Điện cảm, hoặc hệ số tự cảm ứng(từ lat. còn sót lại- dẫn hướng, kích thích) - là thông số của mạch điện xác định suất điện động tự cảm, sinh ra trong mạch khi dòng điện chạy qua nó thay đổi và/hoặc biến dạng.
Thuật ngữ “độ tự cảm” cũng dùng để chỉ một cuộn dây tự cảm, xác định tính chất cảm ứng của mạch điện.
Tự cảm ứng- sự hình thành lực điện động cảm ứng trong mạch dẫn khi cường độ dòng điện trong mạch thay đổi. Hiện tượng tự cảm ứng được phát hiện vào năm 1832 bởi nhà khoa học người Mỹ J. Henry. Độc lập với ông, hiện tượng này được M. Faraday phát hiện vào năm 1835.
Lực điện động cảm ứng được hình thành khi từ thông thay đổi. Nếu sự thay đổi này là do dòng điện của chính nó gây ra thì người ta nói về suất điện động tự cảm ứng:
Ở đâu L- độ tự cảm của mạch điện, hoặc của nó hệ số tự cảm ứng.
Độ tự cảm, giống như điện dung, phụ thuộc vào hình dạng của dây dẫn - kích thước và hình dạng của nó, nhưng không phụ thuộc vào cường độ dòng điện trong dây dẫn. Như vậy, độ tự cảm của dây thẳng nhỏ hơn nhiều so với độ tự cảm của dây quấn cùng loại.
Tính toán cho thấy độ tự cảm của cuộn dây nói trên trong không khí được tính theo công thức:
.
Ở đâu μ 0 - hằng số từ, N- số vòng dây điện từ, tôi- chiều dài điện từ, S- diện tích mặt cắt ngang.
Ngoài ra, độ tự cảm phụ thuộc vào tính chất từ của môi trường đặt dây dẫn, cụ thể là tính thấm từ của nó, được xác định bằng công thức:
Ở đâu L 0 - Độ tự cảm của mạch trong chân không, L- độ tự cảm của mạch điện trong một chất đồng nhất chứa đầy từ trường.
Đơn vị SI của độ tự cảm là Henry(H): 1H = 1Vs/A.
Dòng điện đóng và mở.
Mỗi lần bật và tắt dòng điện trong mạch, cái gọi là ngoại dòng tự cảm ứng (ngoại dòng sự đóng cửa Và xói mòn), phát sinh trong mạch điện do hiện tượng tự cảm ứng và theo định luật Lenz, nó ngăn cản sự tăng hoặc giảm dòng điện trong mạch.
Hình trên thể hiện sơ đồ kết nối của 2 đèn giống hệt nhau. Một trong số chúng được nối với nguồn thông qua một điện trở R, dây kia mắc nối tiếp với cuộn dây L có lõi sắt. Khi mạch đóng, đèn đầu tiên sẽ nhấp nháy gần như ngay lập tức và đèn thứ hai có độ trễ đáng kể. Điều này là do emf tự cảm ứng trong mạch của đèn này lớn và cường độ dòng điện không ngay lập tức đạt giá trị cực đại.
Khi chìa khóa trong cuộn dây được mở L Một suất điện động tự cảm ứng được hình thành, duy trì dòng điện ban đầu.
Kết quả là tại thời điểm mở, một dòng điện chạy qua điện kế (mũi tên nhẹ), hướng ngược lại với dòng điện ban đầu trước khi mở (mũi tên đen). Trong trường hợp này, EMF tự cảm ứng có thể lớn hơn nhiều so với EMF của pin của các phần tử, điều này sẽ biểu hiện ở chỗ dòng mở thêm sẽ vượt quá đáng kể dòng tĩnh khi đóng công tắc.
Độ tự cảm đặc trưng cho quán tính của mạch điện liên quan đến sự thay đổi dòng điện trong nó và nó có thể được coi là một chất tương tự điện động lực của khối lượng cơ thể trong cơ học, là thước đo quán tính của cơ thể. Trong trường hợp này, hiện tại TÔIđóng vai trò của tốc độ cơ thể.
Cho đến nay chúng ta đã xem xét việc thay đổi từ trường mà không chú ý đến nguồn gốc của chúng. Trong thực tế, từ trường thường được tạo ra bằng nhiều loại cuộn dây khác nhau, tức là. mạch nhiều vòng có dòng điện.
Có hai trường hợp có thể xảy ra ở đây: Khi dòng điện trong mạch thay đổi thì từ thông thay đổi: a ) cùng một mạch ; b ) mạch liền kề.
Emf cảm ứng xuất hiện trong chính mạch điện được gọi là Emf tự gây ra, và bản thân hiện tượng đó – tự cảm ứng.
Nếu suất điện động cảm ứng xuất hiện ở mạch liền kề thì người ta nói về hiện tượng cảm ứng lẫn nhau.
Rõ ràng là bản chất của hiện tượng này là như nhau nhưng các tên gọi khác nhau được sử dụng để nhấn mạnh vị trí xuất hiện của lực điện cảm ứng..
Hiện tượng tự cảm ứng được phát hiện bởi nhà khoa học người Mỹ J. Henry.
| Henry Joseph(1797–1878) – Nhà vật lý người Mỹ, thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, chủ tịch của nó (1866–1878). Nam châm điện hình móng ngựa mạnh mẽ được thiết kế đầu tiên (1828), sử dụng cuộn dây cách điện nhiều lớp (khả năng chịu tải của chúng đạt tới một tấn) và phát hiện ra nguyên lý cảm ứng điện từ vào năm 1831 (M. Faraday là người đầu tiên công bố phát hiện ra cảm ứng) . Ông đã chế tạo một động cơ điện (1831), phát hiện (1832) hiện tượng tự cảm và dòng điện ngoài, đồng thời xác định được nguyên nhân ảnh hưởng đến độ tự cảm của mạch điện. Phát minh ra rơle điện từ. Ông đã chế tạo một máy điện báo hoạt động trên lãnh thổ của trường Cao đẳng Princeton, và vào năm 1842 đã thiết lập được bản chất dao động của sự phóng điện của tụ điện. |
Hiện tượng tự cảm ứng có thể được định nghĩa như sau.
Dòng điện I chạy trong mạch nào cũng tạo ra từ thông F xuyên qua mạch đó. Khi I thay đổi thì F sẽ thay đổi. Do đó, một suất điện động cảm ứng sẽ xuất hiện trong mạch.
Bởi vì cảm ứng từ TRONG tỷ lệ thuận với hiện tại TÔI kể từ đây
Ở đâu L - hệ số tỉ lệ, gọi làđộ tự cảm của mạch .
Nếu không có nam châm sắt trong mạch thì
(bởi vì 
).
Độ tự cảm vòng lặp L phụ thuộc vào hình dạng của mạch, số vòng dây và diện tích của vòng dây.
Đơn vị SI của độ tự cảm là độ tự cảm của mạch trong đó tổng từ thông xảy ra khi có dòng điện chạy qua. Đơn vị này được gọi là Henry (Gn).
Kích thước điện cảm:
Hãy tính độ tự cảm của cuộn dây L . Nếu chiều dài điện từ tôi lớn hơn nhiều so với đường kính của nó d ( ) , thì có thể áp dụng các công thức cho một cuộn dây dài vô hạn cho nó. Sau đó
Đây N - số lượt. Chảy qua từng ngã rẽ
Liên kết thông lượng
Nhưng chúng ta biết rằng độ tự cảm của điện từ đến từ đâu
Ở đâu N
– số vòng trên một đơn vị chiều dài, tức là 
là thể tích của điện từ, có nghĩa là
| , | (5.1.1) |
Từ công thức này, bạn có thể tìm được thứ nguyên của hằng số từ:
Khi dòng điện trong mạch thay đổi sẽ xuất hiện suất điện động tự cảm bằng:
| , | (5.1.2) |
Dấu trừ trong công thức này là do quy tắc Lenz.
Hiện tượng tự cảm ứng đóng vai trò quan trọng trong kỹ thuật điện và vô tuyến. Như chúng ta sẽ thấy sau, do hiện tượng tự cảm, tụ điện mắc nối tiếp với cuộn cảm được nạp lại, dẫn đến hiện tượng như vậy L.C.- phát sinh dao động điện từ chuỗi (mạch dao động).
TỰ CẢM ỨNG
Mỗi dây dẫn mà dòng điện chạy qua. dòng điện nằm trong từ trường riêng của nó.
Khi cường độ dòng điện trong dây dẫn thay đổi thì m.field cũng thay đổi, tức là từ thông tạo ra bởi dòng điện này thay đổi. Từ thông thay đổi dẫn đến xuất hiện dòng điện xoáy. trường và xuất hiện suất điện động cảm ứng trong mạch. 
Hiện tượng này được gọi là tự cảm ứng.
Tự cảm ứng là hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng trong dòng điện. mạch do sự thay đổi cường độ dòng điện.
Emf kết quả được gọi là Emf tự gây ra
Đóng mạch 
Khi chập mạch điện trong mạch, dòng điện tăng làm từ thông trong cuộn dây tăng và xuất hiện dòng điện xoáy. trường hướng ngược dòng điện, tức là một lực điện động tự cảm xuất hiện trong cuộn dây, ngăn cản sự tăng dòng điện trong mạch (trường xoáy ức chế các electron).
Kết quả là L1 sáng lên sau đó, hơn L2.
Hở mạch 
Khi mạch điện mở, dòng điện giảm, từ thông trong cuộn dây giảm và xuất hiện một điện trường xoáy có hướng giống như dòng điện (cố gắng duy trì cùng cường độ dòng điện), tức là. Một sức điện động tự cảm xuất hiện trong cuộn dây, duy trì dòng điện trong mạch.
Kết quả là L khi tắt nhấp nháy rực rỡ.
Phần kết luận
Trong kỹ thuật điện, hiện tượng tự cảm ứng biểu hiện khi mạch đóng (dòng điện tăng dần) và khi mạch mở (dòng điện không biến mất ngay).
Emf tự sinh ra phụ thuộc vào cái gì?
E-mail dòng điện tạo ra từ trường riêng của nó. Từ thông qua mạch tỉ lệ với cảm ứng từ trường (Ф ~ B), cảm ứng tỉ lệ với cường độ dòng điện trong dây dẫn
(B ~ I), do đó từ thông tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện (Ф ~ I).
Emf tự cảm phụ thuộc vào tốc độ biến thiên của dòng điện. mạch điện, từ tính chất của dây dẫn
(kích thước và hình dạng) và độ thấm từ tương đối của môi trường chứa dây dẫn.
Một đại lượng vật lý biểu thị sự phụ thuộc của lực điện động tự cảm vào kích thước, hình dạng của dây dẫn và vào môi trường đặt dây dẫn đó được gọi là hệ số tự cảm hay độ tự cảm. 
Điện cảm - vật lý. một giá trị bằng số với suất điện động tự cảm xảy ra trong mạch khi dòng điện thay đổi 1 Ampe trong 1 giây.
Độ tự cảm cũng có thể được tính bằng công thức:
trong đó Ф là từ thông trong mạch, I là cường độ dòng điện trong mạch.
Đơn vị độ tự cảm trong hệ SI:
Độ tự cảm của cuộn dây phụ thuộc vào:
số vòng dây, kích thước và hình dạng của cuộn dây và độ thấm từ tương đối của môi trường
(cốt lõi có thể).
Emf tự cảm ngăn dòng điện tăng khi mạch được bật và dòng điện giảm khi mạch được mở.
Xung quanh dây dẫn mang dòng điện có một từ trường chứa năng lượng.
Nó đến từ đâu? Nguồn dòng điện bao gồm trong điện chuỗi có một nguồn năng lượng dự trữ.
Tại thời điểm đóng điện. Mạch nguồn hiện tại tiêu hao một phần năng lượng của nó để khắc phục tác dụng của suất điện động tự cảm phát sinh. Phần năng lượng này, gọi là năng lượng riêng của dòng điện, sẽ hình thành nên từ trường.
Năng lượng từ trường là năng lượng hiện tại của chính mình.
Năng lượng bản thân của dòng điện bằng công mà nguồn dòng phải thực hiện để khắc phục sức điện động tự cảm để tạo ra dòng điện trong mạch.
Năng lượng của từ trường do dòng điện tạo ra tỷ lệ thuận với bình phương của dòng điện.
Năng lượng từ trường đi đâu sau khi dòng điện dừng lại? - nổi bật (khi mở mạch với dòng điện đủ lớn có thể xảy ra tia lửa điện hoặc hồ quang)
CÂU HỎI VỀ GIẤY THI
Về chủ đề “Cảm ứng điện từ”
|
1. Nêu 6 cách tạo ra dòng điện cảm ứng. |
Điện cảm
Điện cảm
Hiện hành TÔI, chảy thành vòng kín, tạo ra một từ trường xung quanh nó B .
F ~ tôi.
hệ số tỷ lệ ở đâu L gọi điện độ tự cảm của mạch .
Hiện tượng tự cảm ứng
Khi dòng điện thay đổi TÔI từ trường nó tạo ra những thay đổi trong mạch điện. Kết quả là xuất hiện một suất điện động trong mạch.
Quá trình này được gọi là tự cảm ứng .
Trong hệ SI, độ tự cảm được đo bằng henry: [ L] = Gn = Vb/A = V s/A.
Hiện tượng tự cảm ứng
E.m.f. cảm ứng E Tôiđược tạo ra bởi một từ trường bên ngoài.
E.m.f. tự cảm ứng E Sđược tạo ra khi từ trường của nó thay đổi.
Nói chung, độ tự cảm của vòng lặp L phụ thuộc vào
1) hình dạng hình học của đường viền và kích thước của nó,
2) tính thấm từ của môi trường chứa mạch điện.
Trong tĩnh điện, một chất tương tự của điện cảm là điện dung VỚI dây dẫn đơn độc, phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, hằng số điện môi ε môi trường.
L = hằng, nếu tính thấm từ μ môi trường và kích thước hình học của đường viền là không đổi.
Định luật Faraday về hiện tượng tự cảm
Dấu trừ trong định luật Faraday, theo quy tắc Lenz, có nghĩa là sự có mặt của điện cảm L dẫn đến sự thay đổi dòng điện chậm hơn TÔI trong mạch.
Nếu hiện tại TÔI tăng thì dI/dt> 0 và theo đó là E S < 0, т.е. ток самоиндукции LÀ hướng về hiện tại TÔI
Nếu hiện tại TÔI tăng thì dI/dt> 0 và theo đó là E S < 0, т.е. ток самоиндукции LÀ hướng về hiện tại TÔI nguồn bên ngoài và làm chậm sự tăng trưởng của nó.
Nếu hiện tại TÔI giảm thì dI/dt< 0 и, соответственно, ES> 0, tức là dòng điện tự cảm LÀ có cùng chiều với dòng điện giảm TÔI nguồn bên ngoài và làm chậm quá trình giảm của nó.
^ Định luật Faraday về hiện tượng tự cảm
Nếu mạch có độ tự cảm nhất định L, thì bất kỳ sự thay đổi nào trong hiện tại TÔI nó càng chậm lại thì càng nhiều Lđường viền, tức là mạch có quán tính điện .
Điện cảm điện từ
Điện cảm L chỉ phụ thuộc vào kích thước hình học của mạch và độ thấm từ μ môi trường.
ФN- dòng cảm ứng từ đi qua N rẽ,
F = B.S.- từ thông qua miếng đệm S, giới hạn trong một lượt.
Điện cảm điện từ
Trường điện từ:
tôi- chiều dài điện từ,
N = N/ tôi- số vòng trên một đơn vị chiều dài của cuộn dây.
(2) (1):
Theo định luật Lenz, khi ngắt dòng điện trong đoạn mạch có cảm kháng L, xuất hiện dòng điện tự cảm LÀ, nhằm mục đích ngăn chặn dòng điện thay đổi TÔI trong chuỗi.
Dòng điện bổ sung
Chìa khóa ĐẾNở vị trí 1 :
Chìa khóa ĐẾNở vị trí 2 (hở mạch):
E phát sinh S và dòng điện do nó gây ra
Dòng điện bổ sung
hằng số được gọi là thời gian thư giãn – thời gian trong đó cường độ dòng điện TÔI giảm trong e một lần.
Càng nhiều L, càng nhiều τ , và dòng điện giảm càng chậm TÔI.
Dòng điện bổ sung
Tại đóng mạch ngoài emf bên ngoài. E emf phát sinh. tự cảm ứng E S.
Dòng điện bổ sung
Tại thời điểm đóng cửa t= 0 hiện tại TÔI= 0, biến Một 0 = – TÔI 0, tại thời điểm t sức mạnh hiện tại TÔI, biến Một =TÔI – TÔI 0
Dòng điện bổ sung
TÔI 0 – dòng điện ổn định.
Sự hình thành dòng điện xảy ra càng nhanh thì càng nhỏ L mạch và điện trở lớn hơn của nó R
Dòng điện bổ sung đóng và phá vỡ
Vì điện trở của pin r thường nhỏ thì chúng ta có thể giả sử rằng R R 0, ở đâu
R 0 – điện trở mạch không tính đến điện trở của nguồn EMF. Dòng điện ổn định
R 0 đến R.
● Tăng điện trở mạch ngay lập tức từ R 0 đến R.
Dòng điện ổn định đã
Tại tắt nguồn e.m.f.
(hở mạch) dòng điện thay đổi theo quy luật
Độ lớn của em.m.f. tự cảm ứng
RR>>R 0), sau đó là E S
Nếu mạch chuyển sang điện trở ngoài rất cao R, ví dụ, chuỗi bị đứt ( R>>R 0), sau đó là E S có thể trở nên rất lớn và một hồ quang điện được hình thành giữa hai đầu hở của công tắc.
e.m.f. tự cảm ứng
Trong mạch điện có độ tự cảm lớn E S có thể có nhiều emf hơn. nguồn E có trong mạch điện, có thể dẫn đến đánh thủng cách điện và hỏng thiết bị.
Vì vậy, điện trở phải được đưa vào mạch dần dần, làm giảm tỉ số dI /dt.
Cảm ứng lẫn nhau
Từ thông hình thành bởi mạch 1 xuyên qua mạch 2:
L 21 – hệ số tỉ lệ.
Nếu như TÔI 1 thay đổi thì xuất hiện lực điện động ở mạch 2.
Cảm ứng lẫn nhau
Tương tự, nếu mạch 2 thay đổi TÔI 2, thì trong mạch thứ nhất, sự thay đổi trong từ thông sẽ tạo ra lực điện động:
Tỷ lệ cược L 12 = L 21 – độ tự cảm lẫn nhau đường nét phụ thuộc vào
1. hình dạng hình học,
2. kích cỡ,
3. vị trí lẫn nhau,
4. tính thấm từ của môi trường μ .
Đối với hai cuộn dây trên một lõi hình xuyến chung
N 1, N 2 - số vòng dây của mạch thứ nhất và mạch thứ hai tương ứng,
tôi- chiều dài của lõi (hình xuyến) dọc theo đường giữa,
S- phần cốt lõi.
Máy biến áp - một thiết bị bao gồm hai hoặc nhiều cuộn dây quấn trên một lõi chung.
Dùng để tăng hoặc giảm điện áp xoay chiều:
hệ số chuyển hóa.
Về mặt cấu trúc, máy biến áp được thiết kế sao cho từ trường gần như tập trung hoàn toàn vào lõi.
Ở hầu hết các máy biến áp, cuộn thứ cấp được quấn phía trên cuộn sơ cấp.
máy biến áp tự ngẫu - máy biến áp gồm một cuộn dây.
Tăng cường:
1-2 bạn cung cấp, 1-3 bạn LOẠI BỎ.
Hạ cấp:
1-3 bạn cung cấp, 1-2 bạn LOẠI BỎ.
Hiệu ứng da
Khi dòng điện xoay chiều đi qua dây dẫn thì từ trường bên trong dây dẫn thay đổi. Từ trường biến thiên theo thời gian sinh ra trong dây dẫn dòng điện xoáy tự cảm .
Hiệu ứng da
Các mặt phẳng của dòng điện xoáy đi qua trục của dây dẫn.
Theo định luật Lenz, dòng điện xoáy ngăn cản dòng điện chính thay đổi bên trong dây dẫn và thúc đẩy sự thay đổi của nó ở gần bề mặt.
Đối với dòng điện xoay chiều, điện trở trong dây dẫn lớn hơn điện trở ở bề mặt R bên trong > R trên cùng
Hiệu ứng da
Mật độ dòng điện xoay chiều không giống nhau trên tiết diện:
jmax trên bề mặt, jmin bên trong trục.
Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng da .
Hậu quả của hiện tượng ngoài da
Dòng điện RF chạy qua một lớp bề mặt mỏng, do đó dây dẫn của chúng được làm rỗng và một phần bề mặt bên ngoài được phủ bạc.
Ứng dụng:
một phương pháp làm cứng bề mặt kim loại, trong đó, khi được làm nóng bằng dòng điện tần số cao (HF), chỉ có lớp bề mặt được làm nóng.
Năng lượng từ trường. Mật độ năng lượng từ trường thể tích
Năng lượng của từ trường bằng công mà dòng điện tiêu tốn để tạo ra từ trường này.
Công do hiện tượng cảm ứng
Năng lượng từ trường
Công việc dAđược dùng để thay đổi từ thông một lượng dФ.
Làm việc để tạo ra từ thông F:
Mật độ năng lượng từ trường thể tích
Chúng tôi sẽ tìm thấy ω ví dụ như một điện từ
Trong bài học này, chúng ta sẽ tìm hiểu làm thế nào và ai phát hiện ra hiện tượng tự cảm ứng, xem xét kinh nghiệm mà chúng ta sẽ chứng minh hiện tượng này và xác định rằng hiện tượng tự cảm ứng là một trường hợp đặc biệt của cảm ứng điện từ. Vào cuối bài học, chúng ta sẽ giới thiệu một đại lượng vật lý biểu thị sự phụ thuộc của suất điện động tự cảm vào kích thước, hình dạng của dây dẫn và vào môi trường đặt dây dẫn, tức là độ tự cảm.
Henry đã phát minh ra các cuộn dây phẳng làm bằng dải đồng, nhờ đó ông đã đạt được hiệu ứng năng lượng rõ rệt hơn so với khi sử dụng dây điện từ. Nhà khoa học nhận thấy rằng khi có một cuộn dây mạnh trong mạch, dòng điện trong mạch này đạt giá trị cực đại chậm hơn nhiều so với khi không có cuộn dây.
Cơm. 2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm của D. Henry
Trong hình. Hình 2 thể hiện sơ đồ điện của thiết lập thí nghiệm, trên cơ sở đó có thể chứng minh hiện tượng tự cảm ứng. Một mạch điện gồm hai bóng đèn mắc song song được nối qua một công tắc với nguồn điện một chiều. Một cuộn dây mắc nối tiếp với một bóng đèn. Sau khi đóng mạch, thấy bóng đèn mắc nối tiếp với cuộn dây sáng chậm hơn bóng đèn thứ hai (Hình 3).
Cơm. 3. Độ sáng khác nhau của bóng đèn tại thời điểm mạch điện được bật
Khi tắt nguồn, bóng đèn mắc nối tiếp với cuộn dây sẽ tắt chậm hơn bóng đèn thứ hai.
Tại sao đèn không tắt cùng lúc?
Khi đóng công tắc (Hình 4), do xuất hiện suất điện động tự cảm nên dòng điện trong bóng đèn cùng với cuộn dây tăng chậm hơn nên bóng đèn này sáng chậm hơn.
Cơm. 4. Đóng chìa khóa
Khi công tắc được mở (Hình 5), lực điện động tự cảm tạo ra sẽ ngăn dòng điện giảm. Do đó, dòng điện tiếp tục chảy trong một thời gian. Để tồn tại dòng điện, cần có một mạch kín. Có một mạch điện như vậy trong mạch điện đó chứa cả hai bóng đèn. Do đó, khi mở mạch, các bóng đèn sẽ phát sáng như nhau trong một thời gian và độ trễ quan sát được có thể do các nguyên nhân khác gây ra.
Cơm. 5. Mở chìa khóa
Chúng ta hãy xem xét các quá trình xảy ra trong mạch này khi chìa khóa được đóng và mở.
1. Đóng chìa khóa.
Trong mạch có cuộn dây mang dòng điện. Cho dòng điện ở vòng này chảy ngược chiều kim đồng hồ. Khi đó từ trường sẽ hướng lên trên (Hình 6).
Do đó, cuộn dây nằm trong không gian có từ trường của chính nó. Khi dòng điện tăng lên, cuộn dây sẽ nằm trong không gian có từ trường thay đổi của dòng điện của chính nó. Nếu dòng điện tăng thì từ thông do dòng điện này tạo ra cũng tăng. Như đã biết, với sự gia tăng từ thông xuyên qua mặt phẳng của mạch, một suất điện động cảm ứng sẽ xuất hiện trong mạch này và kết quả là một dòng điện cảm ứng. Theo định luật Lenz, dòng điện này sẽ có chiều sao cho ngăn cản từ trường của nó làm thay đổi từ thông xuyên qua mặt phẳng của mạch điện.
Đó là, đối với cái được xem xét trong Hình. 6 vòng, dòng điện cảm ứng phải được định hướng theo chiều kim đồng hồ (Hình 7), nhờ đó ngăn chặn được sự tăng dòng điện của chính vòng quay. Do đó, khi đóng chìa khóa, dòng điện trong mạch không tăng ngay lập tức do xuất hiện trong mạch này một dòng điện cảm ứng hãm, hướng theo chiều ngược lại.
2. Mở chìa khóa
Khi mở công tắc, dòng điện trong mạch giảm dẫn đến từ thông qua mặt phẳng cuộn dây giảm. Từ thông giảm sẽ dẫn đến xuất hiện suất điện động cảm ứng và dòng điện cảm ứng. Trong trường hợp này, dòng điện cảm ứng cùng chiều với dòng điện của cuộn dây. Điều này dẫn đến dòng điện nội tại giảm chậm hơn.
Phần kết luận: khi dòng điện trong một dây dẫn thay đổi, cảm ứng điện từ xảy ra trong cùng một dây dẫn, tạo ra một dòng điện cảm ứng có hướng sao cho ngăn chặn bất kỳ sự thay đổi nào đối với dòng điện của chính nó trong dây dẫn (Hình 8). Đây là bản chất của hiện tượng tự cảm ứng. Tự cảm ứng là trường hợp đặc biệt của cảm ứng điện từ.
Cơm. 8. Thời điểm đóng mở mạch điện
Công thức tìm cảm ứng từ của một dây dẫn thẳng có dòng điện:
cảm ứng từ ở đâu; - hằng số từ; - cường độ hiện tại; - khoảng cách từ dây dẫn đến điểm.
Dòng cảm ứng từ qua diện tích đó bằng:
diện tích bề mặt bị từ thông xuyên qua là bao nhiêu.
Như vậy, cường độ cảm ứng từ tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn.
Đối với một cuộn dây có số vòng dây và là chiều dài thì cảm ứng từ trường được xác định theo hệ thức sau:
Từ thông tạo bởi cuộn dây có số vòng N, bằng:
Thay công thức cảm ứng từ trường vào biểu thức này, chúng ta thu được:
Tỉ số giữa số vòng dây và chiều dài cuộn dây được biểu thị bằng số:
Chúng ta thu được biểu thức cuối cùng cho từ thông:
Từ mối quan hệ thu được, rõ ràng là giá trị từ thông phụ thuộc vào giá trị hiện tại và hình dạng của cuộn dây (bán kính, chiều dài, số vòng dây). Giá trị bằng được gọi là độ tự cảm:
Đơn vị của độ tự cảm là Henry:
Do đó, dòng cảm ứng từ gây ra bởi dòng điện trong cuộn dây bằng:
Xét công thức suất điện động cảm ứng, ta thấy suất điện động tự cảm bằng tích của tốc độ biến thiên của dòng điện và độ tự cảm, lấy dấu “-”:
Tự cảm ứng- đây là hiện tượng xuất hiện cảm ứng điện từ trong một dây dẫn khi cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn đó thay đổi.
Sức điện động tự cảm ứng tỉ lệ thuận với tốc độ biến thiên của dòng điện chạy qua dây dẫn, lấy dấu trừ. Hệ số tỷ lệ được gọi là độ tự cảm, phụ thuộc vào các thông số hình học của dây dẫn.
Một dây dẫn có độ tự cảm bằng 1 H nếu với tốc độ thay đổi của dòng điện trong dây dẫn bằng 1 A/s, xuất hiện một suất điện động tự cảm bằng 1 V trong dây dẫn này.
Mọi người gặp phải hiện tượng tự cảm mỗi ngày. Mỗi khi chúng ta bật hoặc tắt đèn, từ đó chúng ta đóng hoặc mở mạch điện, từ đó kích thích dòng điện cảm ứng. Đôi khi những dòng điện này có thể đạt giá trị cao đến mức có một tia lửa điện nhảy vào bên trong công tắc mà chúng ta có thể nhìn thấy.
Tài liệu tham khảo
- Myakishev G.Ya. Vật lý: Sách giáo khoa. cho lớp 11 giáo dục phổ thông các cơ quan. - M.: Giáo dục, 2010.
- Kasyanov V.A. Vật lý. Lớp 11: Giáo dục. cho giáo dục phổ thông các cơ quan. - M.: Bustard, 2005.
- Gendenstein L.E., Dick Yu.I., Vật lý 11. - M.: Mnemosyne.
- Cổng Internet Myshared.ru ().
- Cổng Internet Physics.ru ().
- Cổng thông tin Internet Festival.1september.ru ().
bài tập về nhà
- Câu hỏi cuối đoạn 15 (tr. 45) - Myakishev G.Ya. Vật lý 11 (xem danh sách đề nghị đọc)
- Độ tự cảm của dây dẫn nào là 1 Henry?