Mục lục bài viết

1. Tổng hợp kiến thức lý thuyết về tự cảm
2. Các bài tập vận dụng

1. Tổng hợp kiến thức lý thuyết về tự cảm

1.1 Hiện tượng tự cảm là gì?

Là hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây ra

1.2 Suất điện động tự cảm

- Hệ số suất điện động tự cảm

+ Từ thông: $\Phi = Li$

Với L: hệ số tự cảm

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

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

Trong đó:

n: số vòng dây trên một đơn vị chiều dài của ống ( $n= \frac{N}{l}$ )

V: thể tích của ống dây ( V=lS)

S: tiết diện của ống dây (m²)

+ Đơn vị của hệ số tự cảm: Henri (H)

1.3 Suất điện động tự cảm

Suất điện động được sinh ra do hiện tượng tự cảm 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

$\Delta i$ : Độ biến thiên cường độ dòng diện (A)

$\Delta t$ : Thời gian biến thiên cường độ dòng diện (s)

$\frac{\Delta i}{\Delta t}$ : tốc độ biến thiên cường độ dòng đện (A/s)

Dấu " -" giống như công thức tính suất điện động cảm ứng theo định luật Faraday chỉ chiều dòng điện cảm ứng tuân theo định luật Lenxo

Về mặt độ lớn, suất điện động tự cảm được tính theo biểu thức: $e_{tc}= L\frac{|\Delta i|}{\Delta t}$

1.4 Năng lượng tư trường

- Năng lượng từ trường của cuộn dây:

$W= \frac{1}{2}Li^{2}$

Trong đó:

+ 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:

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

1.5 Ứng dụng của hiện tượng tự cảm

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

Cuộc cảm là một phần tử quan trọng trong các mạch điện xoay chiều có mạch dao động và các máy biến áp.

2. Các bài tập vận 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 lần cường độ dòng điện trong ống dây

C. Một trên bình phương cường độ dòng điện trong ống dây

D. Cường độ dòng điện qua ống dây

Đáp án A

Câu 2: Đơn vị của độ tự cảm là

A. henry (H)

B. vebe (Wb)

C. vôn (V)

D. tesla (T)

Đáp án A

Câu 3: Dòng điện qua một ống dây không lõi sắt biến đổi đều theo thời gian, trong 0,01s cường độ dòng điện tăng đều từ 1A đến 2A thì suất điện động tự cảm trong ống dây là 20V. Tính hệ số tự cảm của ống dây và biến thiện năng lương của 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

Đáp án: A

Câu 4: Một ống dây có dòng điện 3A chạy qua thì nó tích luỹ một năng lượng từ trường là 10mJ. Nếu có một dòng điện 9A chạy qua thì nó tích luỹ một năng lượng là

A. 60 mJ

B. 10/3 mJ

C. 30 mJ

D. 90 mJ

Đáp án D

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

A. $L = 4\pi .10-7N2S$

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

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

D. $L = 4\pi .10-7nS$

Đáp án B

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

A. 0,1 mH

B. 0,2 mH

C. 0,4 mH

D. 0,8 mH

Đáp án B

Câu 7: Một ống dây khi có dòng diện có cường độ 4A chạy qua thì có năng lượng 0,08J. Hệ số tự cảm của ống dây bằng:

A. 0,02 H

B. 0,01 H

C. 0,04 H

D. 0,03 H

Đáp án 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 dây dẫn

D. chiều dài dây dẫn

Đáp án B

Câu 9: Điều nào sau đây không đúng khi nói về hệ số tự cảm của ống dây?

A. Không phụ thuộc tiết diện ống

B. không phụ thuộc vào môi trường xung quanh

C. có đơn vị là H (henry)

D. phụ thuộc tiết diện ống

Đáp án B

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

A. 2

B. 4

C. 8

D. 1

Đáp án A

Câu 11: Một ống dây có hệ số tự cảm 0,1 H có dòng điện 200 mA chạy qua. Năng lượng từ tích luỹ ở ống dây này là:

A. 4 mJ

B. 2000 mJ

C. 2 mJ

D. 4 mJ

Đáp án C

Câu 12: Một dây dẫn có chiều dài xác định được cuốn trên ống dây dài l và bán kính ống r thì có hệ số tự cảm 0,2 mH. Nếu cuốn lượng dây dẫn trên ống có cùng chiều dài nhưng tiết diện tăng gấp đôi thì hệ số từ 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 0,4 H đang tích luỹ một năng lượng 8 mJ. Dòng điện qua nó là

A. $2\sqrt{2}A$

B. 0,2 A

C. 1 A

D. 0,4 A

Đáp án B

Câu 14: Một vòng dây dẫn kín phẳng có 100 vòng, diện tích mỗi vòng 10cm². Vòng dây được đặt trong từ trường đều có vecto cảm ứng từ hợp với vecto pháp tuyến mặt phẳng vòng dây một góc 60^o và có độ lớn là 1,5.10^-4T. Từ thông qua vòng dây dẫn này có giá trị là:

A. 7,5.10^-6 Wb

B. 7,5.10^-4 Wb

C. 1,3.10^-7 Wb

D. 1,3.10^-3 Wb

Đáp án A

$\Phi = NBS cos\alpha = 100.1,5.10^{-4}.cos60^{0}= 7,5.10^{-6}Wb$

Câu 15: Một khung dây phẳng giới hạn diện tích S = 5 cm² gồm 20 vòng dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ từ B = 0,1T sao cho mặt phẳng khung dây hợp với véc tơ cảm ứng từ một góc 60^o. Tính từ thông qua diện tích giới hạn bởi khung dây

A. 8,7.10^-5 Wb

B. 7,8.10^-5 Wb

C. 7,8.10^-4 Wb

D. 8,7. 10^-4 Wb

Đáp án D

Mặt phẳng vòng dây làm thành với B một góc 60^o nên $\alpha = \left ( \vec{n}, \vec{B}\right )= 30^{o}$

$\Phi = NBS cos\alpha = 20.0,1,5.10^{-4}.cos30^{0}= 8,7.10^{-4} Wb$ $\Phi = NBS cos\alpha = 20.0,1,5.10^{-4}.cos30^{0}= 8,7.10^{-4} Wb$

Câu 16: Một vòng dây phẳng giới hạn diện tích S = 5 cm² đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 0,1T. Mặt phẳng vòng dây làm thành với B một góc 30^o. Tính từ thông qua S

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 đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,06T sao chô mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ . Từ thông qua khung dây là 1,2.10^-5 Wb. Tính bán kính vòng dây

A. 8 cm

B. 4 cm

C. 4 mm

D. 8 mm

Đáp án D

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

A. 30^o

B. 90^o

C. 60^o

D. 45^o

Đáp án C

Câu 19: Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Từ thông là một đại lượng vô hướng

B. Từ thông qua một mặt kín luôn khác 0

C. Từ thông qua một mặt kín có thể bằng 0 hoặc khác 0

D. Từ thông qua mặt phẳng khung dây bằng 0 khi khung dây dẫn đặt trong từ trường có các đường sức từ song song với mặt phẳng khung dây

Đáp án: B

Câu 20: Từ thông qua khung dây có diện tích S đặt trong từ trường đều đạt giá trị cực đại khi

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

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

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

D. Các đừng sức từ hợp với mặt phẳng khung dây góc 0^o

Đáp án: C

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

A. Lực lorenxo tác dụng lên các electron làm các electron dịch chuyển từ dầu này sang đầu kia của thanh

B. Lực ma sát giữa thanh và môi trường ngoài làm các electron dịch chuyển từ đầu này sang đầu kia của than

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

D. Lực hoá học yasc dụng lên các lectron làm các electron dịch chuyển từ đầu này sang đầu kia của thanh

Đáp án: A

Câu 22: Phát biểu nào sau đây là đúng?

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

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

C. Đặt bàn tay trái hứng các đường sức từ, chiều từ cổ tay đến các ngón tay hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn đóng vai trò như một nguồn điện, ngón cái choãi ra 90^o chỉ chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn điện đó.

D. Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, chiều từ cổ tay đến các ngón tay hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó đoạn dây dẫn đóng vai trò như một nguồn điện, ngón cái choãi ra 90^o chỉ chều từ cực âm sang cữ dương của nguồn điện đó.

Đáp án A