Lực từ: - Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện: Lực từ do từ trường tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong nó có: + Điểm đặt: tại điểm trên phần tử dòng đi[r]
Trang 1
CHUYEN DE BOI DUONG TU TRUONG CUA DONG DIEN MON VAT LY 11
NAM 2021-2022
1 TOM TAT KIEN THUC
1.1 CÁC ĐỊNH NGHĨA, QUY TAC
—_ Từ trường là dạng vật chất tôn tại xung quanh điện tích chuyên động (dòng điện, nam châm) và tác dụng
lực từ lên hạt mang điện khác chuyển động trong đó (dòng điện khác, nam châm khác) Hướng của từ
trường tại mỗi điểm là hướng Nam — Bắc của kim nam châm đặt tại đó
— Đường cảm ứng từ (đường sức từ) là những đường cong vẽ trong a N
không gian có từ trường sao cho tiêp tuyên ở môi điêm trùng với gens =
hướng từ trường tại điểm đó
— Phần tử dòng điện là một đoạn dây dẫn rất nhỏ (tiết diện ngang
và chiêu dài rất nhỏ so với chiều dài dây dẫn) mang dòng điện Phần
tử dòng điện được đặc trưng băng cường độ dòng điện 7 và độ dài đoạn dây dẫn A7
— Từ thông (thông lượng cảm ứng từ hay cảm ứng từ thông) qua diện tích § trong từ trường B là đại
lượng: ®= 8.5 = BScosø (1.1)
(a= (5.5) là góc hợp bởi B và pháp tuyến n của mạch kín $ )
— Quy tắc “Cái đinh ốc” (hay quy tắc vặn nút chai): Đặt cái đinh ốc
dọc theo dây dẫn và quay cái đỉnh ốc sao cho nó tiễn theo chiều dòng %2
điện thì chiêu quay của cái dinh 6c 1a chiéu cua duong stic tt Quy Chiêu đường
tac này dùng đê xác định chiêu đường sức từ của dòng điện thăng, ——
dòng điện tròn và dòng điện trong ống dây
— Quy tắc “Nắm tay phải”: Giơ ngón cái của bàn tay phải hướng =1 ~
theo chiều dong điện, khum bốn ngón tay kia xung quanh dây dẫn Quy tie “Cadi dinh be
thì chiều từ cổ tay xuống đến các ngón tay là chiều của đường sức
từ Quy tắc này dùng để xác định chiều đường sức từ của dòng điện ` -
thăng, dòng điện tròn và dòng điện trong Ống dây
— Quy tắc “Bàn tay trái”: Đặt bàn tay trái duỗi thắng sao cho
các đường cảm ứng từ đâm vào lòng bản tay, chiều từ cổ tay
đến các ngón tay chỉ chiều dòng điện thì chiều của ngón cái
choãi ra chỉ chiều của lực từ Quy tắc này dùng để xác định
chiều của lực từ
1.2 TU TRUONG CUA DONG DIEN TRONG CHAN
a Dinh luat Bi-6-Xa-va:
W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net Y: youtube.com/c/hoc247tvc
Trang 2
Cam ứng từ do phần tử dòng điện 7 AI gây ra tại điểm M cach no mét
+ Phương: vuông góc với mặt phăng chứa phần tử dòng điện 7 AI và : M
diém M
+ Chiêu: tuân theo quy tắc “Cái đỉnh ốc” r
(uy =4Z.10 “(HH /m): hằng số từ: Ø = (Az.r))
b Cảm ứng từ của một số dòng điện: Vận dụng định luật Bi-ô-
Xa-va ta xác định được độ lớn cảm ứng từ của dòng điện trong một số trường hợp đặc biệt sau:
a) Dòng điện thăng:
Hol
Arr
— Dây có chiều dài hữu hạn: 8= (sin a, —sin at, ) = 107.*(sin a, +sin Qty ) (1.3)
r
oA x A A rary I _— I
— Day co chiéu dai v6 han (rat dai): B= ~ =2.10”.— (1.4)
(r 1a khoang cach tir day dan dén diém M )
C
B cy
b) Dòng điện tron:
— Tại điểm M trên trục vòng dây: #8=———“~?#————~ 2z(R he yn ————— (R? Lhe yn (1.5)
(h la khoang cach tir M_ dén tém vong day; S = 7R?: dién tich vong day; R 1a ban kinh vong dây)
— Tai tam vong day (h = 0) :B= 2z.107.- (1.6)
c) Ông dây thăng (xô-lê-nô-it) mang dòng điện:
W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net Y: youtube.com/c/hoc247tvc
Trang 3
— Ong day co chiéu dài hữu hạn: B= — (cosØ, —cosØ,)= 2Z.10 ”.m! (cosØ, —=cosØ,) (1.7)
(n= T là mật độ vòng dây; ẤN, là sô vòng và chiêu dài của ông dây)
— ống dây có chiều dai v6 han (rat dài: Ø =z,Ø, =0): 8=4z.10”m (1.8)
1.3 NGUYÊN LI CHONG CHAT TU TRUONG
Gọi B,,B, là các cảm ứng từ do các đòng điện J,,/,, gay ra tai diém M
Cảm ứng từ tổng hợp tại M là: B=B,+B,+ (1.9)
1.4 LUC TU - CONG CUA LUC TU - NĂNG LƯỢNG TỪ CỦA MẠCH ĐIỆN
a Luc tir:
- Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện: Lực từ do từ
trường tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong nó có:
+ Điểm đặt: tại điểm trên phần tử dòng điện
+ Phương: vuông góc với mặt phẳng (8 I )
+ Chiêu: tuân theo quy tặc “Bản tay trái”
(z: góc giữa vec tơ cảm ứng từ Ö và chiều dòng điện)
W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net Y: youtube.com/c/hoc247tvc
Trang 4
-_ Lực tương tác từ giữa hai dây dẫn thăng song song có dòng điện chạy qua:
Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn có chiều dài / có: |, 4 ‘ I,
+ Phương: vuông góc với dây dẫn trong mặt phắng chứa hai dây dẫn
+ Chiều: lực hút nếu hai dòng điện cùng chiều; lực đây nêu hai dòng điện ngược
+ Độ lớn: F= 2.102.221 (1.11) (d là khoảng cách giữa hai dây dẫn)
-_ Lực từ tác dụng lên khung dây dẫn kín có dòng điện: Momen của ngẫu lực + } —
từ tác dụng lên khung dây kín có dòng điện chạy qua: M =JBSsinz_ (1.12) [ 1 |
(a= (n,B); S la dién tich khung day; n là pháp tuyến của mặt phắng khung I | “K7 —+—> B
i \@
Khi một đoạn dây dẫn (hoặc khung dây kín) mang dòng điện dịch chuyển trong
từ trường, lực từ thực hiện một công: A=/A®_ (1.13)
(A® = ©, —®,: do biến thiên từ thông của mạch)
c Năng lượng từ của mạch điện:
W=-I®M (1.14)
(@®= BS cosa: từ thông qua mạch khi đó)
2 PHƯƠNG PHÁP GIẢI
2.1 Về dạng bài tập về cảm ứng từ do dòng điện trong các dây dẫn gây ra
Phương pháp giải là:
-_ Thực hiện các bước:
+ Xác định dạng mạch điện: thăng, tròn, ông dây
+ Sử dụng các quy tắc đã biết để xác định chiều vec tơ cảm ứng từ do dòng điện trong các dây dẫn gây ra
(quy tắc “Cái đinh ốc”, quy tặc “Nắm tay phải”, quy tắc “Vào Nam - ra Bắc”)
+ Sử dụng các công thức tính cảm ứng từ do dòng điện trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt như thắng,
tròn, x6-lé-n6-it gây ra
-_ Một số chú ý:
+ Phân biệt giữa yêu cầu “tính” và “xác định”
+ Trường hợp khung dây tròn có ý vòng dây thì cảm ứng từ do dòng điện trong khung dây gây ra tại tâm
NI
khung đây có độ lớn: B = NB, = 2.10 —-
+ Trường hợp có nhiều dây dẫn mang dòng điện gây ra các cảm ứng từ B,, B,, tai diém ta xét thi cam
ứng từ tổng hợp tại điểm đó được xác định theo nguyên lí chồng chất từ trường: B= B + B, +
W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net Y: youtube.com/c/hoc247tvc
Trang 5
+ Trường hợp phân bổ dòng diện có tính đối xứng ta sử dụng định lí Am-pe về lưu số của vec tơ cảm ứng
từ và lưu ý đến chiêu của đường cong kín (C) để xác định cảm ứng từ: Ð' B.Al= pI
(C)
+ Trường hợp có tính đến sự từ hóa của chất thì cảm ứng từ tổng hợp trong vật là:
B=B,+B'=(I+z„)B,=uB,
2.2 Với dạng bài tập về lực từ
Phương pháp giải là:
-_ Sử dụng các công thức:
+ Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có dòng điện (F = B//sinø) ; lực tương tác giữa hai dòng điện
F =2.10 7 : lực từ tác dụng lên khung dây kín có dòng điện (M = JBS sina)
+ Công và năng lượng từ của mạch điện: A = ïA(®, W =—7®
(AÐ =@®, —@,: độ bién thiên từ thông của mạch; ® là từ thông của mạch điện tại thời điểm đó)
-_ Một số chú ý: Với đoạn dây dẫn cần kết hợp với định luật II Niu-tơn và điều kiện cân bằng của chất
điểm để giải; với khung dây cần kết hợp với định luật II Niu-tơn và điều kiện cân bằng của vật thé ran dé
giải
3 BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1 Dòng điện có cường độ 7 =2A chạy cùng chiều qua hai dây dẫn thắng chập lại Tính cảm ứng từ
đo hai dây gây nên tai noi cach ching 5cm
Bài giải
Vì B, cùng chiều với 8, nên B=B, +B, =8.10°+8.10° =16.10°7 Seg
Vậy: Độ lớn của cảm ứng từ do hai dây gây nên tại nơi cách chúng 5cm là ñ
B=16.10°T
Câu 2 Cuộn dây tròn bán kính R=5cm (gdm n=100 vong day quan ndi tiép cach dién voi nhau) dat
trong không khí có dòng điện 7 qua mỗi vòng dây, từ trường ở tâm vòng dây là B=5.10°7 Tim /
Bài giải
1 5.107 5.10 *.0,05 Cảm ứng từ do cuộn dây gây ra ở tâm vòng dây là: 8= 2z.10”.— = => [1 =———— _=0,4A
R_ 10 100.27.10 Vậy: Cường độ dòng điện qua mỗi vong day la 7 =0,4A
Câu 3 Một ống dây thắng (xô-lê-nô-it) chiều dài 20c, đường kính 2œn Một dây dẫn có vỏ bọc cách
điện dài 300w được quân đều theo chiều dài ông Ông dây không có lõi và đặt trong không khí Cường độ
dòng điện đi qua dây dẫn là 0,54 Tìm cảm ứng từ trong Ống dây
Bài giải W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net Y: youtube.com/c/hoc247tvc
Trang 6
Ta có: Chiều dài của mỗi vòng dây là chu vi của ông dây thắng
300 300
Số vòng dây được quấn trên Ống: WM=——=——————=4775 (vòn
4 Mat d6 vong day: n= == = a> = 23873 (vong/m)
Cam ứng từ trong ống dây: B= 47.107 nl == 477.107.23873.0,5 =0, 0157
Câu 4 Một dây dẫn đường kính tiết dién d=0,5mm duoc boc băng một lớp cách điện mỏng và quan
thành một ông dây (xô-lê-nô-it) Các vòng của ông dây được quân sát nhau Cho dòng điện có cường độ
I=0,4A đi qua ống dây Tính cảm ứng từ trong Ống dây
Bài giải
1 Mật độ vòng dây: n = ————- at dd vong day 05102 = 2000 (vong/m (vong/m)
Cảm ứng từ trong 6ng day: B =47.10 nl = 47.10 7.2000.0,4=0,0017
Câu 5 Hai dòng điện thăng dài vô hạn, !¡ =10A, !j =30A vuông góc nhau trong không khí Khoảng cách
ngắn nhất giữa chúng là 4œn Tính cảm ứng từ tại điểm cách mỗi dòng điện 2n
Bài giải
Gọi M⁄ là điểm cách mỗi dòng điện 2czn
`
Cảm ứng từ do dòng J, gây ra tại M là:
r ’ ee ee Oe ven” ( -°-
Cảm ứng từ do dòng J, gây ra ta M là:
H
=2 107,5 =2.107”.—— 30 _ =3.107
Cảm ứng từ tổng hợp tại Xí : B=B.+B,
B=./B? +B = (10%) + (3.107), =+x/10.102?=3,16.107
Câu 6 Hai dây dẫn thắng song song dài vô hạn đặt cách nhau ở = 14cm trong không khí Dòng điện chạy
qua trong day J, = J, = 7 =1,25A Xác định vec tơ cảm ứng từ tại ⁄ cách mỗi dây ®= 25czn trong trường
hợp hai dòng điện:
a) Cùng chiều
b) Ngược chiêu
Bài giải
- Cam ung tu do dong dién J, gayratai M: B, =2.10°.—=2.10 °.— =10°T
_ 1, _ 1,25 6 -_ Cảm ứng từ do dòng điện 7, gây ra tại Xí : 5, = 2.10 Ro = 2.10 095 =10°T
W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net Y: youtube.com/c/hoc247tvc
Trang 7
-_ Cảm ứng từ tổng hợp tại Xí : B =B+B,
B ¡9 -r ®\,
Gọi œ là góc hợp bởi B,,B,, ta có:
= = ~-
2B Mo? ~0,H? 2.105.|0,25?-0,07?
=> B=— G7 _ 210 y0,25° = 0,07 =1,92.10°T
Vậy: Cảm tng tir tong hop tai M có độ lớn B=1,92.10°T , co phuong song song OO,
b) Hai dòng điện chạy ngược chiều:
Ta có: B=B+bB, (1)
Chiếu (1) lên phương của Bụ: B=B,cosa+B, cosa =2B, cosa O; H O,
Mat khéc: @ = B > cosa =cos B= _ 0.07 ` iB '
` + TC 6 H
và Ö có phương vuông góc với ØO,, chiều hướng từ 8 đến 77
Vậy: Cảm ứng từ tổng hợp tại Ä có độ lớn 8 =0,56.10 7, có
phương vuông góc ØØ,, chiêu từ M đến H
W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net Y: youtube.com/c/hoc247tvc
Trang 8
Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai
Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội
dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi
về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên danh
tiếng
LLuyên Thi Online
Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi — Tiết kiệm 90%
- Luyén thi ĐH, THPT ỌG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng
xây dựng các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh
Học
-_ Luyện (hi vào lớp 10 chuyên Toán: Ôn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các
trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường
Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Déo va Thầy Nguyễn Đức
Tân
II Khoa Hoc Nang Cao va HSG
Học Toán Online cùng Chuyên Gia -_ Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Toán Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho các em HS
THCS lớp 6, 7, 8, 9 yêu thích môn Toán phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm
tốt ở các kỳ thi HSG
-_ Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng 5 phân môn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành
cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS
Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cần cùng
đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia
HI.Kênh học tập miễn phí
HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí HOC247 TV kênh Video bài qiẳng miễn phi
-_ HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả
các môn học với nội dung bài giảng chỉ tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu
tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất
- HOC247 TV: Kénh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi
miễn phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn Toán- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng
Anh
W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net Y: youtube.com/c/hoc247tvc
