Suất điện cảm ứng tự cảm

SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG. TỰ CẢM
I. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG MẠCH KÍN
1. Định nghĩa
Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.

2. Định luật Fa-ra-đây
Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên
từ thông qua mạch kín đó.
Suất điện động cảm ứng: eC = -


t

Nếu chỉ xét về độ lớn của eC thì: eC 


t

Ví dụ 1
Một mạch kín hình vuông, cạnh 10 cm, đặt vuông góc với một từ trường đều có độ
lớn thay đổi theo thời gian. Tính tốc độ biến thiên của cảm ứng từ, biết cường độ
dòng điện cảm ứng i = 2 A và điện trở của mạch r = 5 .
Ví dụ 2
Một khung dây dẫn hình vuông, cạnh a = 10 cm, đặt cố định trong một từ trường
đều có vectơ cảm ứng từ B vuông góc với mặt phẳng khung. Trong khoảng thời
gian t = 0,05 s, cho độ lớn của B tăng đều từ 0 đến 0,5 T. Xác định độ lớn của
suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung.

II. QUAN HỆ GIỮA SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG VÀ ĐỊNH LUẬT LEN-XƠ
Nếu  tăng thì eC < 0: chiều của suất điện động cảm ứng (chiều của dòng điện cảm ứng)
ngược chiều với chiều của mạch.

Nếu  giảm thì eC > 0: chiều của suất điện động cảm ứng (chiều của dòng điện cảm ứng)
cùng chiều với chiều của mạch.


III. CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
Xét mạch kín (C) đặt trong từ trường không đổi, để tạo ra sự biến thiên của từ thông qua
mạch (C), phải có một ngoại lực tác dụng vào (C) để thực hiện một dịch chuyển nào đó
của (C) và ngoại lực này đã sinh một công cơ học. Công cơ học này làm xuất hiện suất
điện động cảm ứng trong mạch, nghĩa là tạo ra điện năng.
Vậy bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ đã nêu ở trên là quá trình chuyển hóa cơ
năng thành điện năng.

IV. TỪ THÔNG RIÊNG QUA MỘT MẠCH KÍN
Trong mạch kín (C) có dòng điện i chạy qua mạch gây ra một từ trường, từ trường này gây
ra một từ thông  qua (C) gọi là từ thông riêng của mạch.
=Li
Trong đó: : từ thông qua mạch kín (C) (Wb)
L: độ tự cảm (L)
i: cường độ dòng điện qua mạch (A)
L: chỉ phụ thuộc vào cấu tạo và kích thước của mạch kín (C).
Đơn vị: henry (H)

Độ tự cảm trong lòng ống dây:

L  4.10-7.

N2
.S
l

Kí hiệu trong mạch điện:

Độ tự cảm của ống dây có lõi sắt:

Kí hiệu trong mạch điện:

L  4.10-7..

N2
.S
l


Trong đó: L: độ tự cảm (H)
N: số vòng dây
: độ từ thẩm
S: tiết diện của ống dây (m2)
l: chiều dài của ống dây (m)
Ví dụ
Tính độ tự cảm của một ống dây hình trụ có chiều dài 0,5 m gồm 1000 vòng dây
mỗi vòng dây có đường kính 20 cm.

V. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
1. Thí nghiệm 1
Khi đóng khóa K, đèn 1 sáng lên ngay còn đèn 2 sáng lên từ từ.
Giải thích:
Khi khóa K đóng, dòng điện trong mạch tăng.Ở nhánh (2) dòng điện tăng làm cho từ
thông qua ống dây biến đổi  xuất hiện dòng điện cảm ứng và có tác dụng chống lại
nguyên nhân sinh ra nó  dòng điện trong nhánh (2) không tăng lên nhanh chóng
 Đ2 sáng lên từ từ.

2. Thí nghiệm 2
Khi đột ngột ngắt khóa K, ta thấy đèn sáng bừng lên trước khi tắt.
Giải thích:
Khi đột ngột ngắt khóa K, dòng điệntrong mạch giảm đột ngột  Từ thông qua ống
dây biến đổi  Xuất hiện dòng điện cảm ứng cùng chiều với dòng điện trong mạch do
nguồn gây ra, dòng điện này đi qua bóng đèn  Đèn sáng bừng lên rồi mới tắt.

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

VI. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG TỰ CẢM
Suất điện động cảm ứng trong mạch xuất hiện do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện
động tự cảm.

etc = -L

i
t

Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong
mạch.
Ví dụ 1
Suất điện động tự cảm 0,75 V xuất hiện trong một cuộn cảm có L = 25 mH, tại đó cường
độ dòng điện giảm từ giá trị ia xuống 0 trong 0,01 s. Tính ia?

Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm
Năng lượng đã được tích lũy trong ống dây tự cảm khi có dòng điện chạy qua:

W=

1 2
Li
2

Ví dụ 2
Trong mạch điện hình bên, cuộn cảm L có điện trở bằng 0. Dòng điện qua L bằng
1,2A, độ tự cảm L= 0,2 H. Chuyển K sang vị trí b. Tính nhiệt lượng tỏa ra trên R.

VII. ỨNG DỤNG
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.