50 bài tập về Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm và cách giải (có đáp án 2023) - Vật lí 11
Với Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm và cách giải môn Vật lý lớp 11 gồm phương pháp giải chi tiết, bài tập minh họa có lời giải và bài tập tự luyện sẽ giúp học sinh biết cách làm bài tập Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm. Mời các bạn đón xem:
Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm - Vật lý lớp 11
1. Lí thuyết
a, Năng lượng của ống dây có dòng điện
Thí nghiệm: Hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch
Mắc mạch điện như sơ đồ hình vẽ dưới đây:
Điều chỉnh biến trở R để độ sáng của đèn yếu, vừa đủ để trống rõ được sợi dây tóc. Nếu đột ngột ngắt khóa K, ta thấy đèn sáng bừng lên trước khi tắt. Điều này chứng tỏ đã có một năng lượng giải phóng trong đèn. Năng lượng này chính là năng lượng đã được tích lũy trong ống dây tự cảm khi có dòng điện chạy qua.
Khi có dòng điện cường độ i chạy qua ống dây tự cảm thì ống dây tích lũy được một năng lượng được cho bởi:
Trong đó:
W là năng lượng từ trường, đơn vị J
L là độ tự cảm của ống dây, đơn vị H
i là cường độ dòng điện qua ống dây, đơn vị A
b, Năng lượng từ trường của ống dây
Khi cho dòng điện chạy qua ống dây thì trong ống dây có từ trường. Vì vậy, năng lượng của ống dây chính là năng lượng của từ trường trong ống dây đó.
- Xét trường hợp của một ống dây dài: Cảm ứng từ bên trong ống dây được xác định bởi . Sử dụng công thức và ta thu được công thức:
c, Mật độ năng lượng từ trường
Từ trường trong ống dây là từ trường đều, nên (với w là mật độ năng lượng từ trường và V là thể tích ống dây).
Công thức mật độ năng lượng từ trường:
Nếu ống dây có lõi sắt thì:
Trong đó:
n là số vòng dây trên 1 mét chiều dài của ống, đơn vị vòng/mét
B là cảm ứng từ, đơn vị T
V là thể tích ống dây, đơn vị
w là mật độ năng lượng từ trường, đơn vị
là độ từ thẩm của lõi sắt
2. Phương pháp giải
Áp dụng công thức tính năng lượng từ trường của ống dây và mật độ năng lượng từ trường để giải quyết các yêu cầu của bài tập.
3. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Một ống dây điện có lõi bằng vật liệu sắt từ có độ từ thẩm là , cảm ứng từ bên trong ống dây là B = 0,06T. Tính mật độ năng lượng từ trường trong ống dây? (chọn đáp án gần đúng nhất).
A.
B.
C.
D.
Lời giải chi tiết
Mật độ năng lượng điện từ bên trong ống dây là:
Chọn đáp án B
Ví dụ 2: Một ống dây dài 40cm bán kính 2,4cm có 1800 vòng dây. Năng lượng của từ trường bên trong ống dây khi có dòng điện cường độ 4,2A chạy qua là: (chọn đáp án gần đúng nhất).
A. 0,16J
B. 0,26J
C. 0,36J
D. 0,46J
Lời giải chi tiết
Năng lượng của từ trường bên trong ống dây là:
Chọn đáp án A
4. Bài tập vận dụng
Bài 1: Một ống dây có độ tự cảm là L = 0,6H. Muốn tích lũy năng lượng từ trường 120J trong ống dây thì phải cho dòng điện có cường độ bao nhiêu đi qua ống dây đó? (Chọn đáp án gần đúng nhất).
A. 15A
B. 20A
C. 25A
D. 28A
Chọn đáp án B
Bài 2: Một ống dây dài 30cm bán kính 2cm có 1200 vòng dây. Năng lượng của từ trường bên trong ống dây khi có dòng điện cường độ 3,6A chạy qua là: (Chọn đáp án gần đúng nhất).
A. 0,02J
B. 0,03J
C. 0,04J
D. 0,05J
Chọn đáp án D
Bài 3: Một ống dây điện có lõi bằng vật liệu sắt từ có độ từ thẩm là , cảm ứng từ bên trong ống dây là B = 0,08T. Tính mật độ năng lượng từ trường trong ống dây? (Chọn đáp án gần đúng nhất).
A.
B.
C.
D.
Chọn đáp án D
Bài 4: Chọn đáp án đúng trong các đáp án dưới đây? Công thức xác định năng lượng từ trường trong cuộn dây khi có dòng điện chạy qua là:
A.
B.
C.
D.
Chọn đáp án A
Bài 5: Trong mạch điện như hình vẽ, cuộn cảm L có điện trở bằng không. Lúc đầu đóng khóa K về vị trí a để nạp năng lượng cho cuộn cảm L, khi đó dòng điện qua L bằng 1,2A. Chuyển K sang vị trí b, tính nhiệt lượng tỏa ra trong R, biết độ tự cảm L = 0,4H? (Chọn đáp án gần đúng nhất).
A. 0,2J
B. 0,25J
C. 0,3J
D. 0,4J
Chọn đáp án C
Bài 6: Cuộn tự cảm có L = 3mH khi có dòng điện cường độ 8A đi qua. Năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn cảm có giá trị là:
A. 0,066J
B. 0,076J
C. 0,086J
D. 0,096J
Chọn đáp án D
Bài 7: Một ống dây điện có lõi bằng vật liệu sắt từ có độ từ thẩm là , cảm ứng từ bên trong ống dây là B = 0,02T. Tính mật độ năng lượng từ trường trong ống dây? (Chọn đáp án gần đúng nhất).
A.
B.
C.
D.
Chọn đáp án B
Bài 8: Một ống dây có độ tự cảm là L= 0,9H. Muốn tích lũy năng lượng từ trường 150J trong ống dây thì phải cho dòng điện có cường độ bao nhiêu đi qua ống dây đó? (Chọn đáp án gần đúng nhất)
A. 18A
B. 20A
C. 22A
D. 28A
Chọn đáp án A
Bài 9: Trong mạch điện như hình vẽ, cuộn cảm L có điện trở bằng không. Lúc đầu đóng khóa K về vị trí a để nạp năng lượng cho cuộn cảm L, khi đó dòng điện qua L bằng 1A. Chuyển K sang vị trí b, tính nhiệt lượng tỏa ra trong R, biết độ tự cảm L = 0,7H? (Chọn đáp án gần đúng nhất).
A. 0,2J
B. 0,25J
C. 0,3J
D. 0,35J
Chọn đáp án D
Bài 10: Một ống dây dài 70cm bán kính 3,6cm có 1500 vòng dây. Năng lượng của từ trường bên trong ống dây khi có dòng điện cường độ 3A chạy qua là: (Chọn đáp án gần đúng nhất).
A. 0,065J
B. 0,075J
C. 0,085J
D. 0,01J
Chọn đáp án B
Xem thêm các dạng bài tập Vật lý lớp 11 có đáp án và lời giải chi tiết khác:
Xác định chiều dòng điện cảm ứng và cách giải bài tập
Tính từ thông, suất điện động cảm ứng và cường độ đòng điện cảm ứng
Xem thêm các chương trình khác:
- Giải sgk Hóa học 11 | Giải bài tập Hóa học 11 Học kì 1, Học kì 2 (Sách mới)
- Lý thuyết Hóa học 11(sách mới) | Kiến thức trọng tâm Hóa 11
- Giải sbt Hóa học 11 (sách mới) | Sách bài tập Hóa học 11
- Các dạng bài tập Hóa học lớp 11
- Giáo án Hóa học lớp 11 mới nhất
- Tóm tắt tác phẩm Ngữ văn 11 (Sách mới) | Kết nối tri thức, Cánh diều, Chân trời sáng tạo
- Soạn văn 11 (hay nhất) | Để học tốt Ngữ Văn 11 (sách mới)
- Soạn văn 11 (ngắn nhất) | Để học tốt Ngữ văn 11 (sách mới)
- Tác giả tác phẩm Ngữ văn 11 (Sách mới) | Kết nối tri thức, Cánh diều, Chân trời sáng tạo
- Văn mẫu 11 (Sách mới) | Kết nối tri thức, Cánh diều, Chân trời sáng tạo
- Giải sgk Toán 11 | Giải bài tập Toán 11 Học kì 1, Học kì 2 (sách mới)
- Các dạng bài tập Toán lớp 11
- Lý thuyết Toán lớp 11 (sách mới) | Kiến thức trọng tâm Toán 11
- Giáo án Toán lớp 11 mới nhất
- Bài tập Toán lớp 11 mới nhất
- Chuyên đề Toán lớp 11 mới nhất
- Giải sgk Tiếng Anh 11 (thí điểm)
- Giải sgk Tiếng Anh 11 | Giải bài tập Tiếng anh 11 Học kì 1, Học kì 2 (sách mới)
- Giải sbt Tiếng Anh 11 (sách mới) | Sách bài tập Tiếng Anh 11
- Giải sbt Tiếng Anh 11 (thí điểm)
- Giải sgk Lịch sử 11 | Giải bài tập Lịch sử 11 Học kì 1, Học kì 2 (sách mới)
- Lý thuyết Lịch Sử 11(sách mới) | Kiến thức trọng tâm Lịch Sử 11
- Giải Tập bản đồ Lịch sử 11
- Giải sgk Sinh học 11 | Giải bài tập Sinh học 11 Học kì 1, Học kì 2 (sách mới)
- Lý thuyết Sinh học 11 (sách mới) | Kiến thức trọng tâm Sinh 11
- Giải sgk Giáo dục công dân 11
- Lý thuyết Giáo dục công dân 11
- Lý thuyết Địa Lí 11 (sách mới) | Kiến thức trọng tâm Địa lí 11
- Giải Tập bản đồ Địa Lí 11
- Giải sgk Giáo dục quốc phòng - an ninh 11