30 Bài tập về hiện tượng tự cảm (2024) có đáp án chi tiết nhất

Bài tập về hiện tượng tự cảm

I. Lý thuyết

1. Hiện tượng tự cảm: Là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch kín.

2. Mối liên hệ giữa từ thông và dòng điện:

    + Cảm ứng từ B trong ống dây: 

    + Từ thông tự cảm qua ống dây:

(B→ vuông góc với mỗi mặt của vòng dây)

    + Đặt (Với L là độ tự cảm – hệ số tự cảm của ống dây, đơn vị là henri - H)

Chú ý:

 ⇒ L = 4π.10^-7.n².V

    Với n là mật độ vòng dây: 

    V là thể tích ống dây: V = lS (l là chiều dài ống dây và S là tiết diện ngang của ống dây)

    Suất điện động tự cảm:

Kết luận: Suất điện động tự cảm xuất hiện trong hiện tượng tự cảm và có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của dòng điện trong mạch.

Năng lượng từ trường sinh ra bên trong ống dây: 

Cảm ứng từ B trong ống dây: 

Độ tự cảm: 

II. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Một ống dây có chiều dài 1,5m gồm 1200 vòng dây, ống dây có đường kính là 60cm. Hãy xác định độ tự cảm của ống dây và suất điện động tự cảm của ống dây khi cho dòng điện chạy trong ống dây, biết dòng điện tăng từ 0A đến 5A trong 1s? (chọn đáp án gần đúng nhất).

A. -1,7V

B. 1,7V

C. -0,7V

D. 0,7V

Lời giải chi tiết

Độ tự cảm bên trong ống dây là: 

$$\begin{gathered} L=4\pi {.10}^{-7}.\frac{N^2}{\mathcal{l}}.S \\ =4\pi {.10}^{-7}.\frac{{1200}^2}{\mathrm{1,5}}.\pi .{\left(\mathrm{0,3}\right)}^2 \\ \approx \mathrm{0,34}H \end{gathered}$$

Suất điện động tự cảm trong ống dây:

$e_{tc}=-L.\frac{\Delta i}{\Delta t}=-\mathrm{0,34.}\frac{5}{1}=-\mathrm{1,7}V$

Chọn đáp án A

Ví dụ 2: Một ống dây hình trụ dài 50cm gồm 140 vòng dây, diện tích mỗi vòng dây là $160c{m}^2$. Độ tự cảm của ống dây khi đặt trong không khí là:

A. $L={\mathrm{5,88.10}}^{-4}H$

B. $L=6{,88.10}^{-4}H$

C. $L=7{,88.10}^{-4}H$

D. $L=8{,88.10}^{-4}H$

Lời giải chi tiết

Ta có:

$$\begin{gathered} L=4\pi {.10}^{-7}.\frac{N^2}{\mathcal{l}}.S \\ =4\pi {.10}^{-7}.\frac{{140}^2}{\mathrm{0,5}}{\mathrm{.160.10}}^{-4} \\ \approx {\mathrm{7,88.10}}^{-4}H \end{gathered}$$

Chọn đáp án C

III. Bài tập vận dụng

Bài 1: Một cuộn cảm có L=3H được nối với nguồn điện có suất điện động 4V, điện trở trong không đáng kể, điện trở của cuộn dây cũng không đáng kể. Hỏi sau thời gian bao lâu kể từ lúc nối vào nguồn điện, cường độ dòng điện qua cuộn dây tăng đến giá trị 4A? Giả sử cường độ dòng điện tăng đều theo thời gian.

A. t = 3s                             

B. t = 4s                             

C. t = 5s                             

D. t = 5,2s

Chọn đáp án A

Bài 2: Một cuộn cảm có L=100mH cùng mắc nối tiếp với một điện trở $R=20\Omega$ nối vào một nguồn điện có suất điện động 120V, có điện trở trong không đáng kể. Xác định tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện I tại thời điểm ban đầu ứng với I=0A?

A. 1150A/s                    

B. 1175A/s                       

C. 1200A/s                       

D. 1225A/s

Chọn đáp án C

Bài 3: Một ống dây có chiều dài 1,2m gồm 800 vòng dây, ống dây có đường kính là 30cm. Hãy xác định độ tự cảm của ống dây và suất điện động tự cảm của ống dây khi cho dòng điện chạy trong ống dây, biết dòng điện tăng từ 0A đến 2A trong 0,3s? (chọn đáp án gần đúng nhất).

A. 0,3V                            

B. -0,3V                          

C. -0,8V                            

D. 0,8V

Chọn đáp án B

Bài 4: Một ống dây dài 40cm có tất cả 700 vòng dây, diện tích tiết diện ngang của ống dây là $10c{m}^2$. Ống dây được nối với một nguồn điện có cường độ tăng từ 0 đến 2A. Hãy xác định độ tự cảm của ống dây và thời gian mà dòng điện đã biến thiên nếu suất điện động tự cảm của ống dây có độ lớn là 1,2V?

A. $L={\mathrm{2,45.10}}^{-3}H$ và $t={\mathrm{1,56.10}}^{-3}s$  

B. $L={\mathrm{2,45.10}}^{-3}H$ và $t={\mathrm{2,56.10}}^{-3}s$

C. $L={\mathrm{1,54.10}}^{-3}H$ và $t={\mathrm{1,56.10}}^{-3}s$

D. $L={\mathrm{1,54.10}}^{-3}H$ và $t={\mathrm{2,56.10}}^{-3}s$

Chọn đáp án D

Bài 5: Một ống dây được quấn với mật độ 1200 vòng/ mét. Ống dây có thể tích là $390c{m}^3$. Ồng dây được mắc vào một mạch điện. Sau khi đóng công tắc dòng điện trong ống dây biến đổi theo thời gian như đồ thị. Lúc đóng công tắc ứng với thời điểm t = 0s. Tính độ lớn suất điện động tự cảm trong ống sau khi đóng công tắc tới thời điểm t = 0,05s? (chọn đáp án gần đúng nhất).

A. 0,07V 

B. 0,09V

C. 1,13V

D. 1,07V

Chọn đáp án A

Bài 6: Một cuộn cảm có độ tự cảm L = 2H được nối với nguồn điện có suất điện động là 4V, điện trở trong không đáng kể, điện trở của cuộn dây cũng không đáng kể. Hỏi sau thời gian bao lâu kể từ lúc nối vào nguồn điện, cường độ dòng điện qua cuộn dây tăng đến giá trị 5A? giả sử cường độ dòng điện tăng đều theo thời gian?

A. t = 2,5s

B. t = 2,8s 

C. t = 3s

D. t = 3,2s

Chọn đáp án A

Bài 7: Khi đưa vào trong lòng ống dây một vật liệu có độ từ thẩm $\mu$, lấp đầy ống dây thì độ tự cảm của nó:

A. Không thay đổi                 

B. Tăng $2\mu$ lần             

C. Giảm $\mu$ lần             

D. Tăng $\mu$ lần

Chọn đáp án D

Xem thêm các dạng và bài tập khác:

70 Bài tập về Từ thông. Cảm ứng điện từ (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Dao động tắt dần và hiện tượng cộng hưởng (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 bài tập về Sóng điện từ (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về hiện tượng dương cực tan (2024) có đáp án chi tiết nhất