TỰ CẢM
1. Các thí nghiệm:
- Thí nghiệm 1: Khóa K1 và K2 đóng, K3 mở. Khí đóng khóa K, đèn 2 sáng lên ngay còn đèn 1 sáng lên chậm hơn đèn 2.
* Giải thích: Khi đóng khóa K, dòng điện qua ống dây tăng lên đột ngột trong khoảng thời gian ngắn [cường độ dòng điện tăng từ 0 - I] làm cho từ trường qua ống dây tăng lên => từ thông qua cuộn dây tăng lên
Trong khoảng thời gian từ thông qua cuộn dây biến thiên sinh ra dòng điện cảm ứng theo định luật Lenxơ, dòng điện cảm ứng có chiều chống lại sự tăng của từ thông => nó làm giảm cường độ dòng điện qua đèn 1, làm đèn 1 sáng chậm hơn đèn 2.
- Thí nghiệm 2: Khóa K1, K3 đóng, K2 mở. Khi ngắt khóa K, đèn 3 đang tắt bỗng sáng vụt lên rồi tắt ngay.
*Giải thích: Khi ngắt khóa K, dòng điện đột ngột giảm trong khoảng thời gian ngắn [cường độ từ I - 0] => từ trường qua cuộn dây L giảm => từ thông qua cuộn dây L biến thiên giảm.
Từ thông qua cuộn dây L biến thiên giảm => sinh ra dòng điện cảm ứng qua cuộn dây có chiều chống lại sự giảm => dòng điện cảm ứng này qua đèn 3 làm đèn 3 sáng vụt lên. Sau khoảng thời gian ngắt mạch không còn sự biến thiên từ thông => dòng điện cảm ứng mất đi => đèn 3 vụt tắt
2. Kết luận:
Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây ra
II- SUẤT ĐIỆN ĐỘNG TỰ CẢM
1. Hệ số 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 \[[V = lS]\]
+ S: tiết diện của ống dây [m2]
- Đơn vị của hệ số tự cảm: Henri [H]
2. 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
+ ∆i: Độ biến thiên cường độ dòng điện [A]
+ ∆t: Thời gian biến thiên cường độ dòng điện [s]
+ \[\frac{{\Delta i}}{{\Delta t}}\] : tốc độ biến thiên cường độ dòng điện [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 Lenxơ
Về mặt độ lớn, suất điện động tự cảm được tính theo biểu thức: \[{e_{tc}} = L\frac{{\left| {\Delta i} \right|}}{{\Delta t}}\]
III- NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG
- Năng lượng từ trường của cuộn dây:
\[{\rm{W}} = \frac{1}{2}L{i^2}\]
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:
\[{\rm{w}} = \frac{1}{{8\pi }}{10^7}{B^2}\]
IV- ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
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.
Sơ đồ tư duy về tự cảm
Bài 7: Dòng điện không đổi – nguồn điện
A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG
1. Định nghĩa dòng diện
Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích. Chiều quy ước của dòng điện là chiều dịch chuyển có hướng của các điện tích dương.
2. Cường độ dòng diện
Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu của dòng điện. Nó được xác định bằng thương số của điện lượng Aq dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian At và khoảng thời gian đó.
3. Dòng điện không đổi
Là dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian. Biểu thức cường độ dòng điện không đổi
Với q là điện lượng chuyến qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian t.
Đơn vị của cường độ dòng điện là ampe [A]
4. Nguồn điện
Là cơ cấu để tạo ra và duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện nhằm duy trì dòng điện.
5. Suất điện dộng của nguồn diện
B. CÂU HỎI VẬN DỤNG
C1. Nêu một ví dụ về một mạch điện trong có dòng điện không đổi chạy qua.
Hướng dẫn
Cho hệ thống điện gồm khóa K, bóng đèn và dây dẫn nối hai cực của ắc quy. Khi đóng khóa K thì bống đèn sẽ sáng. Ắc quy, các dây nối, bóng đèn và khóa K tạo thành một mạch kín trong đó có dòng điện không đổi chạv qua.
C2. Đo cường độ dòng điện bằng dụng cụ gì? Mắc dụng cụ đó như thế nào vào mạch?
Hướng dẫn
– Để đo cường độ dòng điện người ta dùng ampe kế.
– Mắc ampe kế nối tiếp vào đoạn mạch cần đo cường độ dòng điện. Cần chú ý lựa chọn ampe kế có giới hạn đo phù hợp và mắc ampe kế sao cho dòng điện đi vào cực dương và đi ra ở cực âm.
C3. Trong thời gian 2s có một điện lượng 1,50C dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc một bóng đèn. Tính cường độ dòng điện chạy qua đèn.
Hướng dẫn
Ta có cường độ dòng điện I = q/t = 1,5/2 = 0,75A
C4. Dòng điện chạy qua một dây dẫn bằng kim loại có cường độ là 1A. Tính số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn này trong khoảng thời gian 1 s.
Hướng dẫn
Ta có: I = q/t = ne/t => số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của từng dây dẫn này trong khoảng thời gian 1s.
C5. Các vật cho dòng điện chạy qua gọi là các vật gì? Các hạt mang điện trong các vật loại này có đặc điểm gì?
Hướng dẫn
Các vật cho dòng điện chạy qua gọi là các vật dẫn điện.
Trong các vật dẫn điện, các hạt mang điện có thể chuyển động tự do.
C6. Giữa hai đầu một đoạn mạch hoặc giữa hai đầu bóng đèn phải có điều kiện gì để có dòng điện chạy qua chúng?
Hướng dẫn
Đế có dòng điện chạy qua thì giữa hai đầu một đoạn mạch hoặc giữa hai đầu bóng đèn phải có một hiệu điện thế.
C7. Hãy kể tên một số nguồn điện thường dùng.
Hướng dẫn
Các nguồn điện thường dùng là acquy, pin, máy phát điện,…
C8. Bộ phận nào của mạch điện hình 7.1 tạo ra dòng điện chạy trong mạch điện này khi đóng công tắc K?
Hướng dẫn
Trong mạch điện, nguồn điện là bộ phận tạo ra dòng điện trong mạch.
C9. Nếu mắc mạch điện theo sơ đồ hình 7.2 thì số chỉ của vôn kế và số vôn ghi trên nguồn điện có mối liên hệ gì? Điều đó cho biết có gì tồn tại giữa hai cực của nguồn điện?
Hướng dẫn
Số chỉ của vôn kế gần bằng với số vôn ghi trên nguồn điện. Thực tế, mỗi nguồn điện đều có suất điện động và một điện trở trong nào đó. Khi mắc vôn kế vào hai cực của nguồn điện, vẫn có một dòng điện rất nhỏ chạy trong mạch kín.
C10. Làm thí nghiệm với pin điện hóa tự tạo: cắm hai mảnh kim loại khác nhau [chẳng hạn một mảnh đồng và một mảnh tôn] vào một nửa quả quất hay quả chạnh đã được bóp nhũn trước đó và đo hiệu điện thế giữa hai mảnh kim loại này.
Học sinh tự làm thí nghiệm.
C. CÂU HỎI – BÀI TẬP
Hướng dẫn
Khi dòng điện chạy qua vật dẫn thì các hạt mang điện tham gia vào chuyển động có hướng dưới tác dụng của lực điện trựờng: các hạt mang điện tích dương chuyển động theo chiều điện trường, còn các hạt mang điện tích âm chuyến động ngược chiều điện trường.
Hướng dẫn
Để nhận biết có dòng điện chạy qua một vật dẫn hay không, cách đơn giản nhất là dùng ampe kế nhạy đế đo dòng điện. Một cách khác là sử dụng từ của dòng điện: đặt một kim nam châm [có thể quay tự do trên một mũi nhọn] gần vật dẫn, nếu kim nam châm bị lệch khỏi hướng bắc – nam thì trong dây đẫn có dòng điện chạy qua.
Hướng dẫn
Cường độ dòng điện đươc xác định bằng công thức:
Đối với dòng điện không đổi thì I = q/t
Hướng dẫn
Các nguồn điện duy trì sự tích điện khác nhau ở hai cực của nguồn điện và do đó duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nó vì bên trong nguồn điện, các hạt tải điện dương chuyển động từ nơi có hiệu điện thế thấp [cực âm] đến nơi có hiệu điện thế cao [cực dương] ngược với chiều của lực điện trường giữa hai cực. Sự chuyển động này được thực hiện dưới tác dụng của lực lạ [không phải lực điện trường].
Hướng dẫn
– Đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của lực lạ bên trong nguồn điện là suất điện động của nguồn điện.
– Suất điện động ξ của một nguồn điện được đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi dịch chuyển một điện tích dương q ngược chiều điện trường và độ lớn của điện tích q đó:
A. Lực kế. B. Công tơ điện.
C. Nhiệt kế. D. Ampe kế.
Hướng dẫn
Chọn D.
A. niutơn [N]. * B. ampe [A].
C. jun [J]. D. oat [W].
Hướng dẫn
Chọn B.
Pin điện hóa có:
A. Hai cực là hai vật dẫn cùng chất.
B. Hai cực là hai vật dẫn khác chất.
C. Một cực là vật dẫn và cực kia là vật cách điện.
D. Hai cực đều là vật cách điện.
Hướng dẫn
Chọn B.
A. Dung dịch muối. B. Dung dịch axit.
c. Dung dịch bazơ. D. Một trong các dung dịch kể trên.
Hướng dẫn
Chọn D.
A. Nhiệt năng. B. Thế năng,
C. Hóa năng. D. Cơ năng.
Hướng dẫn
Chọn c.
A. Culông B. Vôn [V]
C. Hec [Hz] D. Ampe [A].
Hướng dẫn
Chọn B.
Hướng dẫn
– Có thể nói acquy là một pin điện hóa vì về nguyên tắc cấu tạo, acquy cũng có hai cực có bản chất hóa học khác nhau được ngâm trong chất điện phân.
– Hoạt động của acquy: Acquy là một nguồn điện hoạt động dựa trên phản ứng hóa học thuận nghịch; nó tích trữ năng lượng dưới dạng hóa năng [lúc nạp], để rồi giải phóng năng lượng ấy dưới dạng điện năng [lúc phát điện]. Chính vì vậy mà ta thể sử dụng acquy nhiều lần băng cách nạp điện cho nó mỗi khi “hết điện”.
Hướng dẫn
Hướng dẫn
Hướng dẫn