Hiện Tượng Tự Cảm Không Xuất Hiện Khi

Câu nào dưới đây nói về hiện tượng tự cảm là không đúng ?. Bài 25.1, 25.2, 25.3 trang 62 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11 – Bài 25: Suất điện động tự cảm

Nội dung chính Show

• CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ
• Mục lục
• Thí nghiệmSửa đổi
• Suất điện động tự cảm và hệ số tự cảmSửa đổi
• Hiệu ứng bề mặtSửa đổi
• Dòng điện tự cảm khi ngắt mạchSửa đổi
• Tham khảoSửa đổi
• Liên kết ngoàiSửa đổi

25.1. Câu nào dưới đây nói về hiện tượng tự cảm là không đúng ?

A. Là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong mạch chứa cuộn cảm khi có sự biến thiên của dòng điện trong mạch đó.

B. Là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong mạch chứa cuộn cảm khi đóng mạch hoặc ngắt mạch đột ngột.

C. Là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong mạch chứa cuộn cảm có dòng điện xoay chiều biến thiên liên tục theo thời gian chạy qua mạch đó.

D. Là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong mạch chứa cuộn cảm có dòng điện không đổi theo thời gian chạy qua mạch đó.

Đáp án D

25.2. Câu nào dưới đây nói về suất điện động tự cảm là không đúng?

A. Là suất điện động xuất hiện trong mạch chứa cuộn cảm khi đóng mạch hoặc ngắt mạch đột ngột.

B, Là suất điện động xuất hiện trong mạch chứa cuộn cảm, có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch đó.

C. Là suất điện động sinh ra dòng điện không đổi trong mạch kín, có chiều tuân theo định luật Len – xơ.

Quảng cáo

D. Là suất điện động xuất hiện trong mạch chứa cuộn cảm, có trị số xác định bởi công thức \({e_{tc}} = – L{{\Delta i} \over {\Delta t}}\), với L là hệ số tự cảm của mạch và \({{\Delta i} \over {\Delta t}}\) là tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch đó.

Đáp án C

25.3. Câu nào dưới đây nói về hệ số tự cảm của ống dây điện là không đúng?

A. Là một hệ số – gọi là độ tự cảm, đặc trưng cho mức độ tự cảm của mạch điện, chỉ phụ thuộc cấu tạo và kích thước của mạch điện.

B. Là một hệ số xác định mối quan hệ tỉ lệ giữa suất điện động tự cảm trong mạch và tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện chạy trong mạch đó.

C. Là một hệ số tính theo công thức \(L = {i \over \Phi }\) và đo bằng đơn vị Henry (H).

D. Là một hệ số đặc trưng cho mức độ tự cảm của ống dây điện dài hình trụ, tính theo công thức \(L = 4\pi {.10^{ – 7}}.{{{N^2}} \over \ell }S\), với N là số vòng dây, llà độ dài và S là diện tích tiết diện của ống dây.

Đáp án C

Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong mạch có dòng điện. Từ thông qua mạch biến thiên khi có cường độ dòng điện trong mạch biến thiên. 1/ Các thí nghiệm vật lý về hiện tượng tự cảm:

Sơ đồ mạch điện thí nghiệm hiện tượng tự cảm​

Thí nghiệm 1: Khóa K1, K2 đóng, K3 mở. Khi đóng khóa K, đèn 2 sáng lên ngay còn đèn 1 sáng lên chậm hơn đèn 2.

Thí nghiệm hiện tượng tự cảm đèn Đ1 sáng chậm hơn sau khi đóng khóa K.​

Giải thích hiện tượng trong thí nghiệm 1: Khi đóng khóa K, dòng điện qua ống dây tăng lên đột ngột trong khoảng thời gian ngắn (cường độ dòng điện tăng từ 0 lên I => cường độ dòng điện biến thiên tăng) làm cho từ trường qua ống dây tăng lên => từ thông qua cuộn dây L tăng lên. Trong khoảng thời gTừ thông qua cuộn dây biến thiên sinh ra dòng điện cảm ứng theo định luật Lenxơ, Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây L có chiều chống lại sự tăng tăng của từ thông => nó làm giảm cường độ dòng điện qua đèn 1, làm đèn 1 sáng chậm hơn đèn 2. Dòng điện qua điện trở R không có hiện tượng gì nên đèn 2 sáng lên ngay. Hiện tượng trong thí nghiệm trên được gọi là hiện tượng tự cảm chỉ xảy ra trong thời gian ngắn lúc cường độ dòng điện trong mạch biến thiên tăng (đóng mạch) Thí nghiệm 2: Khóa K1, K3 đóng, K2 mở. Khi ngắt khóa K, đèn 3 đang tắt bỗng sáng vụt lên rồi tắt ngay. Giải thích thí nghiệm 2: Khi ngắt khóa K, dòng điện đột ngột giảm trong khoảng thời gian ngắn (từ cường độ I về 0) => từ trường qua cuộn dây L giảm => từ thông qua cuộn dây L biến thiên giảm. Từ thông qua cuộn dây L biến thiên giảm => sinh ra dòng điện cảm ứng qua cuộn dây có chiều chống lại sự giảm => dòng điện cảm ứng này đi qua đèn 3 làm đèn 3 sáng vụt lên. Sau khoảng thời gian ngắt mạch không còn sự biến thiên từ thông => dòng điện cảm ứng mất đi => đèn 3 vụt tắt. Hiện tượng trong thí nghiệm trên được gọi là hiện tượng tự cảm chỉ xảy ra trong thời gian ngắn lúc cường độ dòng điện trong mạch biến thiên giảm (ngắt mạch).

Kết luận: Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong mạch có dòng điện biến thiên. Dòng điện trong mạch biến thiên làm từ thông qua cuộn dây trong mạch biến thiên sinh ra dòng điện gọi là dòng điện tự cảm.

Cuộn dây trong thí nghiệm được gọi là cuộn cảm, L được gọi là hệ số tự cảm của cuộn dây.

Hệ số tự cảm của ống dây hình trụ gồm N vòng dây

L = 4π.10-7.\[\dfrac{N^{2}}{l}S\]​

Trong đó:​

• L: hệ số tự cảm cuộn ống dây (H)​

• N: số vòng dây​

• l: chiều dài ống dây (m)​

• S: tiết diện ống dây (m2)​

2/ Suất điện động tự cảm:

Suất điện động tự cảm: là suất điện động sinh ra dòng điện tự cảm, tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch.

\[E_{tc}= - L\dfrac{\Delta i}{\Delta t}\]​

• E$_{tc}$: là suất điện động tự cảm (V)
• L: hệ số tự cảm của cuộn dây (H đọc là Henry)
• Δi: độ biến thiên cường độ dòng điện (A)
• Δt: thời gian biến thiên cường độ dòng điện (s)
• \[\dfrac{\Delta i}{\Delta t}\]: tốc độ biến thiên cường độ dòng điện (A/s)

Dấu "-" giống như công thức tính suất điện động cảm ứng theo định luật Faraday chỉ chiều của dòng điện cảm ứng tuân theo định luật Lenxơ. Về mặt độ lớn suất điện động tự cảm được tính theo biểu thức

\[E_{tc}=L\dfrac{|\Delta i|}{\Delta t}\]​

3/ Năng lượng từ trường của cuộn dây:

\[W=\dfrac{1}{2}Li^{2}\]​

Trong đó:​

• W: năng lượng từ trường của cuộn dây (J)​

• L: hệ số tự cảm của cuộn dây (H)​

• i: cường độ dòng điện tự cảm (A)​

4/ Ứng dụng của hiện tượng tự cảm: 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.

Xem thêm: Tổng hợp lý thuyết, bài tập vật lý lớp 11 chương cảm ứng điện từ

nguồn: vật lý phổ thông

Đáp án A

+ Dòng điện xoay chiều có cường độ và chiều biến thiên theo thời gian nên luôn xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ

=> A sai.

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Hiện tượng tự cảm xuất hiện trong một mạch kín có dòng điện xoay chiều chạy qua, hoặc trong một mạch điện một chiều khi ta đóng mạch hoặc ngắt mạch.

Mục lục

• 1 Thí nghiệm
• 2 Suất điện động tự cảm và hệ số tự cảm
• 3 Hiệu ứng bề mặt
• 4 Dòng điện tự cảm khi ngắt mạch
• 5 Tham khảo
• 6 Liên kết ngoài

Thí nghiệmSửa đổi

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.

Suất điện động tự cảm và hệ số tự cảmSửa đổi

Suất điện động gây nên dòng điện tự cảm được gọi là suất điện động tự cảm. Theo định luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ, biểu thức của suất điện động tự cảm là:

ξ t c = − d ϕ m d t {\displaystyle \xi _{tc}=-{d\phi _{m} \over dt}\,}

Trong đó ϕ {\displaystyle \phi \,} là từ thông do chính dòng điện trong mạch gửi qua diện tích của mạch đó. Từ thông ϕ m {\displaystyle \phi _{m}\,} tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện I {\displaystyle I\,} theo công thức:

ϕ m = L . I {\displaystyle \phi _{m}=L.I\,}

Bình thường, mạch điện đứng yên và không thay đổi hình dạng, do đó:

ξ t c = − L d I d t {\displaystyle \xi _{tc}=-L{dI \over dt}\,} (*)

Công thức (*) chứng tỏ: trong mạch điện đứng yên và không thay đổi hình dạng, suất điện động tự cảm luôn luôn tỉ lệ thuận, nhưng trái dấu với tốc độ biến thiên cường độ dòng điện trong mạch. Vì nó luôn có tác dụng chống lại sự biến đổi của cường độ dòng điện trong mạch là nguyên nhân đã sinh ra nó.

Hiệu ứng bề mặtSửa đổi

Hiệu ứng da

Hiện tượng tự cảm không những xảy ra trong một mạch điện mà còn xảy ra ngay trong lòng một dây dẫn có dòng điện biến đổi chạy qua. Thực nghiệm chứng tỏ rằng: khi cho dòng điện cao tần (dòng điện biến đổi với tần số cao) chạy qua một dây dẫn thì do hiện tượng tự cảm, dòng điện đó hầu như không chạy ở trong lòng dây ấy mà chỉ chạy ở lớp ngoài của nó. Hiệu ứng đó được gọi là hiệu ứng ngoài da. Dưới đây ta hãy giải thích hiện tượng đó.

Giả sử dòng điện cao tần đi từ dưới lên trên (Hình). Dòng điện ấy gây trong lòng dây dẫn một từ trường, với các đường sức cảm ứng từ có chiều như ở hình vẽ (quy tắc vặn nút chai). Vì dòng điện biến đổi, nên từ trường do nó gây ra cũng biến đổi theo. Nếu xét một tiết diện bất kì chứa trục đối xứng của dây, thì từ thông gửi qua tiết diện đó cũng biến đổi. Vì vậy trong các tiết diện đó xuất hiện những dòng điện tự cảm khép kín như dòng điện ic trên hình.

Như vậy, khi dòng điện cao tần tăng, các dòng điện tự cảm xuất hiện trong dây dẫn chống lại sự tăng của phần dòng điện cao tần chạy trong ruột của dây, và làm thuận lợi cho sự tăng của phần dòng điện cao tần chạy ở bề mặt của dây đó. Nói cách khác, dòng điện cao tần hầu như chỉ chạy ở lớp bề mặt của dây dẫn. Trong trường hợp dòng cao tần giảm (Hình b), người ta cũng chứng minh được kết quả như vậy.

Lý thuyết và thực nghiệm chứng tỏ: khi dòng điện cao tần có tần số bằng 105 Hz trở lên, dòng điện đó chỉ chạy ở lớp bề mặt ngoài dày 0,20mm của dây dẫn. Vì lý do đó, người ta làm các dây dẫn rỗng để mang dòng điện cao tần, như vậy tiết kiệm được nhiều kim loại.

Một ứng dụng quan trọng của hiệu ứng ngoài da là sự tôi kim loại ở lớp ngoài. Nhiều chi tiết máy như biên trục máy, bánh răng khía... cần đạt yêu cầu kỹ thuật là: lớp ngoài phải thật cứng, song bên trong vẫn phải có một độ dẻo thích hợp. Một phương pháp thuận tiện và đơn giản là lợi dụng hiệu ứng ngoài da. Cách làm như sau: cho dòng điện cao tần chạy qua chi tiết máy để nung nóng lớp mặt ngoài của nó tới nhiệt độ cần thiết. Sau đó ta nhúng chi tiết máy vào một chất lỏng để tôi kết quả là lớp mặt ngoài rất cứng, còn ở bên trong chi tiết máy vẫn dẻo.

Dòng điện tự cảm khi ngắt mạchSửa đổi

Khi mở cầu dao của một mạch điện có chứa động cơ điện, ta thường thấy hồ quang điện xuất hiện giữa hai cực của cầu dao.

Nguyên nhân do khi ngắt mạch, dòng điện giảm đột ngột về giá trị không, do đó các cuộn dây của máy điện có xuất hiện một dòng điện tự cảm khá lớn. Dòng điện này phóng ra lớp không khí giữa hai cực của cầu dao và có thể gây nguy hiểm cho hệ thống điện.

Để khử hồ quang điện khi ngắt mạch, người ta đặt cầu dao trong dầu, hoặc dùng khí phụt mạnh v.v... dập tắt hồ quang.

Tham khảoSửa đổi

Liên kết ngoàiSửa đổi