Năng lượng của ống dây tự cảm tỷ lệ với yếu tố nào? - Vật lý lớp 11

Buzz

Nội dung bài viết

1. Tổng hợp kiến thức lý thuyết về hiện tượng tự cảm

2. Các bài tập ứng dụng

Xem thêm

Hãy cùng Mytour khám phá năng lượng của ống dây tự cảm tỷ lệ với yếu tố nào và ôn tập lý thuyết về tự cảm:

1. Tổng hợp kiến thức lý thuyết về hiện tượng tự cảm

1.1 Định nghĩa hiện tượng tự cảm là gì?

Đây là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch điện do sự biến đổi của dòng điện trong chính mạch đó

1.2 Suất điện động tự cảm

- Hệ số của suất điện động tự cảm

$\Phi = Li$

Trong đó L là hệ số tự cảm

+ Hệ số tự cảm của một ống dây dài trong không khí:

$L = 4\pi \cdot 10^{-7} n^{2} = 4\pi \cdot 10^{-7} \frac{N^{2}}{l}S$

Trong đó:

$n = \frac{N}{l}$

V: thể tích của ống dây (V = lS)

S: tiết diện của ống dây (m²)

+ Đơn vị của hệ số tự cảm là Henri (H)

1.3 Suất điện động tự cảm

Suất điện động phát sinh từ hiện tượng tự cảm được gọi là suất điện động tự cảm

$e_{tc} = -L \frac{\Delta i}{\Delta t}$

Trong đó:

e_tc: suất điện động tự cảm

L: hệ số tự cảm

$\Delta i: sự thay đổi dòng điện$ $\Delta t: sự thay đổi thời gian$ $\frac{\Delta i}{\Delta t}: tỷ lệ thay đổi dòng điện theo thời gian$

Dấu '-' tương tự như công thức tính suất điện động cảm ứng theo định luật Faraday, chỉ rõ chiều của dòng điện cảm ứng tuân theo định luật Lenxo.

$e_{tc}= L rac{|Delta i|}{Delta t}$

1.4 Năng lượng từ trường

- Năng lượng từ trường của cuộn dây là:

$W= rac{1}{2}Li^{2}$

Cụ thể như sau:

+ W: năng lượng từ trường của cuộn dây

+ L: hệ số tự cảm của cuộn dây (H)

+ i: cường độ dòng điện tự cảm (A)

- Mật độ năng lượng từ trường là:

$w= rac{1}{8pi }10^{7}B^{2}$

1.5 Ứng dụng của hiện tượng tự cảm

Hiện tượng tự cảm được ứng dụng trong các mạch điện xoay chiều.

Cuộn cảm là một thành phần quan trọng trong các mạch điện xoay chiều, bao gồm mạch dao động và máy biến áp.

2. Các bài tập ứng dụng

Câu 1: Năng lượng của ống dây tự cảm tỷ lệ với

A. Bình phương cường độ dòng điện trong ống dây

B. Căn bậc hai của cường độ dòng điện trong ống dây

C. Đảo ngược bình phương cường độ dòng điện trong ống dây

D. Cường độ dòng điện qua ống dây

Lựa chọn A

Câu 2: Đơn vị đo của độ tự cảm là

A. henry (H)

B. weber (Wb)

C. vôn (V)

D. tesla (T)

Lựa chọn A

Câu 3: Khi dòng điện qua một ống dây không có lõi sắt thay đổi đều theo thời gian, và trong 0,01 giây cường độ dòng điện từ 1A tăng lên 2A thì suất điện động tự cảm trong ống dây là 20V. Tính hệ số tự cảm của ống dây và biến thiên năng lượng từ trường trong ống dây:

A. 0,2H; 0,3J

B. 0,2H; 0,5J

C. 0,1H; 0,2J

D. 0,3H; 0,4J

Lựa chọn: A

Câu 4: Khi một ống dây có dòng điện 3A chạy qua, nó lưu trữ năng lượng từ trường là 10mJ. Nếu dòng điện tăng lên 9A, năng lượng tích lũy sẽ là

A. 60 mJ

B. 10/3 mJ

C. 30 mJ

D. 90 mJ

Lựa chọn: D

Câu 5: Đặt N là số vòng dây, l là chiều dài, và S là tiết diện của ống dây. Công thức tính độ tự cảm của ống dây trong không khí là:

$L = 4pi .10^{-7}N^{2}S$ $L = 4pi .10^{-7} rac{N^{2}}{l}.S$ $L = 4pi .10^{-7} rac{N^{2}}{l^{2}S}$ $L = 4pi .10^{-7}nS$

Lựa chọn B

Câu 6: Một dây dẫn có chiều dài cố định được quấn quanh ống dây dài l và có bán kính ống r, có hệ số tự cảm là 0,2 mH. Nếu cuốn dây dẫn quanh ống có cùng chiều dài nhưng tiết diện tăng gấp đôi, thì hệ số tự cảm của ống sẽ là

A. 0,1 mH

B. 0,2 mH

C. 0,4 mH

D. 0,8 mH

Lựa chọn B

Câu 7: Một ống dây có dòng điện cường độ 4A chạy qua, tích lũy năng lượng 0,08J. Tính hệ số tự cảm của ống dây:

A. 0,02 H

B. 0,01 H

C. 0,04 H

D. 0,03 H

Lựa chọn B

Câu 8: Từ thông riêng của một mạch kín phụ thuộc vào

A. điện trở của mạch

B. cường độ dòng điện qua mạch

C. tiết diện của dây dẫn

D. chiều dài của dây dẫn

Lựa chọn B

Câu 9: Điều nào dưới đây là không chính xác khi nói về hệ số tự cảm của ống dây?

A. Không phụ thuộc vào tiết diện của ống dây

B. không bị ảnh hưởng bởi môi trường xung quanh

C. có đơn vị tính là H (henry)

D. phụ thuộc vào tiết diện của ống dây

Lựa chọn B

Câu 10: Ống dây 1 có cùng tiết diện với ống dây 2 nhưng chiều dài và số vòng dây đều gấp đôi. Tỷ lệ hệ số tự cảm của ống 1 so với ống 2 là

A. 2 lần

B. 4 lần

C. 8 lần

D. 1 lần

Lựa chọn A

Câu 11: Ống dây với hệ số tự cảm 0,1 H có dòng điện 200 mA chạy qua. Năng lượng từ được tích lũy trong ống dây này là:

A. 4 mJ

B. 2000 mJ

C. 2 mJ

D. 4 mJ

Đáp án C

Câu 12: Ống dây dài l và có bán kính r có dây dẫn cuốn quanh với chiều dài nhất định có hệ số tự cảm là 0,2 mH. Nếu lượng dây dẫn cuốn quanh ống với cùng chiều dài nhưng có tiết diện gấp đôi, thì hệ số tự cảm của ống là:

A. 0,4 mH

B. 0,1 mH

C. 0,8 mH

D. 0,2 mH

Đáp án D

Câu 13: Một ống dây có hệ số tự cảm 0,4 H đang chứa năng lượng 8 mJ. Dòng điện chạy qua ống dây này là

B. 0,2 A

C. 1 A

D. 0,4 A

Đáp án B

Câu 14: Một vòng dây dẫn kín và phẳng với 100 vòng, mỗi vòng có diện tích 10 cm². Vòng dây được đặt trong một từ trường đều, với vectơ cảm ứng từ tạo góc 60^o với vectơ pháp tuyến của mặt phẳng vòng dây, và có độ lớn 1,5 x 10^-4 T. Từ thông qua vòng dây là:

A. 7,5 x 10^-6 Wb

B. 7,5 x 10^-4 Wb

C. 1,3 x 10^-7 Wb

D. 1,3 x 10^-3 Wb

Đáp án A

Câu 15: Một khung dây phẳng có diện tích S = 5 cm² với 20 vòng dây được đặt trong một từ trường đều với cảm ứng từ B = 0,1 T, sao cho mặt phẳng của khung dây tạo góc 60^o với vectơ cảm ứng từ. Tính từ thông qua khung dây.

A. 8,7 x 10^-5 Wb

B. 7,8 x 10^-5 Wb

C. 7,8 x 10^-4 Wb

D. 8,7 x 10^-4 Wb

Đáp án D

alpha = left ( ec{n}, ec{B}
ight ) = 30<sup>o</sup>

Câu 16: Một vòng dây phẳng có diện tích S = 5 cm² đặt trong một từ trường đều với cảm ứng từ B = 0,1T. Mặt phẳng của vòng dây tạo với từ trường một góc 30^o. Xác định từ thông qua vòng dây.

A. 15.10^-6 Wb

B. 25.10^-6 Wb

C. 25.10^-5 Wb

D. 20.10^-6 Wb

Đáp án B

Câu 17: Một khung dây tròn được đặt trong từ trường đều với cảm ứng từ B = 0,06T, sao cho mặt phẳng của khung dây vuông góc với các đường sức từ. Từ thông qua khung dây là 1,2.10^-5 Wb. Tính bán kính của khung dây.

A. 8 cm

B. 4 cm

C. 4 mm

D. 8 mm

Đáp án D

Câu 18: Một khung dây hình vuông có cạnh 5 cm được đặt trong một từ trường đều với cảm ứng từ B = 8.10^-4T. Từ thông qua khung dây là 10^-6 Wb. Tính góc giữa véc tơ cảm ứng từ và véc tơ pháp tuyến của khung dây.

A. 30^o

B. 90^o

C. 60^o

D. 45^o

Đáp án là C

Câu 19: Phát biểu nào dưới đây là không chính xác?

A. Từ thông là một đại lượng vô hướng

B. Từ thông qua một mặt kín luôn không bằng 0

C. Từ thông qua mặt kín có thể là 0 hoặc không phải 0

D. Từ thông qua mặt phẳng khung dây là 0 khi khung dây đặt trong từ trường mà các đường sức từ song song với mặt phẳng đó

Đáp án: B

Câu 20: Từ thông qua khung dây có diện tích S trong từ trường đồng nhất đạt giá trị tối đa khi

A. Các đường sức từ song song với mặt phẳng của khung dây

B. Các đường sức từ tạo với mặt phẳng khung dây một góc 40^o

C. Các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng của khung dây

D. Các đường sức từ tạo với mặt phẳng khung dây một góc 0^o

Đáp án: C

Câu 21: Nguyên nhân gây suất điện động cảm ứng trong thanh dây dẫn chuyển động trong từ trường là gì?

A. Lực Lorenxô tác động lên các electron khiến chúng di chuyển từ đầu này sang đầu kia của thanh

B. Lực ma sát giữa thanh và môi trường xung quanh làm các electron chuyển động từ đầu này sang đầu kia của thanh

C. Lực từ tác động lên đoạn dây dẫn không có dòng điện trong từ trường làm các electron dịch chuyển từ đầu này sang đầu kia của thanh

D. Lực hóa học tác động lên các electron làm chúng dịch chuyển từ đầu này sang đầu kia của thanh

Đáp án: A

Câu 22: Phát biểu nào dưới đây là chính xác?

A. Đặt bàn tay phải theo chiều của các đường sức từ, ngón cái hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn hoạt động như một nguồn điện, chiều từ cổ tay đến các ngón tay chỉ chiều từ cực âm đến cực dương của nguồn điện đó

B. Đặt bàn tay trái theo chiều của các đường sức từ, ngón cái hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn hoạt động như một nguồn điện, chiều từ cổ tay đến các ngón tay chỉ chiều từ cực âm đến cực dương của nguồn điện đó

C. Đặt bàn tay trái theo chiều của các đường sức từ, chiều từ cổ tay đến các ngón tay theo chiều chuyển động của đoạn dây, ngón cái tạo góc 90^o chỉ chiều từ cực âm đến cực dương của nguồn điện đó

D. Đặt bàn tay phải để thu các đường sức từ, chiều từ cổ tay đến các ngón tay theo hướng chuyển động của đoạn dây. Khi đó, đoạn dây hoạt động như một nguồn điện, ngón cái sẽ mở rộng 90^o để chỉ hướng từ cực âm sang cực dương của nguồn điện.

Đáp án A

Nội dung được phát triển bởi đội ngũ Mytour với mục đích chăm sóc khách hàng và chỉ dành cho khích lệ tinh thần trải nghiệm du lịch, chúng tôi không chịu trách nhiệm và không đưa ra lời khuyên cho mục đích khác.

Nếu bạn thấy bài viết này không phù hợp hoặc sai sót xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email [email protected]

Các câu hỏi thường gặp

Hiện tượng tự cảm trong mạch điện là gì và nó xảy ra như thế nào?

Hiện tượng tự cảm là một hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện, xảy ra khi dòng điện trong mạch biến đổi, tạo ra suất điện động tự cảm. Suất điện động này phụ thuộc vào hệ số tự cảm của mạch.

Hệ số tự cảm của một ống dây dài được xác định như thế nào?

Hệ số tự cảm của một ống dây dài trong không khí được tính dựa trên thể tích ống dây và tiết diện của nó. Đơn vị đo hệ số tự cảm là henry (H), phản ánh khả năng tích trữ năng lượng từ trường của ống dây.

Năng lượng từ trường của cuộn dây tỷ lệ với yếu tố nào?

Năng lượng từ trường của cuộn dây tỷ lệ với bình phương cường độ dòng điện trong ống dây. Khi dòng điện tăng lên, năng lượng từ trường sẽ gia tăng theo tỉ lệ bình phương của cường độ dòng điện.

Ứng dụng chính của hiện tượng tự cảm trong mạch điện là gì?

Hiện tượng tự cảm được ứng dụng rộng rãi trong các mạch điện xoay chiều, đặc biệt là trong cuộn cảm và máy biến áp, giúp điều chỉnh và kiểm soát dòng điện hiệu quả.

Các đơn vị đo lường của hệ số tự cảm và suất điện động tự cảm là gì?

Hệ số tự cảm được đo bằng đơn vị henry (H), trong khi suất điện động tự cảm thường được đo bằng vôn (V). Hai đại lượng này rất quan trọng trong phân tích các mạch điện.

Làm thế nào để tính toán từ thông qua vòng dây trong từ trường?

Từ thông qua vòng dây được tính bằng tích của diện tích vòng dây và cường độ cảm ứng từ, điều chỉnh theo góc giữa mặt phẳng vòng dây và hướng của từ trường.