Với giải Bài 6 trang 157 sgk Vật Lí lớp 11 được biên soạn lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh biết cách làm bài tập môn Vật Lí 11. Mời các bạn đón xem:
Giải Vật Lí 11 Bài 25: Tự cảm
Video Giải Bài 6 trang 157 SGK Vật Lí 11
Bài 6 trang 157 SGK Vật Lí 11: Tính độ tự cảm của một ống dây hình trụ có chiều dài 0,5m gồm 1000 vòng dây, mỗi vòng dây có đường kính 20 cm.
Lời giải:
Mỗi vòng dây có đường kính 20 cm = 0,2m
Diện tích mỗi vòng dây:
S=πr2=π.0,222=0,12π[m2]
Độ tự cảm của ống dây:
L=4π.10−7N2lS=L=4π.10−7100020,50,12π≈0,08H
Đáp án: L = 0,08 [H]
Xem thêm lời giải bài tập Vật Lí lớp 11 hay, chi tiết khác:
C1 trang 153 Vật Lí lớp 11: Hãy thiết lập công thức [25.2]...
C2 trang 155 Vật Lí lớp 11: Trong mạch điện vẽ trên Hình 25.4, khóa K đang đóng ở vị trí a...
C3 trang 156 Vật Lí lớp 11: Chứng tỏ rằng hai vế của phương trình sau có cùng đơn vị là Jun [J]...
Bài 1 trang 157 Vật Lí lớp 11: Trong những trường hợp nào có hiện tượng tự cảm...
Bài 2 trang 157 Vật Lí lớp 11: Phát biểu định nghĩa từ thông riêng, độ tự cảm của một mạch kín...
Bài 3 trang 157 Vật Lí lớp 11: Độ lớn của suất điện động tự cảm phụ thuộc vào những đại lượng nào...
Bài 4 trang 157 Vật Lí lớp 11: Nếu hai ống dây có chiều dài như nhau thì độ tự cảm của ống dây thứ hai là...
Bài 5 trang 157 Vật Lí lớp 11: Suất điện động tự cảm có giá trị lớn khi...
Bài 7 trang 157 Vật Lí lớp 11: Suất điện động tự cảm 0,75V xuất hiện trong một cuộn cảm có L = 25mH...
Bài 8 trang 158 Vật Lí lớp 11: Chuyển K sang vị trí b, tính nhiệt lượng tỏa ra trong R...
§25. Tự CẢM A/ KIẾN THỨC Cơ BẢN Từ thông riêng của một mạch kín: = Li Trong đó: L là độ tự cảm, đơn vị là henry [H]. Hiện tượng tự cảm: Là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch. Suât điện dộng tự cảm: Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tô'c độ biến thiên của cường Ai độ dòng điện trong mạch: etc = -L—1 • Năng lưựng từ trường của ống dây tự câm: w = ị Li2 2 B/ CÂU HỎI TRONG BÀI HỌC Cj. Hãy thiết lập công thức L = 4n.l0 7 — s c3. Chứng tỏ rằng, hai vê C2. Trong mạch điện vẽ trên hình dưới đây, khóa K dang đóng ở vị trí a. Nếu chuyến K sang vị trí b thì điện trở R nóng lên. Hãy giãi thích. Hướng dẫn gi ái Cj. Ta có: 4> = Li NBS , . => L = Ạ = —7— [vì ông dây có N vòng] i i Mà: N B = 4ji.1O'7 ~ĩ i N.4JI.10 7 Vi.S Nên: = 471.10 -7Í-.S + 1- L K , R I 1 của w = 4 Li2 2 có cùng đơn vị là jun [J] c2. Trong mạch điện vẽ trên hình 25.1 khi khóa k đóng ở vị trí a thì có dòng điện Íl chạy qua ông dây. Nếu khóa k chuyển qua vị trí b thì dòng điện iL giảm đột ngột xuống 0. Trong õng dây xảy ra hiện tượng tự cảm, có tác dụng chông lại sự giảm của iL, trong ông dây xuất hiện dòng điện cảm ứng cùng chiều với iL ban đầu, dòng điện cảm ứng này chạy qua R làm cho điện trở R nóng lên. c3. Đơn vị của năng lượng từ trường [W] là Jun [J] lJun = lN.m Ta có: w = 4 Li2 [1] 2 Đơn vị của 4 Li2 là H.A2 2 1H.A2 = ^.A2 = Wb.A = T.m2A = -^-.m2.A = N.m = J A A.m Vậy hai vế của biểu thức [1] có cùng đơn vị là Jun [J] c/ CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SAU BÀI HỌC Trong những trường hợp nào ,có hiện tượng tự cảm? Phát biểu định nghĩa từ thông riêng, độ tự cảm của một mạch kín. Độ lớn của suất điện động tự cảm phụ thuộc vào những đại lượng nào? Chọn câu đúng. Một ống đây có độ tự cám L; ốhg thứ hai có sô’ vòng dây tăng gấp đôi và diện tích mỗi vòng dãy giảm đi một nứa so với ô’ng dây thứ nhất. Nếu chiểu dài của hai ô’ng dây như nhau thì độ tự cảm của ống dây thứ hai là: A. L B. 2L c. t D. 4L. 2 Phát biểu nào dưới đây là sai? Suất điện động tự cám có giá trị lớn nhất khi: dòng diện tăng nhanh. dòng điện giám nhanh, c. dòng điện có giá trị lớn. D. dòng điện biến thiên nhanh. Tính độ tự cảm của một ống dây hình trụ có chiều dài 0,5m gồm 1000 vòng dây, mỗi vòng dây có đường kính 20cm. Suất điện động tự cám 0.75V xuâ’t hiện trong một cuộn cầm L = 25mH; tại đó cường độ dòng điện giảm từ giá trị ú xuống 0 trong O.Ols. Tính ú. [ + 11 — Trong mạch điện hình 25.5, cuộn cảm L có điện trở bằng không. Dòng điện qua L bằng 1.2A; độ tự cảm L = 0,2H. Chuyển K sang vị trí b, tính nhiệt lượng tỏa ra trong R. Hình 25.5 Hướng dẫn giái Hiện tượng tự cảm xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch. a] Định nghĩa từ thông riêng Xét một mạch kín [C], trong đó có dòng điện cường độ i. Dòng điện i gây ra một từ trường, từ trường này gây ra một từ thông í> qua [C]. í> gọi là từ thông riêng của mạch. b] Định nghĩa độ tự cám Vì hiện tượng tự cảm thể hiện càng rõ nếu độ tự cảm của mạch càng lớn nên ta có thể định nghĩa độ tự cảm như sau: Độ tự cảm của mạch là số đo mức quán tính của dòng điện trong mạch. Độ lớn của suất điện động tự cảm phụ thuộc vào độ tự cảm L của mạch và tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch. 7 N2 ~ B. Ong dây thứ nhất có độ tự cảm L = 471.10"'. ~ .s A- , [2N]2 fs'l Ong dây thứ hai có độ tự cảm: L’ =, 4n.l0 '. --V—1 — 1 , N2 „ => L’ = 4tt.10“7. —7-.S.2 = 2L l c. Vì suâ't điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tôc độ biến thiên của cường độ dòng điện etc = -L. --1- nên câu A, B, D đúng. Độ tự cảm của ôìig dây: 7 N2 o _ „_in7 N2 , , ,.„_710 -Tir2 = 4ti2.10”7.4^-.0,12 = 0,079 [H] l 0,5 .. J2 L = 471.10 . A-.S = 4n.lO Suất điện động tự cảm e,tAt 0,75.0,01 = 0,3 [A] e« = -L.A = -L . ỈA At At At L 25.10"3 Trong mạch điện hình 25.2. Khi khóa K ở a, năng lượng từ trường trong ống dây: K, Hình 25.2 w = A Li- 2 Khi khóa K ớ b, có dòng điện tự cảm chuyển qua R, năng lượng trong ống dây chuyến thành năng lượng tỏa ra trên R. Q = w = ịu2 = ị.0,2.1,44 2 2 = 0,144 [J]
Công thức Vật lí 11
Độ tự cảm là thước đo của cuộn cảm cảm ứng đối với sự thay đổi của dòng điện chạy qua mạch và giá trị của nó ở Henries càng lớn, tốc độ thay đổi dòng điện càng thấp. Vậy công thức tính độ tự cảm của cuộn dây là gì? Hãy cùng Download.vn theo dõi bài viết dưới đây.
Thông qua tài liệu về công thức tính độ tự cảm của cuộn dây giúp các bạn có thêm nhiều tài liệu học tập, nhanh chóng nắm vững kiến thức từ đó biết giải các bài tập Vật lí 11. Ngoài ra các bạn xem thêm tổng hợp công thức Vật lí 11, công thức tính từ thông.
Một mạch kín [C], trong đó có đòng điện cường độ i. Dòng điện i gây ra một từ trường, từ trường này gây ra một từ thông Φ qua [C] được gọi là từ thông riêng của mạch.
Từ thông riêng của một mạch kín có dòng điện chạy qua:
Φ = Li
Trong đó, L là một hệ số, chỉ phụ thuộc vào cấu tạo và kích thước của mạch kín [C] gọi là độ tự cảm của [C].
2. Công thức độ tự cảm của ống dây
Độ tự cảm của một ống dây:
Trong đó:
+ L là hệ số tự cảm của ống dây;
+ N là số vòng dây;
+ l là chiều dài ống dây, có đơn vị mét [N];
+ S là diện tích tiết diện của ống dây, có đơn vị mét vuông [m2].
Đơn vị của độ tự cảm là henri [H]
3. Mở rộng
Có thể suy ra công thức N, l, S từ công thức tính hệ số tự cảm như sau:
Khi đặt vào trong ống dây một vật liệu sắt từ có độ từ thẩm μ thì độ tự cảm có công thức :
Gọi
4. Bài tập độ tự cảm của ống dây
Bài 1: Cho ống dây hình trụ có chiều dài l = 0,5m có 1000vòng, đường kính mỗi vòng dây là 20 cm. Tính độ tự cảm của ống dây.
Bài 2: Một ống dây dài 40 [cm] có tất cả 800 vòng dây. Diện tích tiết diện ngang của ống dây bằng 10 [cm 2 ]. Tính độ tự cảm của ống dây.
Độ tự cảm của ống dây là một phần kiến thức vô cùng quan trọng, nó còn được ứng dụng nhiều trong thực tế. Nhưng ở kiến thức này có phần nâng cao nên nhiều bạn học sinh còn chưa nắm được công thức tính độ tự cảm. Bởi vậy, bài viết hôm nay Góc Hạnh Phúc sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về khái niệm, công thức độ tự cảm của ống dây và cho một số bài tập minh họa có lời giải chi tiết.
Xem thêm:
Khái niệm về độ tự cảm là gì?
Độ tự cảm được hiểu là thước đo của cuộn cảm cảm ứng đối với sự thay đổi của dòng điện chạy qua đoạn mạch và giá trị của nó ở Henries càng lớn, tốc độ thay đổi dòng điện sẽ càng thấp.
Cuộn cảm là thiết bị có thể lưu trữ năng lượng của chúng dưới dạng từ trường. Độ tự cảm chính là tên được đặt cho thuộc tính của thành phần chống lại sự thay đổi của dòng điện chạy qua nó, và thậm chí một đoạn dây thẳng sẽ có một số điện cảm.
Cuộn cảm được chế tạo từ những vòng dây riêng biệt kết hợp với nhau để tạo nên một cuộn dây và nếu số vòng dây trong cuộn dây tăng lên thì với cùng một dòng điện chạy qua cuộn dây, từ thông cũng sẽ tăng lên. Do đó, bằng cách tăng số vòng hay vòng trong một cuộn dây làm tăng độ tự cảm của cuộn dây. Cũng từ đó mà mối quan hệ giữa tự cảm, số lượt và cho một cuộn dây đơn lớp trở lên đơn giản hơn.
Đơn vị đo của độ tự cảm
- Độ tự cảm có đơn vị đo lường cơ bản là Henry [kí hiệu là H], sau là Josseph Henry nhưng nó cũng có đơn vị Webers trên mỗi Ampe [kí hiệu là Wb/A].
- 1H = 1 Wb/A
Công thức tính độ tự cảm của ống dây chính xác
Để tính độ tự cảm của ống dây ta áp dụng theo công thức như sau:
L = 4π.10-7.[N2/l].S
Trong đó có L: Hệ số tự cảm của ống dây
N: Số vòng dây
l: Chiều dài của ống dây [N]
S: Diện tích tiết diện của ống dây [m2]
Kiến thức liên quan đến độ tự cảm
Từ công thức trên ta có thể suy ra được những công thức N, l, và S như sau:
L = 4π.10-7.[N2/l].S
=> S = [4π.10-7.N2]/[L.l]
=> l = [4π.10-7.N2.S]/L
Trong trường hợp đặt vào trong ống dây một vật liệu sắt từ có độ từ thẩm μ thì độ tự cảm lúc này có công thức là:
L = 4π.10-7μ.[N2/l].S
Gọi n = N/l là số vòng dây trên mỗi đơn vị chiều dài của ống dây, và V = S.l là thể tích của ống dây, thì hệ số tự cảm sẽ có công thức như sau:
L = 4π.10-7.[N2/l].S = 4π.10-7.[N2/l2].S.l = 4π.10-7.n2.V
Một số bài tập tính độ tự cảm của ống dây có lời giải
Bài tập 1: Một ống dây có chiều dài là 2,5m bao gồm 3000 vòng dây, ống dây có đường kính là 50cm. Hãy xác định độ tự cảm của ống dây bằng bao nhiêu?
Lời giải
Áp dụng công thức tính độ tự cảm ta có:
L = 4π.10-7.[N2/l].S = 4π.10-7.[N2.l].[πd2/4] = 4π.10-7.[30002/2,5].[π.0,52/4] = 0,88 [H]
Bài tập 2: Một ống dây có chiều dài l = 40cm gồm N = 2000 vòng dây, đường kính mỗi vòng dây d = 10cm có dòng điện với cường độ i = 3A đi qua. Tính độ tự cảm của ống dây đó?
Lời giải
Độ tự cảm của ống dây là:
L = 4π.10-7μ.[N2/l].S = 4π.10-7μ.[N2/l].[d/2]2π = 4π = 0,03 H
Bài tập 3: Một ống dây có chiều dài 30cm, có tất cả 700 vòng dây. Diện tích tiết diện ngang của ống dây bằng 10 cm2. Tính độ tự cảm của ống dây đó?
Lời giải
Độ tự cảm của ống dây đó là:
L = 4π.10-7.[N2/l].S = 4π.10-7.[7002/0,3].[10.10-4] = 0,02 [H]
Hy vọng bài viết trên của chúng tôi về khái niệm, công thức và bài tập độ tự cảm sẽ giúp bạn đọc dễ hiểu, nhớ công thức được tốt nhất nhé. Chúc bạn có giờ học tập vui vẻ, tràn đầy năng lượng.