Bài 25.Tự cảm

NGUYỄN HUY CƯỜNG
Một mạch kín (C), trong đó có dòng điện cường độ i. Dòng điện i gây ra từ trường, từ trường này gây ra từ thông qua mạch kín (C) được gọi là từ thông riêng.

i
Một mạch kín (C), trong đó có dòng điện cường độ i. Dòng điện i gây ra từ trường, từ trường này gây ra từ thông qua mạch kín (C) được gọi là từ thông riêng.

Φ tỉ lệ với i, ta có thể viết:

Bài toán:
Có một ống dây dẫn chiều dài l, tiết diện S, gồm N vòng dây, trong đó có dòng điện i chạy qua. Tính L.
- Độ tự cảm của ống dây được tính:
- Độ tự cảm của ống dây có lõi sắt được tính:
:độ từ thẩm, đặc trưng cho từ tính của lõi sắt.
1. Định nghĩa
Hiện tượng tự cảm được hiểu:

-Hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Φ qua mạch kín biến thiên do cường độ dòng điện trong mạch đó biến thiên.
Trong hiện tượng tự cảm, trong mạch tồn tại hai dòng điện:
- Dòng điện ban đầu do nguồn cung cấp.
- Dòng điện cảm ứng.
2. Một số ví dụ về hiện tượng tự cảm
- Bố trí thí nghiệm như hình. Trong đó Đ1, Đ2 giống nhau. Cuộn cảm có điện trở R.
R
Đ1
C
A
K
B
D
Đ2
L , R
a. Ví dụ 1: Khảo sát hiện tượng tự cảm khi đóng mạch điện.
-Khi đóng K:
+ Đ1 sáng ngay.
+ Đ2 sáng từ từ, sau môt thời gian mới sáng bằng Đ1
Quan sát thí nghiệm
* Giải thích:
R
D1
C
A
B
D
D2
L , R
Khi đóng K: dòng điện iL qua ống dây L tăng→Φ tăng→xuất hiện ic , theo định luật Len-xơ chống lại sự tăng của iL→iL tăng chậm→Đ2 sáng lên từ từ.
Còn iĐ1 tăng nhanh vì không có Ic→Đ1 sáng ngay.
b. Ví dụ 2: Khảo sát hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch.
Đ
K
L
- Dụng cụ thí nghiệm: bộ nguồn một chiều, cuộn cảm, đèn, khoá K và dây nối. Bố trí thí nghiệm như hình vẽ.
Quan sát thí nghiệm
- Khi ngắt K, Đèn Đ không tắt ngay mà bừng sáng lên rồi mới tắt hẳn.
* Giải thích:
Khi ngắt K, dòng điện iLqua L giảm→Φ qua L giảm→xuất hiện dòng điện cảm ứng ic rất lớn, theo định luật Len-xơ chống lại sự giảm của i→ic rất lớn phóng qua đèn Đ→Đèn bừng sáng rồi tắt.
1. Công thức tính suất điện động tự cảm:
Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch.
2. Năng lượng từ trường của ống dây.
Δi: độ biến thiên cường độ dòng điện trong mạch trong khoảng thời gian Δt
L: độ tự cảm của cuộn dây từ cảm (H)
i: cường độ dòng điện trong mạch(A)
Hiện tượng tự cảm có nhiều ứng dụng trong các 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...
IV. Củng cố
Ống dây điện hình trụ có lõi chân không, chiều dài l=20 cm, có N=1000 vòng, diện tích mỗi vòng S=100 cm2.
Tính độ tự cảm L của ống dây.
Dòng điện qua cuộn cảm đó tăng đều từ 0 đến 5A trong 0,1s, tính suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây.
Khi cường độ dòng điện qua ống dây đạt tới giá trị I=5A thì năng lượng tích lũy trong ống dây bằng bao nhiêu?