Với loạt bài Công thức tính suất điện động tự cảm hay nhất Vật Lí lớp 11 sẽ giúp học sinh nắm vững công thức, từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu quả để đạt kết quả cao trong các bài thi môn Vật Lí 11, mời các bạn cùng tham khảo.
Mục lục bài viết
1. Công thức tính suất điện động tự cảm:
Hiện tượng tự cảm là một hiện tượng quan trọng trong lĩnh vực điện từ học. Nó xảy ra khi có sự biến thiên của từ thông qua một mạch điện do sự biến đổi của dòng điện trong mạch này. Khi có sự thay đổi về cường độ dòng điện trong mạch, từ trường xung quanh mạch cũng thay đổi và tạo ra một suất điện động cảm ứng.
Biểu thức suất điện động tự cảm:
Trong đó:
+ etc là suất điện động tự cảm, có đơn vị vôn (V);
+ L là hệ số tự cảm, có đơn vị henri (H);
+ 
là tốc độ biến thiên cường độ dòng điện, có đơn vị ampe trên giây (A/s);
+ ∆i = i2 – i1, là độ biến thiên cường độ dòng điện, có đơn vị ampe (A);
+ ∆t là thời gian mà dòng điện biến thiên, có đơn vị giây (s).
Dấu (-) trong biểu thức là để phù hợp với định luật Lenxo về chiều của dòng điện cảm ứng.
Nếu chỉ xét độ lớn thì: 
2. Bài tập ôn tập công thức tính suất điện động tự cảm nâng cao:
Từ công thức etc ta có thể suy ra hệ số tự cảm, tốc độ biến thiên cường độ dòng điện
Hệ số tự cảm được xác định bởi công thức
Trong đó:
+ L là hệ số tự cảm của ống dây;
+ N là số vòng dây;
+ l là chiều dài ống dây, có đơn vị mét (N);
+ S là diện tích tiết diện của ống dây, có đơn vị mét vuông (m2).
Hoặc công thức: L= 4π10-7.n2.V
Trong đó:
+ n = 
là số vòng dây trên mỗi đơn vị chiều dài ống dây, có đơn vị m-1;
+ V = S.l là thể tích của ống dây, có đơn vị m2.
3. Bài tập vận dụng:
Bài 1: Một ống dây có hệ số tự cảm L = 0,1 (H), cường độ dòng điện qua ống dây giảm đều đặn từ 2 (A) về 0 trong khoảng thời gian là 4 (s). Suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống trong khoảng thời gian đó có độ lớn là bao nhiêu?
Bài giải:
Độ lớn suất điện động là: 
Đáp án: 0,05 V
Bài 2: Một ống dây được quấn với mật độ 2000 vòng/mét. Ống dây có thể tích 500 (cm3). Ống dây được mắc vào một mạch điện. Sau khi đóng công tắc, dòng điện trong ống biến đổi theo thời gian như đồ trên hình dưới đây. Suất điện động tự cảm trong ống từ sau khi đóng công tắc đến thời điểm 0,05 (s) là bao nhiêu?
Bài giải:
Độ tự cảm ống dây là
L= 4π10-7.n2.V = 4π10-7.20002.500.10-4 = 0, 251 (H)
Từ đồ thị ta thấy, trong thời gian 0,05s thì cường độ dòng điện tăng từ 0 đến 5A.
Suất điện động tự cảm là:
Đáp án: 2,51 V
Bài 3:
a) Thiết lập công thức tính độ tự cảm của ống dây điện có chiều dài l, tiết diện S, gồm tất cả N vòng dây và lõi là không khí.
b) Xét trường hợp ống dây trên có lõi làm bằng vật liệu sắt từ có độ từ thẩm là μ. Thiết lập công thức tính độ tự cảm của ống dây điện khi đó.
c) Áp dụng: l = 50 cm, N = 1000 vòng, S = 10 cm2 (lõi là không khí μ = 1)
Bài giải:
a) Cảm ứng từ B trong vòng dây (lõi là không khí)
+ Cảm ứng từ B trong ống dây: 
+ Từ thông tự cảm qua ống dây:
(B→ vuông góc với mỗi mặt của vòng dây)
+ Độ tự cảm: 
b) Nếu ống dây có độ từ thẩm μ:
+ Cảm ứng từ B trong ống dây: 
+ Từ thông tự cảm qua ống dây:
(B→ vuông góc với mỗi mặt của vòng dây)
+ Độ tự cảm: 
c) Áp dụng:
Bài 4: Một ống dây có chiều dài là 1,5 m, gồm 2000 vòng dây, ống dây có đường kính là 40 cm.
a) Hãy xác định độ tự cảm của ống dây.
b) Cho dòng điện chạy trong ống dây, dòng điện tăng từ 0 đến 5A trong thời gian 1s, hãy xác định suất điện động tự cảm của ống dây.
c) Hãy tính cảm ứng từ do dòng điện sinh ra trong ống dây khi dòng điện trong ống dây bằng 5 A?
d) Năng lượng từ trường bên trong ống dây khi dòng điện qua ống dây có giá trị 5 A?
Bài giải:
a) Độ tự cảm bên trong ống dây:
b) Suất điện động tự cảm trong ống dây:
c) Cảm ứng từ do dòng điện sinh ra trong ống dây:
d) Năng lượng từ trường sinh ra bên trong ống dây: 
Bài 5: Một ống dây dài 40 cm, có tất cả 800 vòng dây, diện tích tiết diện ngang của ống dây bằng 10 cm2. Ống dây được nối với 1 nguồn điện có cường độ tăng từ 0 → 4A.
a) Độ tự cảm của ống dây ?
b) Nếu suất điện động tự cảm của ống dây có độ lớn là 1,2 V, hãy xác định thời gian mà dòng điện đã biến thiên.
Bài giải:
a) Độ tự cảm của ống dây:
b) Suất điện động tự cảm sinh ra do có sự biến thiên của dòng điện trong ống dây:
Bài 6: Một cuộn tự cảm có L = 50 mH cùng mắc nối tiếp với một điện trở R = 20 Ω, nối vào một nguồn điện có suất điện động 90 V, có điện trở trong không đáng kể. Xác định tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện I tại:
a) Thời điểm ban đầu ứng với I = 0.
b) Thời điểm mà I = 2 A.
Bài giải:
Bài 7: Một ống dây dài được quấn với mật độ 2000 vòng/mét. Ống dây có thể tích 500 cm3. Ống dây được mắc vào một mạch điện. Sau khi đóng công tắc dòng điện trong ống dây biến đổi theo thời gian theo đồ thị. Lúc đóng công tắc ứng với thời điểm t = 0. Tính suất điện động tự cảm trong ống:
a) Sau khi đóng công tắc tới thời điểm t = 0,05 s.
b) Từ thời điểm t = 0,05s trở về sau.
Bài giải:
Độ tự cảm của ống dây:
L = 4π.10-7.n2.V = 4π.10-7.20002.500.10-6 = 2,51.10-3 (H)
a) Trong khoảng thời gian từ 0 đến 0,05 s dòng điện tăng từ i1 = 0 A đến i2 = 5 A
Suất điện động tự cảm trong thời gian này:
b) Từ sau thời điểm t = 0,05 s dòng điện không đổi nên Δi = 0 
Bài 8: Một ống dây dài l = 30 cm gồm N = 1000 vòng dây, đường kính mỗi vòng dây d = 8 cm có dòng điện với cường độ i = 2 A đi qua.
a) Tính độ tự cảm của ống dây.
b) Tính từ thông qua mỗi vòng dây.
c) Thời gian ngắt dòng điện là t = 0,1 giây, tính suất điện động tự cảm xuất hiện trong ống dây.
Lời giải:
a) 
b) Từ thông qua ống dây: Φ = Li = 0,04 Wb.
Từ thông qua mỗi vòng dây: 
c) 
Bài 9: Một cuộn tự cảm có L = 3 H được nối với nguồn điện có suất điện động 6 V, 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 5 A? giả sử cường độ dòng điện tăng đều theo thời gian.
Lời giải:
Ta có: e + etc = e – L(Δi/Δt) = (R + r)i = 0
Bài 10: Trong một mạch kín có độ tự cảm 0,5.10-3 H, nếu suất điện động tự cảm bằng 0,25 V thì tốc độ biến thiên của dòng điện bằng bao nhiêu?
Lời giải:
Bài 11: Tìm độ tự cảm của một ống dây hình trụ gồm 400 vòng, dài 20 cm, tiết diện ngang 9 cm2 trong hai trường hợp:
a) Ống dây không có lỏi sắt.
b) Ống dây có lỏi sắt với độ từ thẩm μ = 400.
Lời giải:
a) L = 4π.10-7(N2/l)S = 9.10-4 H. b) L = 4π.10-7μ(N2/l)S = 0,36 H.
Bài 12: Một ống dây dài 50 cm có 2500 vòng dây. Đường kính của ống bằng 2 cm. Cho một dòng điện biến đổi đều theo thời gian chạy qua ống dây. Sau thời gian 0,01 s dòng điện tăng từ 0 đến 1,5 A. Tính suất điện động tự cảm trong ống dây.
Lời giải:
