Lý thuyết và bài tập nâng cao về Hiện tượng tự cảm môn Vật lý 11 có đáp án năm 2020

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM MÔN VẬT LÝ 11

- Độ tự cảm của ống dây:  \(L = 4\pi {.10^{ - 7}}.{n^2}V\)

- Từ thông qua ống dây:  \(\Phi = Li\)

- Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong mạch có dòng điện mà sự biến thiên của từ thông qua mạch được gây ra bởi chính sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch.

- Suất điện động tự cảm:

\(\left| {{e_{tc}}} \right| = L\left| {\frac{{\Delta i}}{{\Delta t}}} \right|\)

Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch.

- Năng lượng từ trường của ống dây:

\(W = \frac{1}{2}L{i^2}\)

hoặc  \(W = \frac{1}{{8\pi }}{10^7}.{B^2}V\)

- Mật độ năng lượng từ trường:  

\(w = \frac{1}{{8\pi }}{10^7}{B^2} \Rightarrow W = wV\)

Trong đó: L là độ tự cảm của ống dây, đơn vị L là henri, kí hiệu H (1H = 1Wb/A)

\(n = \frac{N}{\ell }\) là số vòng trên trên một đơn vị chiều dài l của ống; V là thể tích của ống

i là cường độ dòng điện chạy qua ống (A).

Lời giải:

a) Độ tự cảm bên trong ống dây:

\(\begin{array}{l}
L = 4\pi {.10^{ - 7}}.\frac{{{N^2}}}{\ell }S\\
 = 4\pi {.10^{ - 7}}.\frac{{{N^2}}}{\ell }\frac{{\pi {d^2}}}{4}\\
 = 4\pi {.10^{ - 7}}.\frac{{{{2000}^2}}}{{1,5}}\frac{{\pi .0,{4^2}}}{4} = 0,42\left( H \right)
\end{array}\)

b) Suất điện động tự cảm trong ống dây:  

\(\begin{array}{l} {e_{tc}} = - L\frac{{\Delta i}}{{\Delta t}} = - L\frac{{\left( {{i_2} - {i_1}} \right)}}{{\Delta t}}\\ = 0 - 0,42.\left( {\frac{{5 - 0}}{1}} \right) = - 2,1\left( V \right) \end{array}\)

c) Cảm ứng từ do dòng điện sinh ra trong ống dây:  

\(\begin{array}{l} B = 4\pi {.10^{ - 7}}\frac{{N.i}}{\ell }\\ = 4\pi {.10^{ - 7}}\frac{{2000.5}}{{1,5}} = 8,{4.10^{ - 3}}\left( T \right) \end{array}\)

d) Năng lượng từ trường sinh ra bên trong ống dây:  

\(\begin{array}{l} W = \frac{1}{2}L.{i^2}\\ = \frac{1}{2}.0,{42.5^2} = 5,25\left( J \right) \end{array}\)

Lời giải:

Độ tự cảm của ống dây:  

\(\begin{array}{l} L = 4\pi {.10^{ - 7}}.{n^2}.V\\ = 4\pi {.10^{ - 7}}{.2000^2}{.500.10^{ - 6}}\\ = 2,{51.10^{ - 3}}\left( H \right) \end{array}\)

a) Trong khoảng thời từ 0 đến 0,05 s dòng điện tăng từ \({i_1} = 0\) A đến \({i_2} =5\) A.

Suất điện động tự cảm trong thời gian này:

\(\begin{array}{l} \left| {{e_{tc}}} \right| = L\left| {\frac{{\Delta i}}{{\Delta t}}} \right| = L\left| {\frac{{{i_2} - {i_1}}}{{\Delta t}}} \right|\\ = 2,{51.10^{ - 3}}\left| {\frac{{5 - 0}}{{0,05}}} \right| = 0,25\left( V \right) \end{array}\)

b) Từ sau thời điểm t = 0,05 s dòng điện không đổi nên  :

\(\Delta i = 0 \Rightarrow \left| {{e_{tc}}} \right| = L\left| {\frac{{\Delta i}}{{\Delta t}}} \right| = 0\)

Lời giải:

a) Độ tự cảm của ống dây:  

\(\begin{array}{l} L = 4\pi {.10^{ - 7}}.\frac{{{N^2}}}{\ell }S\\ = 4\pi {.10^{ - 7}}.\frac{{{{800}^2}}}{{0,4}}{.10.10^{ - 4}} = {2.10^{ - 3}}\left( H \right) \end{array}\)

b) Suất điện động tự cảm sinh ra do có sự biến thiên của dòng điện trong ống dây:

\(\begin{array}{l} \left| {{e_{tc}}} \right| = L\left| {\frac{{\Delta i}}{{\Delta t}}} \right| = L\left| {\frac{{{i_2} - {i_1}}}{{\Delta t}}} \right|\\ \Rightarrow \Delta t = L\left| {\frac{{{i_2} - {i_1}}}{{{e_{tc}}}}} \right|\\ = {2.10^{ - 3}}.\left| {\frac{{4 - 0}}{{1,2}}} \right| = 6,{7.10^{ - 3}}\left( s \right) \end{array}\)

...

---Để xem tiếp nội dung phần Bài tập ví dụ minh họa có đáp án, các em vui lòng đăng nhập vào trang Chúng tôi để xem online hoặc tải về máy tính---

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Lý thuyết và bài tập nâng cao về Hiện tượng tự cảm môn Vật lý 11 có đáp án năm 2020. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• 50 câu trắc nghiệm ôn tập Chương 1 Điện tích – Điện trường môn Vật lý 11 có đáp án năm 2020

• Chuyên đề Dòng điện chạy qua hai dây dẫn thẳng song song tương tác với nhau môn Vật lý 11

• Các bài toán nâng cao về Sự cân bằng của một điện tích điểm môn Vật lý 11

Chúc các em học tập tốt !