Bài 25. Tự cảm

Bài 25: Tự cảm
Người soạn: Phạm Thị Hải Hà
Lớp: N02.4
Gv hướng dẫn: Phạm Thị Phương Mai
Kiểm tra bài cũ
1. Khái niệm từ thông?
Viết biểu thức và nêu đơn vị của các đại lượng trong biểu thức.
Từ thông đặc trưng cho số đường cảm ứng từ xuyên qua diện tích giới hạn bởi vòng dây.

Biểu thức:  = N.B.S.cos
Đơn vị:  : Từ thông (Wb)
B: Cảm ứng từ (T)
S: Diện tích (m2)
Trả lời
2. Phát biểu định nghĩa:
Suất điện động cảm ứng
Tốc độ biến thiên của từ thông.
Trả lời :
Suất điện động cảm ứng:
Là suất điện động gây ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.
Suất điện động cảm ứng trong mạch được xác định bởi biểu thức:


Dấu (-) trong công thức phù hợp với định luật len-xơ
: là độ biến thiên từ thông qua mạch ( C ) trong thời gian t

Tốc độ biến thiên của từ thông:


Trong thí nghiệm Faraday, dòng điện cảm ứng xuất hiện là do sự biến đổi từ thông gửi qua diện tích của mạch gây ra. Từ thông đó do từ trường bên ngoài tạo nên.
Bây giờ, nếu ta làm thay đổi cường độ dòng điện sẵn có trong mạch để từ thông do chính dòng điện đó sinh ra và gửi qua diện tích của mạch thay đổi, thì trong mạch cũng xuất hiện một dòng điện cảm ứng, phụ thêm vào dòng điện chính sẵn có của mạch. Dòng điện cảm ứng này gọi là dòng điện tự cảm. Hiện tượng đó được gọi là hiện tượng tự cảm.
Một mạch kín (C) có dòng điện i. Dòng điện i gây ra một từ trường, từ trường này gây ra một từ thông  qua ( C) gọi là từ thông riêng của mạch.

 = L.i (25.1)
L: độ tự cảm của ( C), đơn vị là Henry(H)
I. TỪ THÔNG RIÊNG CỦA MỘT MẠCH KÍN
Cho biết quan hệ giữa  với B?
= N.B.S.cos

→ Nghĩa là  tỉ lệ với B
Mặt khác: Cảm ứng từ B của dòng điện có hình dạng khác nhau được tính bằng biểu thức khác nhau và B tỉ lệ với i. Vậy i tỉ lệ với  theo hệ số tỉ lệ nào đó và đặt là L. Nên ta viết:
 = L.i

Trả lời C1
Một ống dây chiều dài l, tiết diện S, gồm N vòng dây, có cường độ i chạy qua, độ tự cảm của ống dây là:

L: độ tự cảm của ống dây có lõi sắt


: Độ từ thẩm, đặc trưng cho từ tính của lõi sắt (có giá trị cỡ 104)
(25.2)
Chú ý: Do ống dây có độ tự cảm đáng kể nên được gọi là ống dây tự cảm hay cuộn cảm.
Độ tự cảm của ống dây phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Trả lời: L phụ thuộc vào hình dạng, kích thước của ống dây.
Có mấy cách làm tăng độ tự cảm?
Từ công thức tính độ tự cảm thấy có 3 cách là tăng N, tăng S, giảm l.
Nhận xét:
Công thức (25.2) áp dụng khi ống dây điện hình trụ có chiều dài l rất lớn so với đường kính tiết diện S nên không giảm l được. Mặt khác nếu tăng S thì sẽ tốn kém và cồng kềnh, do đó tăng N là hiệu quả nhất.
II. HiỆN TƯỢNG TỰ CẢM

Định nghĩa:
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 bởi sự biến thiên cường độ dòng điện trong mạch.
Nhận xét:
- Trong mạch điện 1 chiều, hiện tượng tự cảm xảy ra khi đóng, ngắt mạch.
- Trong mạch điện xoay chiều, hiện tượng tự cảm luôn xảy ra.
Ví dụ 1: Quan sát hiện tượng khi đóng khóa K
R
Đ1
C
A
K
B
D
Đ2
L , R
Ví dụ 1:
* Khi đóng K
+ Đ1 sáng ngay
+ Đ2 sáng lên từ từ, sau một thời gian độ sáng mới ổn định
- Đ1, Đ2: 2 đèn giống nhau
- Ống dây L có điện trở thuần R
* Giải thích
+ Khi đóng K : dòng điện ICD qua ống dây L tăng ? B tăng ? từ thông qua L tăng ? xuất hiện IC chống lại sự tăng của ICD ? ICD tăng chậm ? Đ2 sáng lên từ từ.
+ Còn IAB tăng nhanh vì không có IC cản trở ? Đ1 sáng ngay.
R
D1
C
A
K
B
D
D2
L , R
Đ
K
L
Khi ngắt K đèn Đ không tắt ngay mà bừng sáng lên rồi mới tắt hẳn.
Giải thích : Khi ngắt K : dòng điện I qua L giảm  B giảm   qua L giảm  xuất hiện IC khá lớn chống lai sự giảm của I  Ic phóng qua đèn  Đ sáng bừng lên rồi tắt.
Ví dụ 2: quan sát hiện tượng khi ngắt khóa K
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


Công thức tổng quát :
Với  là từ thông riêng  = L.i
Hay  = L. i
Suy ra
- Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch
- Dấu trừ ( - ) phù hợp với định luật Len xơ
Trong thí nghiệm 2, khi ngắt k, đèn sáng bừng lên trước khi tắt. Điều này chứng tỏ trong mạch có dự trữ năng lượng. Năng lượng này chính là năng lượng đã được tích lũy trong ống dây tự cảm khi có dòng điện chạy qua.


2. Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm
- Khi cuộn dây tự cảm có dòng điện cường độ i chạy qua thì trong cuộn dây tích lũy năng lượng dưới dạng năng lượng từ trường
L: độ tự cảm (H)
I: cường độ dòng điện qua ống dây (A)
W: năng lượng từ trường(J)

IV. ỨNG DỤNG
Hiện tượng tự cảm có nhiều ứng dụng trong mạch điện xoay chiều. Cuộn cảm là một phần tử quan trọng trong các mạch điện xoay chiều có mạch dao động và các máy biến áp …
Củng cố
1. Chọn câu đúng
Phát biểu nào dưới đây là sai?
Suất điện động tự cảm của cuộn dây lớn khi:
A. Dòng điện qua cuộn dây tăng nhanh.
B. Dòng điện qua cuộn dây giảm nhanh.
C. Dòng điện qua cuộn dây có giá trị lớn
D.Dòng điện biến thiên nhanh
Đ
2. Chọn đáp án đúng:Trong mạch điện có độ tự cảm L có dòng điện giảm từ I xuống ½ I trong thời gian 2s thì suất điện động tự cảm có giá trị là:
a) IL
b) ½ IL
c) ¼ IL
d) 1/8 IL
Đ