Vật lí lớp 11 Công thức suất điện động tự cảm thuộc chủ đề Vật lí lớp 11 Cảm ứng điện từ. 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.
Công thức Suất điện động tự cảm:
\[E_{tc}= – L\dfrac{\Delta i}{\Delta t}\] → Độ lớn: \[E_{tc}=L\dfrac{|\Delta i|}{\Delta t}\]
- 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.
Hệ số tự cảm của ống dây hình trụ gồm N vòng dây
\[L = 4\pi .10^{-7}. \dfrac{N.\ell^2}{S}\]
Trong đó:
- N: số vòng dây
- l: chiều dài ống dây (m)
- S: tiết diện ống dây (m2)
3/ Năng lượng từ trường của cuộn dây:
\[W=\dfrac{1}{2}Li^{2}\]
Bài tập vận dụng công thức suất điện động tự cảm
Bài tập 1. Một ống dây dài l = 30 cm gồm N = 1000 vòng dây, đường kính mỗi vòng dây d = 8 cm có dòng điện với cường độ i = 2 A đi qua.
a) Tính độ tự cảm của ống dây.
b) Tính từ thông qua mỗi vòng dây.
c) Thời gian ngắt dòng điện là t = 0,1 giây, tính suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây.
a) L = 4π.10-7µ\[\dfrac{N^2}{l}\]S = 4π.10-7µ\[\dfrac{N^2}{l}\]\[\dfrac{d^2}{4}\]π = 0,02 H.
b) Từ thông qua ống dây: Φ = Li = 0,04 Wb.
Từ thông qua mỗi vòng dây: Φ1 = \[\dfrac{\Phi}{N}\] = 4.10-5 Wb.
c) e$_{tc}$ = L|Δi/Δt| = 0,4 V.
Bài tập 2. Một cuộn tự cảm có L = 3 H được nối với nguồn điện có suất điện động 6 V, điện trở trong không đáng kể, điện trở của cuộn dây cũng không đáng kể. Hỏi sau thời gian bao lâu kể từ lúc nối vào nguồn điện, cường độ dòng điện qua cuộn dây tăng đến giá trị 5 A? giả sử cường độ dòng điện tăng đều theo thời gian.
e$_{tc}$ = L|Δi/Δt| = e => t = 2,5 s.
Bài tập 3. Một cuộn tự cảm có L = 50 mH cùng mắc nối tiếp với một điện trở R = 20 Ω, nối vào một nguồn điện có suất điện động 90 V, có điện trở trong không đáng kể. Xác định tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện I tại:
a) Thời điểm ban đầu ứng với I = 0.
b) Thời điểm mà I = 2 A.
Ta có: e – e$_{tc}$ = e – LΔi/Δt = RI => Δi/Δt = (e – RI)/L
a) Thời điểm ban đầu với I = 0:
Δi/Δt= e/L= 1,8.103 A/s.
b) Thời điểm I = 2 A:
Δi/Δt= (e-RI)/L = 103 A/s.