

39 SuÊt ®iÖn ®éng c¶m øng trong mét ®o¹n d©y dÉn chuyÓn ®éng
H×nh 39.1 ThÝ nghiÖm vÒ suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng trong mét ®o¹n d©y chuyÓn ®éng.
MN lµ ®o¹n d©y dÉn cøng, PN vµ QM lµ hai thanh ray dÉn ®iÖn ®Æt n»m ngang. Tõ trðêng ®Òu vµ hðíng tõ trªn xuèng dðíi.
H×nh 39.2 Quy t¾c bµn tay ph¶i.
1. SuÊt ®iÖn ®éng c¶m øng trong mét ®o¹n d©y dÉn chuyÓn ®éng trong tõ trðêng
XÐt mét m¹ch ®iÖn nhð trªn H×nh 39.1. Cho ®o¹n d©y dÉn MN chuyÓn ®éng vµ vÉn tiÕp xóc ®iÖn víi hai thanh ray, ta thÊy kim ®iÖn kÕ lÖch khái v¹ch sè 0. §iÒu ®ã chøng tá khi ®ã trong m¹ch xuÊt hiÖn suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng. Khi ®o¹n d©y MN dõng l¹i th× kim ®iÖn kÕ l¹i trë vÒ v¹ch sè 0.
Cã thÓ ®o¸n nhËn r»ng suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng trong m¹ch ®ang xÐt thùc chÊt chØ xuÊt hiÖn khi ®o¹n d©y MN chuyÓn ®éng. Nãi c¸ch kh¸c ®o¹n d©y MN chuyÓn ®éng ®ãng vai trß nhð mét nguån ®iÖn, cßn hai thanh ray chØ ®ãng vai trß c¸c d©y nèi t¹o thµnh m¹ch ®iÖn.
VËy, khi ®o¹n d©y MN chuyÓn ®éng c¾t c¸c ®ðêng søc tõ nhðng kh«ng nèi víi hai thanh ray, th× trong ®o¹n d©y ®ã vÉn xuÊt hiÖn suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng.
2.Quy t¾c bµn tay ph¶i
ëthÝ nghiÖm trªn, khi ®o¹n d©y MN chuyÓn ®éng vÒ bªn tr¸i th× dßng ®iÖn c¶m øng cã chiÒu MNPQM. Do ®ã nÕu coi ®o¹n d©y ®ã nhð mét nguån ®iÖn th× M lµ cùc ©m, cßn N lµ cùc dð¬ng. VËy ta cã thÓ ph¸t biÓu quy t¾c x¸c ®Þnh c¸c cùc cña nguån ®iÖn ®ã nhð sau, gäi lµ quy t¾c bµn tay ph¶i :
§Æt bµn tay ph¶i høng c¸c ®ðêng søc tõ, ngãn c¸i cho·i ra 90o hðíng theo chiÒu chuyÓn ®éng cña ®o¹n d©y, khi ®ã ®o¹n d©y dÉn ®ãng vai trß nhð mét nguån ®iÖn, chiÒu tõ cæ tay ®Õn bèn ngãn tay chØ chiÒu tõ cùc ©m sang cùc dð¬ng cña nguån ®iÖn ®ã (H×nh 39.2).
190

3. BiÓu thøc suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng trong ®o¹n d©y
Trðíc hÕt, ta t¹m thêi coi ®o¹n d©y chuyÓn ®éng vµ lu«n tiÕp xóc ®iÖn víi hai thanh ray nhð H×nh 39.1. Trong trðêng hîp ®ã, suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng xuÊt hiÖn trong m¹ch ®ðîc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc 38.2.
Nhðng nhð ta ®· nãi, suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng trong m¹ch ®ã chÝnh lµ suÊt ®iÖn ®éng trong ®o¹n d©y chuyÓn ®éng. V× vËy, ta suy ra suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng trong ®o¹n d©y chuyÓn ®éng cã ®é lín lµ :
|
e |
|
= |
ΔΦ |
|
|
(39.1) |
|
|
||||||
|
|
|
|||||
|
c |
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ë c«ng thøc nµy ΔΦ cã thÓ hiÓu lµ tõ th«ng ®ðîc |
|||||||
quÐt bëi ®o¹n d©y ®ã trong thêi gian |
t. |
Trong trðêng hîp ®¬n gi¶n, ch¼ng h¹n chuyÓn ®éng cña ®o¹n d©y MN trong thÝ nghiÖm H×nh 39.1 (v vµ B cïng vu«ng gãc víi MN, ®ång thêi v
vu«ng gãc víi B), th×
ΔΦ = B S = B(lv t)
trong ®ã l lµ ®é dµi vµ v lµ tèc ®é cña thanh MN.
Tõ ®ã ta rót ra c«ng thøc : |
|
ec = Blv |
(39.2) |
Ta còng cã thÓ rót ra c«ng thøc (39.2) b»ng c¸ch xÐt lùc t¸c dông lªn c¸c ªlectron trong thanh MN chuyÓn ®éng.
Trong ®o¹n d©y MN cã v« sè ªlectron tù do. Khi ®o¹n d©y chuyÓn ®éng th× c¸c ªlectron ®ã còng chuyÓn ®éng víi cïng vËn tèc v nhð ®o¹n d©y.
V× ªlectron mang ®iÖn tÝch ©m nªn theo quy t¾c bµn tay tr¸i, ta thÊy lùc Lo-ren-x¬ t¸c dông lªn ªlectron cã chiÒu N → M. Do ®ã, ®Çu M cña ®o¹n d©y thõa ªlectron, ®Çu N thiÕu ªlectron. Trong ®o¹n d©y MN xuÊt hiÖn ®iÖn trðêng E (H×nh 39.3). Ta gäi ®iÖn trðêng nµy lµ ®iÖn trðêng c¶m øng.
Lóc nµy ngoµi lùc Lo-ren-x¬ f , cßn cã lùc ®iÖn trðêng
c¶m øng F t¸c dông lªn ªlectron. Hai lùc nµy ngðîc chiÒu nhau. Sau kho¶ng thêi gian rÊt ng¾n, hai lùc nµy c©n b»ng nhau.
Tõ lóc ®ã ®iÖn trðêng c¶m øng gi÷ gi¸ trÞ æn ®Þnh.
Trong nhiÒu trðêng hîp ta cÇn ph¸t biÓu vÒ chiÒu dßng ®iÖn c¶m øng ®ðîc sinh ra trong ®o¹n d©y chuyÓn ®éng, nÕu ®o¹n d©y ®ã ®ðîc nèi thµnh m¹ch kÝn. Trong trðêng hîp ®ã ta còng cã thÓ dïng quy t¾c bµn tay ph¶i nãi trªn, bëi v× bªn trong nguån, chiÒu dßng ®iÖn lµ chiÒu tõ cùc ©m sang cùc dð¬ng. VËy quy t¾c cã thÓ ®ðîc ph¸t biÓu lµ :
§Æt bµn tay ph¶i høng c¸c ®ðêng søc tõ, ngãn c¸i cho·i ra 90o hðíng theo chiÒu chuyÓn ®éng cña ®o¹n d©y dÉn, khi ®ã chiÒu tõ cæ tay ®Õn bèn ngãn kia chØ chiÒu cña dßng ®iÖn c¶m øng trong ®o¹n d©y ®ã.
H×nh 39.3 §Ó gi¶i thÝch sù xuÊt hiÖn suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng trong ®o¹n d©y MN.
Khi ®o¹n d©y chuyÓn ®éng, c¸c ªlectron tù do chuyÓn ®éng vÒ mét ®Çu ®o¹n d©y lµm cho mét ®Çu tÝch ®iÖn ©m, ®Çu kia tÝch ®iÖn dð¬ng, trong ®o¹n d©y xuÊt hiÖn ®iÖn trðêng c¶m øng.
191

C1 Mét thanh dÉn ®iÖn MN chuyÓn ®éng däc theo ®ðêng søc cña tõ trðêng ®Òu nhð trªn H×nh 39.4 th× suÊt ®iÖn ®éng trong thanh b»ng bao nhiªu ?
H×nh 39.4
Gäi E lµ cðêng ®é ®iÖn trðêng c¶m øng khi ®· æn ®Þnh th× cã thÓ viÕt :
eE = eBv
e lµ ®é lín ®iÖn tÝch cña ªlectron.
Tõ ®ã ta rót ra :
E = Bv
Gäi l lµ chiÒu dµi cña ®o¹n d©y MN th× tõ biÓu thøc (4.4) ta cã thÓ viÕt :
U = El = lBv
Trong trðêng hîp m¹ch hë, ®é lín hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai cùc cña nguån ®iÖn b»ng ®é lín suÊt ®iÖn ®éng cña nguån. Tõ ®ã rót ra c«ng thøc (39.2).
Trong mét trðêng hîp riªng kh¸c, v vµ B cïng vu«ng gãc víi ®o¹n d©y, ®ång thêi v hîp víi B mét gãc θ th× cã thÓ chøng minh r»ng ®é lín cña suÊt ®iÖn ®éng trong ®o¹n d©y lµ :
ec |
= Blvsinθ |
(39.3) |
|
|
H×nh 39.5 Nguyªn t¾c cÊu t¹o cña m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu.
Ta ®· nãi ®o¹n d©y dÉn chuyÓn ®éng trong tõ trðêng ®ðîc coi nhð mét nguån ®iÖn. Khi ®ã lùc Lo-ren-x¬ t¸c dông lªn c¸c ªlectron ®ãng vai trß lùc l¹ t¹o thµnh dßng ®iÖn.
4.M¸y ph¸t ®iÖn
•M¸y ph¸t ®iÖn lµ mét øng dông quan träng vµ quen thuéc cña hiÖn tðîng c¶m øng ®iÖn tõ
trong c¸c ®o¹n d©y chuyÓn ®éng. Khi khung d©y quay, c¸c c¹nh AD, BC c¾t c¸c ®ðêng søc (H×nh 39.5). V× vËy trong c¸c ®o¹n d©y ®ã xuÊt hiÖn suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng.
Hai ®Çu khung d©y nèi víi hai vßng ®ång, hai vßng ®ång tiÕp xóc víi hai chæi quÐt Q. Mçi chæi quÐt lµ mét cùc cña m¸y ph¸t ®iÖn.
Dßng ®iÖn ®ða ra m¹ch ngoµi lµ dßng ®iÖn cã chiÒu thay ®æi theo thêi gian.
V× vËy m¸y ph¸t ®iÖn nãi trªn gäi lµ m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu.
192

• M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu cã cÊu t¹o nhð trªn H×nh 39.6. Khi khung quay, trong khung xuÊt hiÖn suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng. Hai b¸n khuyªn b»ng ®ång
tiÕp xóc víi hai chæi quÐt Q. Mçi chæi quÐt lµ mét cùc cña m¸y. Dßng ®iÖn ®ðîc ®ða ra m¹ch ngoµi cã
chiÒu kh«ng ®æi.
I
H×nh 39.6 Nguyªn t¾c cÊu t¹o cña m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu.
c©u hái
1.H·y thiÕt lËp biÓu thøc x¸c ®Þnh suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng trong ®o¹n d©y dÉn chuyÓn ®éng trong tõ trðêng.
2.H·y ph¸t biÓu quy t¾c bµn tay ph¶i.
3.H·y nªu nguyªn t¾c, cÊu t¹o vµ ho¹t ®éng cña m¸y ph¸t ®iÖn.
bµi tËp
1. Chän phð¬ng ¸n ®óng.
Thanh dÉn ®iÖn MN trªn H×nh 39.7 chuyÓn ®éng
A. theo chiÒu c (nghÜa lµ theo chiÒu ngãn c¸i cña bµn tay ph¶i cho·i ra 90o).
B. ngðîc chiÒu víi c.
C. theo chiÒu B .
D. ngðîc chiÒu B.
2. Mét thanh dÉn ®iÖn dµi 20 cm tÞnh tiÕn trong tõ trðêng ®Òu, c¶m øng tõ B = 5.10−4 T. Vect¬ vËn tèc cña thanh vu«ng
gãc víi vect¬ c¶m øng tõ vµ cã ®é lín b»ng 5 m/s. TÝnh suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng trong thanh.
3.Mét thanh dÉn ®iÖn dµi 20 cm ®ðîc nèi hai ®Çu cña nã víi hai ®Çu cña mét ®o¹n m¹ch ®iÖn cã ®iÖn trë 0,5 Ω. Cho thanh tÞnh tiÕn trong tõ trðêng ®Òu c¶m øng tõ B = 0,08 T víi tèc ®é 7 m/s.
Hái sè chØ cña ampe kÕ ®Æt trong m¹ch ®iÖn ®ã lµ bao nhiªu ? Cho biÕt vect¬ vËn tèc cña thanh vu«ng gãc víi c¸c ®ðêng søc tõ vµ ®iÖn trë cña thanh rÊt nhá.
4.Mét thanh dÉn ®iÖn tÞnh tiÕn trong tõ trðêng ®Òu, c¶m øng tõ b»ng 0,4 T. Vect¬ vËn tèc cña thanh hîp víi ®ðêng søc tõ mét gãc 30o. Thanh dµi 40 cm. Mét v«n kÕ nèi víi hai ®Çu thanh chØ 0,2 V.
TÝnh tèc ®é cña thanh.
193

40 Dßng ®iÖn Fu-c«
H×nh 40.1 ThÝ nghiÖm vÒ dßng ®iÖn Fu-c«.
K lµ tÊm kim lo¹i liÒn khèi ®ðîc treo vµo thanh T. Cho K dao ®éng trong tõ trðêng gi÷a hai cùc cña nam ch©m th× nã sÏ dõng l¹i kh¸ nhanh.
H×nh 40.2 Cho tÊm kim lo¹i cã r·nh xÎ dao ®éng gi÷a hai cùc cña nam ch©m, nã sÏ dao ®éng ®ðîc l©u h¬n.
Trðíc ®©y, ta míi chØ nãi ®Õn dßng ®iÖn c¶m øng ®ðîc sinh ra trong c¸c d©y dÉn. Trong bµi nµy ta sÏ nãi vÒ dßng ®iÖn c¶m øng ®ðîc sinh ra trong vËt dÉn d¹ng khèi.
1.Dßng ®iÖn Fu-c«
a)ThÝ nghiÖm
Bè trÝ thÝ nghiÖm nhð ë H×nh 40.1.
Cho tÊm kim lo¹i (®ång hay nh«m) dao ®éng trong tõ trðêng cña nam ch©m. Ta thÊy tÊm kim lo¹i chØ dao ®éng trong kho¶ng thêi gian ng¾n råi dõng l¹i.
b) Gi¶i thÝch
Khi tÊm kim lo¹i dao ®éng, nã c¾t c¸c ®ðêng søc tõ cña nam ch©m. Do ®ã trong tÊm kim lo¹i sinh ra dßng ®iÖn c¶m øng.
Theo ®Þnh luËt Len-x¬, dßng ®iÖn c¶m øng trong tÊm kim lo¹i cã t¸c dông ng¨n c¶n sù chuyÓn ®éng cña chÝnh tÊm kim lo¹i ®ã. V× vËy tÊm kim lo¹i dõng l¹i nhanh chãng.
Mét khèi vËt dÉn ®Æt trong tõ trðêng biÕn ®æi theo thêi gian, th× trong khèi vËt dÉn ®ã còng sinh ra dßng ®iÖn c¶m øng. §ã lµ trðêng hîp dßng ®iÖn c¶m øng trong lâi cña m¸y biÕn thÕ.
Ta gäi dßng ®iÖn c¶m øng ®ðîc sinh ra ë trong khèi vËt dÉn khi vËt dÉn chuyÓn ®éng trong tõ trðêng hay ®ðîc ®Æt trong tõ trðêng biÕn ®æi theo thêi gian lµ dßng ®iÖn Fu-c«.
§Æc tÝnh chung cña c¸c dßng ®iÖn Fu-c« lµ tÝnh chÊt xo¸y. Nãi c¸ch kh¸c, c¸c ®ðêng dßng cña dßng Fu-c« lµ c¸c ®ðêng cong kÝn trong khèi vËt dÉn. Thay tÊm kim lo¹i liÒn khèi trong thÝ nghiÖm H×nh 40.1 b»ng tÊm kim lo¹i cã r·nh xÎ nhð H×nh 40.2, th× thÊy
194

tÊm kim lo¹i nµy dao ®éng l©u h¬n, v× khi ®ã ®iÖn trë cña tÊm kim lo¹i ®èi víi dßng Fu-c« t¨ng, lµm cho cðêng ®é dßng Fu-c« gi¶m.
2. T¸c dông cña dßng ®iÖn Fu-c«
Trong mét sè trðêng hîp, dßng ®iÖn Fu-c« lµ cÇn thiÕt vµ cã Ých, trong mét sè trðêng hîp kh¸c dßng ®iÖn Fu-c« l¹i cã h¹i.
a) Mét vµi vÝ dô øng dông dßng Fu-c«
T¸c dông g©y ra lùc h·m cña dßng Fu-c« trong mét sè trðêng hîp lµ cÇn thiÕt. Ngðêi ta lîi dông t¸c dông nµy ®Ó h·m chuyÓn ®éng, nhÊt lµ chuyÓn ®éng quay cña mét bé phËn nµo ®ã trong mét sè thiÕt bÞ m¸y mãc hay dông cô. Ch¼ng h¹n khi ta c©n mét vËt b»ng c©n nh¹y, thðêng lµ kim cña c©n dao ®éng kh¸ l©u. §Ó tr¸nh t×nh tr¹ng ®ã, ngðêi ta cho kim dao ®éng gi÷a hai cùc cña mét nam ch©m, dao ®éng cña kim sÏ t¾t kh¸ nhanh.
Ngðêi ta còng sö dông t¸c dông h·m cña dßng Fu-c« trong phanh ®iÖn tõ ë c¸c xe cã t¶i träng lín.
C«ng t¬ ®iÖn dïng trong gia ®×nh lµ mét dông cô ®iÖn quen thuéc, trong ®ã dßng Fu-c« cã vai trß cÇn thiÕt. Khi dßng ®iÖn qua cuén d©y trong c«ng t¬, nã sÏ sinh ra momen lµm cho ®Üa kim lo¹i cña c«ng t¬ quay. §Üa kim lo¹i ®Æt gi÷a hai cùc cña mét nam ch©m h×nh ch÷ U (H×nh 40.3). Khi ®Üa kim lo¹i quay, sÏ sinh ra dßng ®iÖn Fu-c« trong ®Üa. Dßng ®iÖn Fu-c« g©y ra momen c¶n t¸c dông lªn ®Üa. Khi c©n b»ng gi÷a momen quay vµ momen c¶n, th× ®Üa quay ®Òu. Khi ng¾t dßng ®iÖn, mÆc dï kh«ng cßn momen quay t¸c dông lªn ®Üa, nhðng ®Üa vÉn tiÕp tôc quay v× qu¸n tÝnh. Khi ®ã dßng ®iÖn Fu-c« cã t¸c dông lµm cho ®Üa ngõng quay mét c¸ch nhanh chãng.
b) Mét vµi vÝ dô vÒ trðêng hîp dßng Fu-c« cã h¹i
NhiÒu thiÕt bÞ ®iÖn cã cÊu t¹o dðíi d¹ng mét lâi s¾t ®Æt trong mét èng d©y cã dßng ®iÖn xoay chiÒu
H×nh 40.3 §Üa kim lo¹i trong c«ng t¬ ®iÖn quay gi÷a hai cùc mét nam ch©m h×nh ch÷ U.
195

H×nh 40.4 Lâi cña m¸y biÕn thÕ gåm nh÷ng l¸ thÐp silic ghÐp víi nhau.
c©u hái
ch¹y qua. Lâi s¾t nµy cã t¸c dông t¨ng cðêng tõ trðêng. Dßng ®iÖn trong èng d©y biÕn ®æi theo thêi gian nªn trong lâi s¾t xuÊt hiÖn dßng ®iÖn Fu-c«. Sù xuÊt hiÖn dßng ®iÖn Fu-c« trong trðêng hîp nµy lµ cã h¹i. Thø nhÊt lµ nhiÖt to¶ ra do dßng Fu-c« sÏ lµm cho lâi s¾t bÞ nãng cã thÓ lµm háng m¸y. Thø hai lµ dßng Fu-c« lu«n lu«n cã xu hðíng chèng l¹i nguyªn nh©n ®· g©y ra nã. Trong trðêng hîp ®éng c¬ ®iÖn, nã chèng l¹i sù quay cña ®éng c¬. Do ®ã, nã lµm gi¶m c«ng suÊt cña ®éng c¬.
§Ó gi¶m t¸c dông cã h¹i cña dßng Fu-c«, ngðêi ta kh«ng dïng lâi s¾t dðíi d¹ng khèi liÒn, mµ dïng nh÷ng l¸ thÐp silic máng cã phñ líp s¬n c¸ch ®iÖn ghÐp s¸t víi nhau (H×nh 40.4). Ngoµi ra, nh÷ng l¸ máng nµy l¹i ®ðîc ®Æt song song víi ®ðêng søc tõ. Lµm nhð vËy ®iÖn trë cña lâi s¾t ®èi víi dßng Fu-c« t¨ng lªn. B»ng c¸ch ®ã, tuy ta kh«ng khö ®ðîc triÖt ®Ó dßng Fu-c«, nhðng còng lµm gi¶m cðêng ®é cña nã mét c¸ch ®¸ng kÓ.
1.H·y nªu mét vµi vÝ dô trong ®ã cã dßng ®iÖn Fu-c« xuÊt hiÖn.
2.KÓ thªm mét vµi øng dông cña dßng ®iÖn Fu-c«.
3.KÓ thªm mét vµi trðêng hîp dßng ®iÖn Fu-c« cã h¹i. Trong nh÷ng trðêng hîp ®ã ngðêi ta kh¾c phôc b»ng c¸ch nµo ?
bµi tËp
1.Chän ph¸t biÓu sai.
A.Mét tÊm kim lo¹i dao ®éng gi÷a hai cùc mét nam ch©m th× trong tÊm kim lo¹i xuÊt hiÖn dßng ®iÖn Fu-c«.
B.HiÖn tðîng xuÊt hiÖn dßng ®iÖn Fu-c« thùc chÊt lµ hiÖn tðîng c¶m øng ®iÖn tõ.
C.Mét tÊm kim lo¹i nèi víi hai cùc mét nguån ®iÖn th× trong tÊm kim lo¹i xuÊt hiÖn dßng ®iÖn Fu-c«.
D.Dßng ®iÖn Fu-c« trong lâi s¾t cña m¸y biÕn thÕ lµ dßng ®iÖn cã h¹i.
196

41 HiÖn tðîng tù c¶m
1.HiÖn tðîng tù c¶m
a)ThÝ nghiÖm 1
Bè trÝ thÝ nghiÖm nhð s¬ ®å ë H×nh 41.1.
Khi ®ãng c«ng t¾c K ta nhËn thÊy bãng ®Ìn §1 s¸ng lªn ngay, cßn bãng ®Ìn §2 s¸ng lªn tõ tõ mÆc dï ®iÖn trë thuÇn cña hai nh¸nh gièng nhau.
HiÖn tðîng trªn cã thÓ gi¶i thÝch nhð sau. Khi ®ãng c«ng t¾c, dßng ®iÖn trong c¶ hai nh¸nh ®Òu t¨ng (lóc ®Çu i = 0, sau ®ã i ≠ 0). Riªng trong nh¸nh (2) dßng ®iÖn t¨ng lµm cho tõ th«ng qua èng d©y biÕn ®æi, v× vËy xuÊt hiÖn dßng ®iÖn c¶m øng trong èng d©y. Dßng ®iÖn c¶m øng cã t¸c dông chèng l¹i nguyªn nh©n ®· g©y ra nã, nªn dßng ®iÖn trong nh¸nh (2) kh«ng t¨ng lªn nhanh chãng. V× vËy bãng ®Ìn §2 s¸ng lªn tõ tõ.
b) ThÝ nghiÖm 2
Bè trÝ thÝ nghiÖm nhð s¬ ®å ë H×nh 41.2.
Ng¾t c«ng t¾c K. Ta nhËn thÊy bãng ®Ìn kh«ng t¾t ngay mµ loÐ s¸ng lªn råi sau ®ã míi t¾t.
HiÖn tðîng trªn cã thÓ gi¶i thÝch nhð sau : Khi c«ng t¾c ng¾t, dßng ®iÖn trong m¹ch gi¶m, lµm cho tõ th«ng qua èng d©y biÕn ®æi. V× vËy trong èng d©y còng xuÊt hiÖn dßng ®iÖn c¶m øng. Theo ®Þnh luËt Len-x¬ th× dßng ®iÖn c¶m øng cïng chiÒu víi dßng ®iÖn trong m¹ch do nguån g©y ra, dßng ®iÖn nµy ®i qua bãng ®Ìn. KÕt qu¶ lµ bãng ®Ìn loÐ s¸ng lªn råi sau ®ã míi t¾t.
C¸c hiÖn tðîng trªn ®©y ®Òu lµ c¸c hiÖn tðîng c¶m øng ®iÖn tõ. Nhðng nguyªn nh©n dÉn ®Õn c¸c hiÖn tðîng ®ã l¹i chÝnh lµ sù biÕn ®æi cña dßng ®iÖn trong m¹ch ta ®ang kh¶o s¸t.
H×nh 41.1 ThÝ nghiÖm vÒ hiÖn tðîng tù c¶m khi ®ãng m¹ch.
Hai bãng ®Ìn §1 vµ §2 trong hai
nh¸nh lµ gièng nhau. Chän ®iÖn trë R ë nh¸nh (1) b»ng ®iÖn trë thuÇn cña cuén d©y cã lâi s¾t ë nh¸nh (2).
C1 Sau khi ®ãng kho¸ K Ýt l©u, ®é s¸ng hai bãng ®Ìn §1 vµ §2 trªn H×nh 41.1 cã gièng nhau kh«ng ? Gi¶i thÝch t¹i sao ?
H×nh 41.2 ThÝ nghiÖm vÒ hiÖn tðîng tù c¶m khi ng¾t m¹ch.
197

C2 H·y thµnh lËp c«ng thøc (41.2). Hðíng dÉn. Sö dông c¸c c«ng thøc (41.1) vµ (29.3).
C3 Cã thÓ ¸p dông c«ng thøc
(41.2) cho èng d©y ë H×nh 41.3a, hay èng d©y ë H×nh 41.3b, hoÆc c¶ hai èng d©y ®ðîc kh«ng ?
H×nh 41.3 Cuén d©y.
a)Kh«ng cã lâi s¾t.
b)Cã lâi s¾t.
HiÖn tðîng c¶m øng ®iÖn tõ trong mét m¹ch ®iÖn do chÝnh sù biÕn ®æi cña dßng ®iÖn trong m¹ch ®ã g©y ra gäi lµ hiÖn tðîng tù c¶m.
HiÖn tðîng tù c¶m trong thÝ nghiÖm 1 lµ hiÖn tðîng tù c¶m khi ®ãng m¹ch, cßn trong thÝ nghiÖm 2 lµ hiÖn tðîng tù c¶m khi ng¾t m¹ch.
2.SuÊt ®iÖn ®éng tù c¶m
a)HÖ sè tù c¶m
SuÊt ®iÖn ®éng xuÊt hiÖn do hiÖn tðîng tù c¶m gäi lµ suÊt ®iÖn ®éng tù c¶m. §Ó thµnh lËp c«ng thøc tÝnh suÊt ®iÖn ®éng tù c¶m, ta cÇn thµnh lËp c«ng thøc tÝnh tõ th«ng Φ cña tõ trðêng do dßng ®iÖn g©y ra trong m¹ch.
XÐt mét m¹ch ®iÖn cã dßng ®iÖn i ch¹y qua. Tõ th«ng qua diÖn tÝch cña m¹ch tØ lÖ víi tõ trðêng do dßng ®iÖn sinh ra. Tõ trðêng nµy l¹i tØ lÖ víi cðêng ®é dßng ®iÖn. VËy tõ th«ng qua diÖn tÝch giíi h¹n bëi m¹ch ®iÖn tØ lÖ víi cðêng
®é dßng ®iÖn trong m¹ch ®ã : |
|
|||
|
Φ = Li |
|
|
(41.1) |
Tõ (41.1) suy ra : L = |
Φ |
(41.1a) |
||
|
|
|
i |
|
HÖ sè tØ lÖ L trong c«ng thøc (41.1a) gäi lµ hÖ sè tù c¶m (hay ®é tù c¶m) cña m¹ch ®iÖn.
Trong hÖ SI, ®¬n vÞ cña hÖ sè tù c¶m lµ henri, kÝ hiÖu lµ H.
BiÓu thøc tÝnh hÖ sè tù c¶m cña mét èng d©y
dµi ®Æt trong kh«ng khÝ lµ : |
|
L = 4π.10−7n2V |
(41.2) |
trong ®ã n lµ sè vßng d©y trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi cña èng, V lµ thÓ tÝch cña èng.
b) SuÊt ®iÖn ®éng tù c¶m
SuÊt ®iÖn ®éng ®ðîc sinh ra do hiÖn tðîng tù c¶m gäi lµ suÊt ®iÖn ®éng tù c¶m.
HÖ sè tù c¶m cña mét m¹ch ®iÖn (kh«ng cã lâi s¾t tõ) lµ ®¹i lðîng kh«ng ®æi. Do ®ã, cã thÓ viÕt
ΔΦ = L i
198

Thay biÓu thøc võa viÕt vµo (38.2), ta suy ra c«ng thøc x¸c ®Þnh suÊt ®iÖn ®éng tù c¶m sau :
e = −L i |
(41.3) |
tc t
c©u hái
1.H·y nªu mét vµi vÝ dô vÒ hiÖn tðîng tù c¶m.
2.H·y nªu c«ng thøc ®Þnh nghÜa hÖ sè tù c¶m (®é tù c¶m).
3.H·y viÕt biÓu thøc x¸c ®Þnh suÊt ®iÖn ®éng tù c¶m.
4.H·y viÕt biÓu thøc tÝnh hÖ sè tù c¶m cña èng d©y dµi.
bµi tËp |
|
|
Chän phð¬ng ¸n ®óng. |
|
|
1. Sù biÕn ®æi cña dßng ®iÖn trong mét m¹ch ®iÖn theo thêi gian |
|
|
®ðîc cho trªn H×nh 41.4. Gäi suÊt ®iÖn ®éng tù c¶m trong |
|
|
kho¶ng thêi gian tõ 0 s ®Õn 1 s lµ e1, tõ 1 s ®Õn 3 s lµ e2. |
|
|
Ta cã : |
|
|
A. e1 = e2 . |
B. e1 = 2e2 . |
|
C. e1 = 3e2 . |
1 |
H×nh 41.4 |
D. e1 = 2 e2 . |
|
2.TÝnh hÖ sè tù c¶m cña mét èng d©y dµi 50 cm, diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña èng lµ 10 cm2. Cho biÕt èng d©y cã 1000 vßng d©y.
3.Mét èng d©y dµi ®ðîc quÊn víi mËt ®é 2000 vßng/m. èng cã thÓ tÝch 500 cm3. èng d©y ®ðîc m¾c vµo mét m¹ch ®iÖn. Sau khi ®ãng c«ng t¾c, dßng ®iÖn trong èng biÕn ®æi theo thêi gian nhð ®å thÞ trªn H×nh 41.5. Lóc ®ãng c«ng t¾c øng víi thêi ®iÓm t = 0. TÝnh suÊt ®iÖn ®éng tù c¶m trong èng :
a)Tõ sau khi ®ãng c«ng t¾c ®Õn thêi ®iÓm t = 0,05 s.
b)Tõ thêi ®iÓm t = 0,05 s vÒ sau.
H×nh 41.5 |
199