểu thức có cùng đơn vị là Jun (J)

Khi trong mạch điện có cường độ dòng điện biến thiên thì trong mạch sẽ có hiện tượng tự cảm :

- Trong mạch điện một chiều, hiện tượng tự cảm xảy ra khi đóng mạch hay mở mạch.

- Trong mạch điện xoay chiều, luôn xảy ra hiện tượng tự cảm.

- Một mạch kín (C) có dòng điện i. Dòng điện i gây ra một từ trường, từ trương này gây ra một từ thông Φ qua (C) gọi là từ thông riêng của mạch. Φ = Li.

- Độ tự cảm L của một mạch kín là một đại lượng chỉ phụ thuộc vào cấu tạo và kích thước của mạch kín.

- Một ống dây điện chiều dài l, tiết diện S, gồm N vòng dây, có cường độ i,chạy qua, độ tự cảm của ống dây:

- Độ tự cảm của ống dây có nõi sắt:

μ : độ từ thẩm , đặc trưng cho từ tính của nõi sắt.

Độ lớn của suất điện động tự cảm phụ thuộc vào độ tự cảm của ống dây (L) và tốc độ biến thiên cường độ dòng điện qua ống dây Δi/Δt.

Ta có độ tự cảm trong ống dây thứ nhất :

Độ tự cảm của ống dây thứ hai:

Đáp án: B

Vì suất điện động tự cảm phụ thuộc vào tốc độ biến thiên cường độ dòng điện, mà không phụ thuộc vào giá trị độ lớn của cường độ dòng điện.

Đáp án: C

Độ tự cảm của ống dây:

Đáp án: L=0,08 (H)

Ta có độ lớn suất điện động tự cảm trong cuộn dây.

Đáp án: ia=0,3A

Khi dòng điện qua cuộn cảm, trong cuộn cảm tích lũy năng lượng:

Khi chuyển khóa K từ vị trí a sang vị trí b thì cường độ dòng điện trong cuộn cảm giảm, xảy ra hiện tượng tự cảm.

Năng lượng từ trường trong ống dây, chuyển sang cho điện trở R dưới dạng nhiệt năng, làm điện trở nóng lên.

Nhiệt lượng tỏa ra trên R: QR = W = 0,144J