Bài V.10* trang 68 SBT Vật Lí 11

Đề bài

Một đèn nêon (Ne) được mắc vào mạch điện nhự Hình V.3, với nguồn điện E = 1,6V; r = 1,0 Ω ; điện trở R = 7,0 Ω và cuộn dây dẫn L = 10 mH.Đèn nêon trong mạch chỉ phát sáng (do hiện tượng phóng điện tự lực) khi hiệu điện thế giữa hai cực của nó đạt từ 80 V trở lên.

a) Khoá K đóng. Đèn nêon có phát sáng không ?

b) K đang đóng. Người ta đột nhiên mở khoá K và thấy đèn nêon loé sáng. Hỏi khoảng thời gian Δt để cường độ dòng điện trong mạch giảm đến không, phải thoả mãn điều kiện gì?

Lời giải chi tiết

a) Khi khóa K đang đóng: dòng điện trong mạch điện có cường độ không đổi xác định theo định luật Ôm cho toàn mạch:

\({I_0} = \dfrac{E}{R + r} = \dfrac{1,6}{7,0 + 1,0} = 0,20A\)

Hiệu điện thế giữa hai cực của đèn neon nhỏ không đáng kể, nên đèn không phát sáng.

b) Khi ngắt khóa K: cường độ dòng điện i trong cuộn cảm L giảm nhanh từ I₀ = 0,20A đến I = ,0 làm xuất hiện trong nó suất điện động tự cảm e_tc và hình thành giữa hai đầu đoạn mạch MN một hiệu điện thế

\({u_{tc}}\approx \left|{{e_{tc}}}\right| = L| \dfrac{\Delta i}{\Delta t}|\)

  (do cuộn cảm L có điện trở nhỏ không đáng kể)

Muốn đèn lóe sáng thì u_tc ≥ 80V

\(\eqalign{
& \Rightarrow L\left| {{{\Delta i} \over {\Delta t}}} \right| \ge 80 \cr 
& \Rightarrow \Delta t \le {{L\left| {\Delta i} \right|} \over {80}} \Rightarrow \Delta t \le {{L\left| {I - {I_0}} \right|} \over {80}} \Rightarrow \Delta t \le 25\mu s \cr} \)