Toptailieu.vn xin giới thiệu sơ lược Lý thuyết Tự cảm Vật Lí 11 chọn lọc, hay nhất giúp học sinh lớp 11 ôn luyện để nắm chắc kiến thức cơ bản và đạt kết quả cao trong các bài thi môn Vật Lí.

Mời các bạn đón xem:   

Tự cảm (Lý thuyết + 16 bài tập có lời giải)

I. Lý thuyết Tự cảm

1. Từ thông riêng của một mạch kín

- Từ thông riêng của một mạch kín là từ thông gây ra bởi từ trường do chính dòng điện trong mạch sinh ra: Φ = Li

Trong đó:

    L là độ tự cảm của mạch kín (C), phụ thuộc vào cấu tạo và kích thước của (C) có đơn vị là Henry (H)

    Φ là từ thông (Wb)

    i cường độ dòng điện (A)

- Xét đối với ống dây: Φ = N.B.S⇒ Độ tự cảm của ống dây dài (cuộn cảm):- Ký hiệu cuộn cảm:- Nếu ống dây có lõi sắt:Với là độ từ thẩm, đặc trưng cho từ tính của lõi sắt (có giá trị cỡ 104).

2. Hiện tượng tự cảm

a) 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 từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch.- Trong mạch điện 1 chiều, hiện tượng tự cảm xảy ra khi đóng, ngắt mạch.- Trong mạch điện xoay chiều, luôn xảy ra hiện tượng tự cảm.

b) Một số ví dụ về hiện tượng tự cảmVí dụ 1: Hiện tượng tự cảm khi đóng mạch.

- Khi đóng khóa K đèn 1 sáng lên ngay còn đèn 2 sáng từ từ.- Giải thích: Khi đóng khóa K, dòng điện qua ống dây và đèn 2 tăng lên đột ngột, khi đó trong ống dây xuất hiện suất điện động cảm ứng có tác dụng cản trở sự tăng của dòng điện qua L. Do đó dòng điện qua L và đèn 2 tăng lên từ từ.Ví dụ 2: Hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch.- Khi đột ngột ngắt khóa K ta thấy đèn sáng bừng lên trước khi tắt.- Giải thích: Khi khóa K ngắt, dòng điện iL giảm đột ngột xuống 0. Trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng cùng chiều với iL ban đầu, dòng điện này chạy qua đèn và vì K ngắt đột ngột nên cường độ dòng cảm ứng khá lớn, làm cho đèn sáng bừng lên trước khi tắt.

3. 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.- Biểu thức suất điện động tự cảm:

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 tự cảm:    Với W là năng lượng từ trường (J)    L là độ tự cảm của ống dây (H)    i là cường độ dòng điện qua ống dây (A)4. Ứng dụngCuộn cảm là một phần tử quan trọng trong các mạch điện xoay chiều có mạch dao động và các máy biến áp.

II. Bài tập Tự cảm

Câu 1.Kết luận nào sau đây là đúng?

A. Hiện tượng tự cảm không phải là hiện tượng cảm ứng điện từ.

B. Hiện tượng tự cảm không xảy ra ở các mạch điện xoay chiều.

C. 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.

D. 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 từ trường bên ngoài mạch điện.

Đáp án: C 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.

Câu 2.Đơn vị của độ tự cảm là

A. vôn (V)

B. henry (H)

C. tesla (T)

D. vêbe (Wb).

Câu 3.Khi đưa vào trong lòng ống dây một vật liệu có độ từ thẩm μ, lấp đầy ống dây thì độ tự cảm của nó

A. tăng μ lần

B. giảm μ lần

C. không thay đổi

D. có thể tăng hoặc giảm tuỳ vào bản chất của vật liệu từ

Đáp án: A Một ống dây điện chiều dài l, tiết diện S, gồm N vòng dây, có cường độ I chạy qua, độ tự cảm của ống dây:Độ tự cảm của ống dây có lõi sắt:μ là độ từ thẩm, đặc trưng cho từ tính của lõi sắt (cỡ 10⁴).

Câu 4.Trong thí nghiệm về hiện tượng tự cảm và ngắt mạch, người ta đưa lõi sắt vào trong lòng ống dây để

A. tăng điện trở của ống dây

B. tăng cường độ dòng điện qua ống dây

C. làm cho bóng đèn mắc trong mạch không bị cháy

D. tăng độ tự cảm của ống dây

Câu 5.Nhận xét nào sau đây là đúng?

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

B. Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với thời gian dòng điện chạy trong mạch

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

D. Suất điện động tự cảm của ống dây không phụ thuộc vào độ tự cảm của ống dây

Đáp án: C Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên cường độ dòng điện trong mạch:

Câu 6.Hệ số tự cảm (độ tự cảm) của ống dây có ý nghĩa vật lí gì?

A. cho biết số vòng dây của ống dây là lớn hay nhỏ

B. cho biết thế tích của ống dây là lớn hơn hay nhỏ

C. cho biết từ trường sinh ra là lớn hay nhỏ khi có dòng điện di qua

D. cho biết từ thông qua ống dây là lớn hay nhỏ khi có dòng điện đi qua

Câu 7.Gọi N là số vòng dây, ? là chiều dài, S là tiết diện của ống dây. Công thức tính độ tự cảm của ống dâu đặt trong không khí là:

A. L = 4π.10^-7nS

B. L = 4π.10^-7.N².S

Đáp án: C Một ống dây điện chiều dài l, tiết diện S, gồm N vòng dây, có cường độ I chạy qua, độ tự cảm của ống dây:

Câu 8.Gọi N là số vòng dây, ? là chiều dài, V là thể tích của ống dây. Công thức tính độ tự cảm của ống dâu đặt trong không khí là:

A. L = 4π.10^-7NV

B. L = 4π.10^-7N²V

Đáp án: D Ta có:

Câu 9.Một ống dây hình trụ có thể tích V, trên mỗi mét chiều dài của ống dây có n vòng dây. Công thức tính độ tự cảm của ống dây đặt trong không khí là

A. L = 4π.10^-7n²V

B. L = 4π.10^-7n²V²

C. L = 4π.10^-7nV

D. L = 4π.10^-7nV²

Đáp án: A Trên mỗi mét chiều dài của ống dây có n vòng dây nên n = N/lSuy ra:

Câu 10.Một ống dây hình trụ có độ tự cảm L. Nếu giảm số vòng dây trên một mét chiều dài đi hai lần thì độ tự cảm L’ của ống dây là:

A. 2L

B. L/2

C. 4L

D. L/4

Câu 11.Hai ống dây hình trụ có cùng số vòng dây như nhau, đường kính ống dây thứ hai gấp 3 lần đường kính ống dây thứ nhất. Khi so sánh độ tự cảm của hai ống dây, biểu thức nào sau đây là đúng?

A. L₂ = 3L₁

B. L₁ = 3L₂

C. L₂ = 9L₁

D. L₁ = 9L₂

Đáp án: C Vìnên khi đường kính ống dây (d) tăng 3 lần thì độ tự cảm L tăng 9 lần.

Câu 12.Một ống dây hình trụ có độ tự cảm L. Nếu cắt nang ống dây thành hai phần giống hệt nhau thì độ tự cảm của mỗi phần là

A. L’ = 2L

B. L’ = L/2

C. L’ = L

C. L’ = L

Đáp án: B Vì khi chưa cắt ống dây:Khi cắt ống dây thành hai phần bằng nhau, mỗi phần sẽ có độ tự cảm:

Câu 13.Một ống dây hình trụ dài 40cm, gồm 1000 vòng dây, diện tích mỗi vòng dây là 200cm². Độ tự cảm của ống dây khi đặt trong không khí là

A. 3,14.10^-2H

B. 6,28.10^-2H

C. 628H

D. 314H

Đáp án: B

Câu 14.Một ống dây có độ từ cảm L = 0,1H, nếu cho dòng điện qua ống dây biến thiên đều với tốc độ 200 A/s thì trong ống dây xuất hiện suất điện động tự cảm bằng

A. 10V

B. 0,1kV

C. 20V

D. 2kV

Đáp án: C Độ lớn của suất điện động tự cảm:

Câu 15.Một ống dây có độ tự cảm L = 0,2 H. Trong một giây dòng điện giảm đều từ 5 A xuống 0. Độ lớn suất điện động tự cảm của ống dây là:

A. 1V

B. 2V

C. 0,1 V

D. 0,2 V

Đáp án: A Độ lớn của suất điện động tự cảm:

Câu 16.Một ống dây có chiều dài 1,5m, gồm 2000 vòng dây, ống dây có đường kính là 40cm. Cho dòng điện chạy qua ống dây, dòng điện tăng 0 đến 5A trong thời gian 1s. Độ tự cảm của ống dây và độ lớn suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây là

A. L = 4,2H, e_tc = 21V

B. L = 1,68H, e_tc = 8,4V

C. L = 0,168H, e_tc = 0,84V

D. L = 0,42H, e_tc = 2,1V

Đáp án: D