Cho mạch điện như hình vẽ. Chọn đáp án đúng. Khi đóng khóa K thì:
Hệ số tự cảm của ống dây được xác định bởi biểu thức nào sau đây?
Suất điện động tự cảm được xác định bởi biểu thức nào sau đây?
Đáp án nào sau đây là sai: Suất điện động tự cảm có giá trị lớn khi:
Đáp án nào sau đây là sai: Hệ số tự cảm của ống dây:
Phát biểu nào sau đây là đúng?
Năng lượng từ trường của ống dây được xác định bởi biểu thức:
Đơn vị của hệ số tự cảm là Henri [H] tương đương với:
. Tính ra . Tức . Do nên bạn phá giá trị tuyệt đối được . Giải ra F và L=0,25HNguyễn Đức Anh 123 đã viết:
Một đoạn mạch gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp với nhau. Khi đặt vào hai đầu đoạn mạch các điện áp: , thì cường độ dòng điện tức thời chạy qua đoạn mạch tương ứng là và [A]. Độ tự cảm của cuộn dây và điện dung của tụ điện có giá trại là ?
Last edited: 16/4/14
Độ tự cảm của ống dây là một phần kiến thức vô cùng quan trọng, nó còn được ứng dụng nhiều trong thực tế. Nhưng ở kiến thức này có phần nâng cao nên nhiều bạn học sinh còn chưa nắm được công thức tính độ tự cảm. Bởi vậy, bài viết hôm nay Góc Hạnh Phúc sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về khái niệm, công thức độ tự cảm của ống dây và cho một số bài tập minh họa có lời giải chi tiết.
Xem thêm:
Khái niệm về độ tự cảm là gì?
Độ tự cảm được hiểu là thước đo của cuộn cảm cảm ứng đối với sự thay đổi của dòng điện chạy qua đoạn mạch và giá trị của nó ở Henries càng lớn, tốc độ thay đổi dòng điện sẽ càng thấp.
Cuộn cảm là thiết bị có thể lưu trữ năng lượng của chúng dưới dạng từ trường. Độ tự cảm chính là tên được đặt cho thuộc tính của thành phần chống lại sự thay đổi của dòng điện chạy qua nó, và thậm chí một đoạn dây thẳng sẽ có một số điện cảm.
Cuộn cảm được chế tạo từ những vòng dây riêng biệt kết hợp với nhau để tạo nên một cuộn dây và nếu số vòng dây trong cuộn dây tăng lên thì với cùng một dòng điện chạy qua cuộn dây, từ thông cũng sẽ tăng lên. Do đó, bằng cách tăng số vòng hay vòng trong một cuộn dây làm tăng độ tự cảm của cuộn dây. Cũng từ đó mà mối quan hệ giữa tự cảm, số lượt và cho một cuộn dây đơn lớp trở lên đơn giản hơn.
Đơn vị đo của độ tự cảm
- Độ tự cảm có đơn vị đo lường cơ bản là Henry [kí hiệu là H], sau là Josseph Henry nhưng nó cũng có đơn vị Webers trên mỗi Ampe [kí hiệu là Wb/A].
- 1H = 1 Wb/A
Công thức tính độ tự cảm của ống dây chính xác
Để tính độ tự cảm của ống dây ta áp dụng theo công thức như sau:
L = 4π.10-7.[N2/l].S
Trong đó có L: Hệ số tự cảm của ống dây
N: Số vòng dây
l: Chiều dài của ống dây [N]
S: Diện tích tiết diện của ống dây [m2]
Kiến thức liên quan đến độ tự cảm
Từ công thức trên ta có thể suy ra được những công thức N, l, và S như sau:
L = 4π.10-7.[N2/l].S
=> S = [4π.10-7.N2]/[L.l]
=> l = [4π.10-7.N2.S]/L
Trong trường hợp đặt vào trong ống dây một vật liệu sắt từ có độ từ thẩm μ thì độ tự cảm lúc này có công thức là:
L = 4π.10-7μ.[N2/l].S
Gọi n = N/l là số vòng dây trên mỗi đơn vị chiều dài của ống dây, và V = S.l là thể tích của ống dây, thì hệ số tự cảm sẽ có công thức như sau:
L = 4π.10-7.[N2/l].S = 4π.10-7.[N2/l2].S.l = 4π.10-7.n2.V
Một số bài tập tính độ tự cảm của ống dây có lời giải
Bài tập 1: Một ống dây có chiều dài là 2,5m bao gồm 3000 vòng dây, ống dây có đường kính là 50cm. Hãy xác định độ tự cảm của ống dây bằng bao nhiêu?
Lời giải
Áp dụng công thức tính độ tự cảm ta có:
L = 4π.10-7.[N2/l].S = 4π.10-7.[N2.l].[πd2/4] = 4π.10-7.[30002/2,5].[π.0,52/4] = 0,88 [H]
Bài tập 2: Một ống dây có chiều dài l = 40cm gồm N = 2000 vòng dây, đường kính mỗi vòng dây d = 10cm có dòng điện với cường độ i = 3A đi qua. Tính độ tự cảm của ống dây đó?
Lời giải
Độ tự cảm của ống dây là:
L = 4π.10-7μ.[N2/l].S = 4π.10-7μ.[N2/l].[d/2]2π = 4π = 0,03 H
Bài tập 3: Một ống dây có chiều dài 30cm, có tất cả 700 vòng dây. Diện tích tiết diện ngang của ống dây bằng 10 cm2. Tính độ tự cảm của ống dây đó?
Lời giải
Độ tự cảm của ống dây đó là:
L = 4π.10-7.[N2/l].S = 4π.10-7.[7002/0,3].[10.10-4] = 0,02 [H]
Hy vọng bài viết trên của chúng tôi về khái niệm, công thức và bài tập độ tự cảm sẽ giúp bạn đọc dễ hiểu, nhớ công thức được tốt nhất nhé. Chúc bạn có giờ học tập vui vẻ, tràn đầy năng lượng.
Để chọn đúng cuộn cảm, điều quan trọng là phải biết đọc các thông số cuộn cảm. Có nhiều loại cuộn cảm có nhiều kích cỡ khác nhau. Các cuộn cảm có kích thước lớn thường có các thông số kỹ thuật quan trọng được in trên bao bì. Các cuộn cảm có kích thước vừa và nhỏ thường sử dụng mã số hoặc màu để biểu thị thông số kỹ thuật.
Hầu hết các cuộn cảm có độ tự cảm danh nghĩa trong phạm vi Micro-Henry hoặc Milli-Henry. Ngoài giá trị điện cảm, dung sai là một thông số quan trọng khác được ghi trên hầu hết các cuộn cảm. Đối với các thông số kỹ thuật khác, người kỹ sư cần tham khảo các bảng dữ liệu được cung cấp bởi nhà sản xuất cụ thể. Cuộn cảm có các hệ thống mã số và màu sau đây để biểu thị giá trị danh nghĩa và dung sai:
Mã số
Đây là loại hệ thống mã hóa phổ biến nhất được sử dụng bởi các nhà sản xuất. Trong hệ thống này, giá trị của cuộn cảm được in dưới dạng mã chữ số bao gồm các chữ số và bảng chữ cái. Đó là mã ba hoặc bốn chữ cái biểu thị độ tự cảm theo đơn vị Micro-Henry. Hai chữ số đầu tiên cho biết các chữ số có nghĩa của giá trị điện cảm và chữ số thứ ba là hệ số nhân. Chữ cái thứ tư luôn là dung sai theo bảng dưới đây:
Ví dụ: Nếu một cuộn cảm có mã số 102K được in trên thân
Hai chữ số đầu tiên là 10 tức là số có nghĩa là 10
Chữ số thứ ba là 2 tức là nhân với 10^2
K tức là dung sai bằng +/- 10% như bảng trên
Như vậy độ tự cảm là
10X10^2 = 1000 Micro-Henry hoặc 1 Milli-Henry với dung sai là 10%. Tức là giá trị thực của cuộn cảm sẽ nằm trong khoảng từ 900 đến 1100 micro henry
Cuộn cảm 4 vạch màu
Một phương pháp phổ biến khác được các nhà sản xuất sử dụng để chỉ ra giá trị danh nghĩa và dung sai là mã màu. Hệ thống mã hóa này được sử dụng cho các cuộn cảm có đóng gói dạng hướng trục hoặc hướng tâm ví dụ cuộn cảm đúc. Trên thân cuộn cảm sẽ có 4 vạch màu hoặc 5 vạch màu. Các vòng màu được in gần một đầu của cuộn cảm để khi đọc sẽ bắt đầu đọc từ đầu đó theo thứ tự. Đối với cuộn cảm 4 vạch màu, hai vòng đầu tiên biểu thị các chữ số có nghĩa của giá trị điện cảm và vòng thứ ba biểu thị hệ số nhân. Giá trị của điện cảm tính theo đơn vị Micro-Henry. Vòng thứ tư cho biết dung sai. Để đọc màu cuộn cảm 4 vạch có thể dựa vào bảng sau:
Ví dụ: một cuộn cảm có mã màu với vòng màu vàng thứ đầu tiên, vòng thứ hai màu tím, vòng thứ ba màu nâu và vòng thứ tư màu đen
Tra bảng trên ta có vòng thứ nhất và vòng thứ hai sẽ cho biết chữ số có nghĩa là vàng là 4, tím là 7 tức số có nghĩa là 47.
Vòng thứ ba màu nâu tức hệ số nhân là 1 hay nói cách khác là nhân với 10^1
Vòng thứ tư màu đen tức là dung sai là +/- 20%
Như vậy cuộn cảm có giá trị danh nghĩa là 47x10^1= 470 uH và dung sai 20%.
Cuộn cảm 5 vạch màu
Mã màu 5 vạch được sử dụng trên các cuộn cảm đúc xuyên tâm được sử dụng làm cuộn cảm tần số vô tuyến quân sự. Trong các cuộn cảm này, vòng đầu tiên luôn có màu bạc cho biết là cuộn cảm được sử dụng trong các ứng dụng cấp quân sự. Vòng thứ hai và thứ ba chỉ ra các chữ số có nghĩa của giá trị điện cảm và vòng thứ tư cho biết hệ số nhân. Giá trị của điện cảm tính theo đơn vị Micro-Henry. Vòng thứ năm cho biết dung sai. Những cuộn cảm này có thể có dung sai thấp đến 1 phần trăm. Để đọc màu cuộn cảm 5 vạch có thể dựa vào bảng sau:
Ví dụ: một cuộn cảm đúc có mã màu 5 vạch được in trên thân đầu tiên là vạch đôi màu bạc, vạch thứ 2 có màu xanh dương, vạch thứ ba có màu xanh lá, vạch thứ tư có màu nâu và vạch thứ năm có màu đỏ.
Dựa vào bảng trên ta có
Vạch đôi màu bạc cho biết là cuộn cảm sử dụng cho tần số vô tuyến quân sự
Vạch thứ 2 màu xanh dương tức là 6, vạch thứ 3 màu xanh là tức là 5. Như vậy số có nghĩa là 65.
Vạch thứ 4 màu nâu tức là hệ số nhân là 1 hay nói cách khác là nhân với 10^1
Vạch thứ 5 màu đỏ tức là dung sai +/- 2%
Như vậy cuộn cảm tần số vô tuyến quân sự có độ tự cảm danh nghĩa là 65x10^1=650 Micro-Henry với dung sai 2%.
Cách đọc cuộn cảm dán
Cuộn cảm dán hoặc cuộn cảm chip sử dụng các chấm màu thay vì các vạch màu. Nói chung có ba dấu chấm được đọc theo chiều kim đồng hồ từ trên xuống. Hai dấu chấm đầu tiên cho biết các chữ số có nghĩa của giá trị điện cảm và dấu chấm thứ ba biểu thị hệ số nhân. Giá trị của độ tự cảm tính theo đơn vị Nano Henry. Giá trị cuộn cảm dán được đọc theo mã màu của hệ thống 4 vạch màu đã nói ở trên. Nếu có một dấu chấm đơn trên cuộn cảm dán tức là muốn biết giá trị và dung sai của cuộn cảm phải xem trong bảng dữ liệu [datasheet].
Mã màu cuộn cảm RF
Cuộn cảm RF cũng có giá trị tự cảm được biểu thị bằng dấu chấm. Các cuộn cảm này tương tự như cuộn cảm dán SMD nhưng có kích thước nhỏ hơn. Nếu có một dấu chấm đơn trên cuộn cảm RF tức là muốn biết giá trị độ tự cảm và dung sai phải xem bảng dữ liệu [datasheet] của cuộn cảm. Nếu có ba dấu chấm, hai dấu chấm nằm ở một đầu và một dấu chấm được in ở đầu kia. Hai dấu chấm được đọc từ trên xuống dưới và chỉ ra các chữ số có nghĩa của giá trị điện cảm. Dấu chấm đơn ở đầu kia cho biết hệ số nhân. Giá trị của độ tự cảm tính theo đơn vị Nano Henry. Mã màu của nó sẽ tuân theo bảng mã màu cuộn cảm 4 vạch màu đã nói ở trên.
Bây giờ bạn có thể đọc độ tự cảm và dung sai của bất kỳ cuộn cảm nào. Chỉ cần đọc được giá trị độ tự cảm và dung sai là bạn có thể chọn đúng cuộn cảm. Bạn sẽ cần phải kiểm tra các thông số kỹ thuật khác từ bảng dữ liệu được cung cấp bởi nhà sản xuất hoặc nhà cung cấp nếu được cần thiết.