Bài giảng Vật lí 11 - Bài 25: Tự cảm

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 11 - Bài 25: Tự cảm

1. Ơn lại kiến thức cũ Phát biểu định nghĩa: Suất điện động cảm ứng. Viết biểu thức và đơn vị đo các đại lượng trong biểu thức suất điện động cảm ứng. Suất điện động cảm ứng: Là suất điện động gây ra dịng điện cảm ứng trong mạch kín. Suất điện động cảm ứng trong mạch được xác định bởi biểu thức: e (V là Vơn)  c e =− t (s là giây) c t Φ (Wb đọc là vêbe) Dấu (-) trong cơng thức phù hợp với định luật Len-xơ
2. Nam châm Ớng dây N S mA kế 0 0:6 mAmA = 1 ┴
3. N S Nam châm chuyển động lại gần ớng dây I I 0 0:6 mAmA = 1 ┴ Sớ đường sức từ qua ớng dây 3
4. 25 TỰ CẢM Hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong mạch cĩ dịng điện biến thiên theo thời gian
5. NỘI DUNG BÀI HỌC I. TỪ THƠNG RIÊNG CỦA MỘT MẠCH KÍN II. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM III. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG TỰ CẢM IV. ỨNG DỤNG CỦNG CỐ - DẶN DỊ
6.  I. TỪ THƠNG RIÊNG CỦA MỘT MẠCH KÍN: (ghi bài) Xét mạch kín (C) cĩ dịng điện cường độ i. Dịng điện i gây ra một từ thơng Φ qua (C) được gọi là từ thơng riêng của mạch. Ta cĩ biểu thức từ thơng riêng: =Li L là một hệ sớ: + Phụ thuộc vào cấu tạo và kích thước mạch kín (C) + Được gọi là độ tự cảm của (C) 1Wb + Đơn vị đo L là Henry, ký hiệu là H1 H = 1A   =Li L = i
7. Bài tập 5 phút Một ớng dây hình trụ cĩ chiều dài l, tiết diện S, gồm N vịng dây, cĩ dịng điện cường độ i chạy qua như hình bên. 1. Viết biểu thức xác định cảm ứng từ B bên trong lịng ớng dây? 2. Viết biểu thức xác định từ thơng của ớng dây? 3. Từ đĩ xác định biểu thức độ tự cảm của ớng dây? 4. Xác định biểu thức liên hệ giữa độ tự cảm của ớng dây và thể tích V của ớng dây ?
8. Hoạt động của học sinh: Xác định độ tự cảm L của ớng dây hình trụ cĩ chiều dài l, tiết diện S, gồm N vịng dây, cĩ dịng điện cường độ i chạy qua. N Từ trường trong lịng ớng dây: B = 4 .10−7. i l Từ thơng xuyên qua lịng ớng dây gồm N vịng dây:  = NBS N  ==Ni.4 S .10 L− i7 . l N 2 L = 4 .10−7. .S =L4 .10−72 . n . V l
9.  I. Từ thơng riêng của một mạch kín (ghi bài) Một ớng dây chiều dài l , tiết diện s, gồm N vịng dây, cĩ cường độ i chạy qua, độ tự cảm của ớng dây là: 퐍 L=4흅. − S 풍 L : độ tự cảm của ớng dây trong lịng cĩ lõi sắt 퐍 L=4흅. − 흁. S. 풍 흁 : Độ từ thẩm, đặc trưng cho từ tính của lõi sắt(cĩ giá trị cỡ 104) (thường là sắt non)
10.  II. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM (ghi bài) 1. Định nghĩa: Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch cĩ dịng điện mà sự biến thiên từ thơng qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dịng điện trong mạch. - Trong mạch điện một chiều, hiện tượng tự cảm xảy ra khi đĩng, ngắt mạch. - Trong mạch điện xoay chiều, hiện tượng từ cảm luơn xảy ra.
11. 2. Một sớ thí nghiệm về hiện tượng tự cảm
12. Thí nghiệm 1. K1, K2: đĩng K3: mở
13. Thí nghiệm 1. K1, K2: đĩng K3: mở
14. Giải thích: Khi đĩng khĩa K, dịng điện chạy qua ớng dây L và đèn Đ1 tăng đột ngột. Trong ớng dây xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ - hiện tượng tự cảm. Suất điện động cảm ứng xuất hiện cĩ tác dụng cản trở nguyên nhân sinh ra nĩ, tức cản trở sự tăng của dịng điện qua L. Do đĩ dịng điện qua L và đèn Đ1 tăng lên từ từ.
15. Thí nghiệm 2. K, K1, K3: đĩng K2: mở Đ1: đang sáng
16. Thí nghiệm 2. K, K1, K3: đĩng K2: mở Đ1: đang sáng
17. Giải thích: Khi ngắt khĩa K, dịng điện trong cuộn dây iL giảm nhanh về 0. Trong ớng dây xảy ra hiện tượng tự cảm. Xuất hiện dịng điện cảm ứng chớng lại sự giảm của iL nên nĩ cùng chiều với iL ban đầu, dịng điện cảm ứng này chạy qua đèn nê on (vì khĩa K đã ngắt) làm cho đèn sáng lên trước khi tắt.
18. Thí nghiệm 3. K, K2, K3: đĩng K1: mở Đ2: đang sáng
19. Thí nghiệm 3. K, K2, K3: đĩng K1: mở Đ2: đang sáng
20.  III. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG TỰ CẢM: (ghi bài) 1. Khi cĩ hiện tượng tự cảm, suất điện động tự cảm được tính theo biểu thức:  e =− tc t Φ là từ thơng riêng đươc cho bởi: =Li Vì L khơng đổi nên: = Li Suất điện động tự cảm cĩ cơng thức i eL=− tc t Vậy suất điện động tự cảm tỷ lệ với độ biến thiên cường độ dịng điện trong mạch đĩ
21. III. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG TỰ CẢM: 2. Năng lượng từ trường của ớng dây (đọc thêm) ( GIẢM TẢI- ĐỌC SGK) - Khi cĩ dịng điện i đi qua ớng dây, ớng dây tích lũy năng lượng dưới dạng năng lượng từ trường. - Mọi từ trường đều cĩ năng lượng. 1 W= L. i2 2
22. IV. ỨNG DỤNG Hiện tượng tự cảm cĩ nhiều ứng dụng trong các mạch điện xoay chiều, các mạch dao động và máy biến áp
23. TĨM TẮT Bài 25. TỰ CẢM Ta cĩ biểu thức từ thơng riêng: =Li Suất điện động tự cảm cĩ cơng thức: i eL=− tc t
24. BÀI TẬP – CỦNG CỐ Bài 1. (trắc nghiệm) Bài 2. (trắc nghiệm) Bài 3. (trắc nghiệm) Bài 4. (bài tốn) Bài 5. (trắc nghiệm) Ghi nhớ
25. Củng cố Câu 1:Từ thơng riêng của một mạch kín phụ thuộc vào A. cường độ dịng điện qua mạch. B. điện trở của mạch. C. chiều dài của dây dẫn. D. tiết diện dây dẫn. Biểu thức tính từ thơng riêng của mạch kín: =Li
26. Củng cố Câu 2: Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thơng qua mạch gây ra bởi: A. sự biến thiên của chính cường độ dịng điện trong mạch. B. sự chuyển động của nam châm với mạch. C. sự chuyển động của mạch với nam châm. D. sự biến thiên của từ trường Trái Đất.
27. Củng cố Câu 3: Suất điện động tự cảm của mạch điện tỉ lệ với: A. điện trở của mạch. B. từ thơng cực đại qua mạch. C. từ thơng cực tiểu qua mạch. D. tớc độ biến thiên cường độ dịng điện qua mạch.
28. Bài tập (ghi bài). Một ớng dây dẫn hình trụ cĩ chiều dài 50cm, gồm 1000 vịng dây, mỗi vịng cĩ đường kính 20cm. Tính độ tự cảm của ớng dây đĩ.
29. Bài tập 2 (ghi bài). Dịng điện trong ớng dây phụ thuộc vào thời gian theo biểu thức i = 0,2(10-t), trong đĩ i tính bằng Ampe (A) và t tính bằng giây (s). Ớng dây cĩ hệ sớ tự cảm L = 5mH. Tính suất điện động tự cảm trong ớng dây.