Cho dòng điện \(I{\rm{ }} = {\rm{ }}5A\) chạy trong ống dây có chiều dài \(1m\). Năng lượng từ trường bên trong ống dây là \(0,4J\). Nếu ống dây gồm 1200 vòng dây thì bán kính của ống dây là bao nhiêu?
Trả lời bởi giáo viên
Ta có:
+ Năng lượng từ trường bên trong ống dây:
\(\begin{array}{l}{\rm{W}} = \dfrac{1}{2}L{i^2}\\ \to L = \dfrac{{2{\rm{W}}}}{{{i^2}}} = \dfrac{{2.0,4}}{{{5^2}}} = 0,032H\end{array}\)
+ Hệ số tự cảm:
\(\begin{array}{l}L = 4\pi {.10^{ - 7}}\dfrac{{{N^2}}}{l}S = 4\pi {.10^{ - 7}}\dfrac{{{N^2}}}{l}\pi {R^2}\\ \to R = \sqrt {\dfrac{{l.L}}{{4{\pi ^2}{{.10}^{ - 7}}.{N^2}}}} = \sqrt {\dfrac{{1.0,032}}{{4{\pi ^2}{{.10}^{ - 7}}{{.1200}^2}}}} = 0,075m = 7,5cm\end{array}\)
Hướng dẫn giải:
+ Sử dụng biểu thức tính năng lượng từ trường: \({\rm{W}} = \dfrac{1}{2}L{i^2}\)
+ Áp dụng biểu thức tính hệ số tự cảm: \(L = 4\pi {.10^{ - 7}}\dfrac{{{N^2}}}{l}S\)