Hiện tượng tự cảm | Vật Lý Đại Cương

Ta hiểu được, xung xung quanh loại năng lượng điện với kể từ ngôi trường. Khi loại năng lượng điện I chạy vô một mạch kín thì với kể từ thông  \( {{\Phi }_{m}} \) vì thế chủ yếu kể từ ngôi trường của loại năng lượng điện này gởi qua quýt diện tích S của mạch kín bại liệt. Nếu độ mạnh loại năng lượng điện vô mạch trở thành thiên thì kể từ trải qua mạch cũng trở thành thiên và vô mạch tiếp tục xuất hiện tại suất năng lượng điện động chạm màn hình. Ta gọi này là hiện tượng lạ tự động cảm.

Vậy, hiện tượng lạ tự động cảm là hiện tượng lạ xuất hiện tại suất năng lượng điện động chạm màn hình vô một mạch năng lượng điện kín, vì thế chính vì sự trở thành thiên của loại năng lượng điện vô mạch kín bại liệt tạo ra. Suất năng lượng điện động chạm màn hình trong  tình huống này được gọi là suất năng lượng điện động tự động cảm.

Hiện tượng tự động cảm đó là một tình huống riêng rẽ của hiện tượng lạ chạm màn hình năng lượng điện kể từ, vì thế nó tuân theo gót những quyết định luật tổng quát mắng về chạm màn hình năng lượng điện kể từ. Cụ thể, chiều của loại năng lượng điện chạm màn hình vô mạch, gọi là loại năng lượng điện tự động cảm, tuân theo gót quyết định luật Lenz, tức thị nó luôn luôn với Xu thế thực hiện mang đến loại năng lượng điện vô mạch đạt hiện trạng ổn định quyết định. Suất năng lượng điện động tự động cảm được xem vì như thế công thức của quyết định luật chạm màn hình năng lượng điện kể từ (5.1).

Vì kể từ thông  \( {{\Phi }_{m}} \) tỉ lệ thành phần với chạm màn hình kể từ B, chạm màn hình kể từ B lại tỉ lệ thành phần với độ mạnh loại năng lượng điện vô mạch. Từ bại liệt suy đi ra, kể từ thông  \( {{\Phi }_{m}} \) cần tỉ lệ thành phần thuận với độ mạnh loại năng lượng điện vô mạch. Ta viết:  \( {{\Phi }_{m}}=LI  \)         (5.12), vô bại liệt, L là thông số tỉ lệ thành phần, được gọi là thông số tự động cảm hoặc phỏng tự động cảm của mạch năng lượng điện.

Thay (5.12) vô (5.1), tao với suất năng lượng điện động tự động cảm:  \( {{\xi }_{tc}}=-\frac{d{{\Phi }_{m}}}{dt}=-\frac{d\left( LI \right)}{dt} \)       (5.13)

Đối với cùng một mạch năng lượng điện mang đến trước, phỏng tự động cảm L tùy theo hình dạng, cấu trúc của mạch và đặc điểm của môi trường xung quanh xung quanh mạch năng lượng điện. Nếu môi trường xung quanh chứa chấp mạch năng lượng điện không tồn tại tính Fe kể từ thì L ko tùy theo độ mạnh loại năng lượng điện I. Khi bại liệt, tao có:  \( {{\xi }_{tc}}=-L\frac{dI}{dt} \)          (5.14)

Từ (5.14) suy đi ra, nếu như L càng rộng lớn thì  \( {{\xi }_{tc}} \) càng rộng lớn và mạch với tài năng ngăn chặn sự trở thành thiên của loại năng lượng điện vô mạch rộng lớn, hoặc thưa cách thứ hai, quán tín của mạch càng rộng lớn.

Vậy, phỏng tự động cảm của một mạch năng lượng điện là đại lượng đặc thù mang đến nấc quán tính chủ quan của mạch so với sự trở thành group của loại năng lượng điện vô mạch, với trị số vì như thế kể từ thông vì thế chủ yếu loại năng lượng điện vô mạch vì như thế qua quýt diện tích S của mạch Lúc loại năng lượng điện vô mạch với độ mạnh vì như thế 1A.

Trong hệ SI, đơn vị chức năng đo phỏng tự động cảm là henry (H). Ta có:  \( 1\text{ }H=\frac{1\text{ }Wb}{1\text{ }A} \).

Xét ống chạc solenoid. Từ ngôi trường vô ống chạc là đều, với lối mức độ kể từ tuy nhiên song với trục ống chạc và kích cỡ chạm màn hình kể từ là  \( B={{\mu }_{0}}\mu nI  \). Nếu gọi S là diện tích S một vòng chạc thì kể từ thông gởi qua quýt cả ống chạc là:

 \( {{\Phi }_{m}}=NBS=N{{\mu }_{0}}\mu nIS=N{{\mu }_{0}}\mu \frac{N}{\ell }IS={{\mu }_{0}}\mu \frac{{{N}^{2}}}{\ell }IS  \)       (5.15)

So sánh (5.15) với (5.12), suy đi ra độ tự cảm của ống dây solenoid là:  \( L=\frac{{{\Phi }_{m}}}{I}=\frac{{{\mu }_{0}}\mu {{N}^{2}}S}{\ell } \)     (5.16)

Trong đó  \( \ell  \) là chiều nhiều năm ống chạc, N là số vòng chạc quấn bên trên ống chạc, S là thiết diện ngang của ống chạc,  \( {{\mu }_{0}} \) là hằng số kể từ và  \( \mu  \) là phỏng kể từ thẩm của môi trường xung quanh trong thâm tâm ống chạc.

Nhận Dạy Kèm Vật Lý Đại Cương Online qua quýt phần mềm Zoom, Google Meet,...

Hiện tượng tự động cảm không những xẩy ra vô một mạch năng lượng điện kín mà còn phải xẩy ra tức thì trong thâm tâm một vật dẫn với loại năng lượng điện chuyển đổi chạy qua quýt. Chẳng hạn, so với loại năng lượng điện cao tần chạy vô chạc dẫn thì tỷ lệ loại năng lượng điện ở mặt phẳng ngoài chạc dẫn là rất rộng lớn, còn vô lõi chạc dẫn, tỷ lệ loại năng lượng điện là vô cùng nhỏ. Hiệu ứng này được gọi là cảm giác mặt phẳng hoặc cảm giác domain authority.

Để chứng minh điều này, tao xét loại năng lượng điện cao tần I chạy vô một chạc dẫn hình trụ. Giả sử loại năng lượng điện đang sẵn có chiều kể từ bên dưới lên bên trên như hình (5.13). Dòng năng lượng điện này sinh đi ra trong thâm tâm chạc dẫn một kể từ trường  \( \overrightarrow{B} \) với những lối chạm màn hình kể từ là những lối tròn xoe ở trong những mặt mày phẳng lặng vuông góc với trục của chạc dẫn, với chiều tuân theo gót quy tắc cầm tay cần.

Xét một diện tích S S bất kì chứa chấp trục đối xứng của chạc dẫn thì kể từ thông gởi qua quýt diện tích S này luôn luôn trở thành thiên. Kết trái khoáy vô diện tích S S xuất hiện tại những loại năng lượng điện tự động cảm I_tc kín như loại (C).

Trong ¼ chu kỳ luân hồi đầu, độ mạnh loại năng lượng điện I đang được tăng dần dần, kể từ trải qua S cũng tăng dần dần. Theo quyết định luật Lenz, loại năng lượng điện tự động cảm cần với chiều như tế bào miêu tả bên trên hình 5.13a. Ta thấy, ở phía mặt phẳng ngoài của chạc dẫn, loại I_tc nằm trong chiều với loại I nên loại năng lượng điện bên trên phía ở mặt ngoài được tăng mạnh, thực hiện tỷ lệ loại năng lượng điện ở mặt phẳng chạc dẫn tăng lên; còn ở phía trục chạc dẫn, loại I_tc trái hướng loại I nên loại năng lượng điện bên trên phía vô lõi bị suy hạn chế, thực hiện tỷ lệ loại năng lượng điện ở lõi chạc dẫn hạn chế.

Xem thêm: Vé máy bay Nha Trang Hà Nội giá rẻ | Trip.com

Trong ¼ chu kỳ luân hồi tiếp theo sau, độ mạnh loại năng lượng điện I đang được hạn chế dần dần, kể từ trải qua S cũng hạn chế dần dần, loại năng lượng điện tự động cảm cần với chiều như tế bào miêu tả bên trên hình 5.13b. Ta thấy, ở phía mặt phẳng ngoài của chạc dẫn, loại I_tc trái hướng với loại I thực hiện mang đến tỷ lệ loại năng lượng điện ở mặt phẳng chạc dẫn hạn chế nhanh; còn ở phía trục chạc dẫn, loại Itc nằm trong chiều loại I thực hiện mang đến tỷ lệ loại năng lượng điện ở lõi chạc dẫn hạn chế lờ đờ.

Lập luận tương tự động so với nửa chu kỳ luân hồi còn sót lại, Lúc chiều của loại năng lượng điện kể từ bên trên xuống bên dưới, tao cũng có thể có thành quả tương tự động như bên trên.

Đồ thị hình 5.14 màn trình diễn sự trở thành thiên tỷ lệ loại năng lượng điện vô một chu kỳ luân hồi bên trên những điểm ngay sát vô lõi và và những điểm ngay sát mặt phẳng chạc dẫn. Theo bại liệt đã cho chúng ta thấy, bên trên mặt phẳng, tỷ lệ loại với biên phỏng rất rộng lớn, còn bên trên lõi, tỷ lệ loại với biên phỏng vô cùng nhỏ.

Vậy, loại năng lượng điện cao tần chỉ triệu tập ở mặt phẳng ngoài của chạc dẫn, còn ở đoạn lõi tỷ lệ loại năng lượng điện càng hạn chế Lúc tần số của loại năng lượng điện càng tốt. Lí thuyết và thực nghiệm tiếp tục chứng minh rằng, với tần số loại năng lượng điện là 1000 Hz thì loại năng lượng điện chỉ chạy ở một tờ mặt phẳng dày 2 mm; còn so với loại năng lượng điện 100000 Hz thì loại năng lượng điện chỉ chạy ở một tờ mặt phẳng dày 0,2 milimet. Chính nên là, người tao thông thường người sử dụng những chạc dẫn trống rỗng nhằm vận chuyển những loại năng lượng điện cao tần, nhằm mục đích tiết kiệm chi phí vật tư.

Một phần mềm của cảm giác mặt phẳng là để tôi  sắt kẽm kim loại ở lớp mặt phẳng. Trong nhiều những cụ thể máy yên cầu lớp mặt phẳng cần cứng nhằm hạn chế phỏng trau hao mòn, tuy nhiên phía bên trong cần có tính mềm phù hợp nhằm không trở nên gãy, nút. Muốn vậy, người tao mang đến loại năng lượng điện cao tần chạy qua quýt cuộn chạc phía bên trong với cụ thể cần thiết tôi. Khi bại liệt, vô cụ thể máy sinh đi ra những loại năng lượng điện chạm màn hình với tần số chuyển đổi cao. Do cảm giác mặt phẳng, những loại năng lượng điện chạm màn hình này chỉ phân bổ ở lớp ở mặt ngoài của cụ thể cần thiết tôi, thực hiện lớp này rét đỏ lòe lên tới nấc quan trọng. Khi bại liệt người tao nhúng cụ thể bại liệt vô nước tôi và vì vậy được một tờ mặt phẳng ngoài cứng, còn phía bên trong thì vẫn mềm.

Câu 1. Một ống chạc solenoid với chiều nhiều năm 50 centimet, 2 lần bán kính 5 centimet, bao gồm 2000 vòng chạc đồng thiết diện 0,5 mm². Độ kể từ thẩm của môi trường xung quanh vô ống chạc là \( \mu =50 \). Điện trở suất của đồng là  \( \rho =1,{{6.10}^{-8}}\text{ }\Omega m  \).

a) Tính năng lượng điện trở và thông số tự động cảm của ống chạc.

b) Ống chạc được vướng vô mối cung cấp năng lượng điện một chiều như hình 5.12. trước hết, khóa K ở địa điểm (1), vô mạch với loại năng lượng điện ổn định quyết định với độ mạnh I_O. Sau bại liệt đem khóa K lịch sự địa điểm (2). Hỏi sau bao lâu kể từ lúc đem, độ mạnh loại năng lượng điện vô ống chạc hạn chế còn 50%.

Hướng dẫn giải:

a) Điện trở của ống dây: \( R=\rho \frac{\ell }{{{S}_{0}}}=\rho \frac{N\pi d}{{{S}_{0}}}=1,{{6.10}^{-8}}.\frac{2000.3,14.0,02}{0,{{5.10}^{-6}}}=4\text{ }\Omega \)

Hệ số tự động cảm của ống dây:  \( L=\frac{{{\mu }_{0}}\mu {{N}^{2}}S}{{{\ell }’}}=\frac{{{\mu }_{0}}\mu {{N}^{2}}\pi {{d}^{2}}}{4{\ell }’}=\frac{50.4\pi {{.10}^{-7.}}{{2000}^{2}}.\pi .0,{{02}^{2}}}{4.0,5}=0,16\text{ }H  \)

b) Khi đem khóa K lịch sự địa điểm (2) thì loại năng lượng điện vô mạch hạn chế đột ngột, cuộn chạc đột biến đi ra suất năng lượng điện động chạm màn hình \xi =-L\frac{dI}{dt}, giữ lại loại năng lượng điện vô một khoảng chừng thời hạn nữa. sát dụng quyết định luật Kirchhofff, tao có:

 \( \xi +IR=0\Leftrightarrow -L\frac{dI}{dt}+IR=0\Leftrightarrow \frac{dI}{I}=\frac{R}{L}dt  \)

Lấy tích phân nhị vế: \(\int\limits_{{{I}_{0}}}^{I}{\frac{dI}{dt}}=-\frac{R}{L}\int\limits_{0}^{t}{dt}\), tao được: \(I={{I}_{0}}{{e}^{-\frac{R}{L}t}}\) , vô bại liệt I₀ là độ mạnh loại năng lượng điện khi lúc đầu, I là độ mạnh loại năng lượng điện vô mạch ở thời khắc t. Để loại năng lượng điện hạn chế 50% thì:

 \( \frac{I}{{{I}_{0}}}={{e}^{-\frac{R}{L}t}}=\frac{1}{2}\Rightarrow \frac{R}{L}t=\ln 2 \)  \( \Rightarrow t=\frac{L}{R}.\ln 2=\frac{0,16}{4}.\ln 2=0,028\text{ }s  \)

Xem thêm: Sau khi bán cổ phiếu thì bao lâu tiền sẽ về tài khoản?

Vậy, sau 0,028 s kể từ lúc đem khóa K lịch sự địa điểm (2) thì độ mạnh loại năng lượng điện vô mạch hạn chế còn 50%.