CHỦ ĐỀ TỪ TRƯỜNG

+ Đặc trưng của từ trường là cảm ứng từ ký hiệu là ⃗ B đơn vị của cảm ứng từ là T ( Tesla) - Đường sức từ :đường sức từ là những đường vẽ trong không gian có từ trường sao cho tiếp t[r]

TRƯỜNG THPT HOÀNG MAI 2

NHÓM: VẬT LÍ

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP DÀNH CHO HỌC SINH TỰ HỌC Ở NHÀ

CHỦ ĐỀ: TỪ TRƯỜNG

I KIẾN THỨC CƠ BẢN

1 Các định nghĩa

- Từ trường :

+ Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên nam châm hay một dòng điện đặt trong nó

+ Đặc trưng của từ trường là cảm ứng từ ký hiệu là ⃗B đơn vị của cảm ứng từ là T ( Tesla)

- Đường sức từ :đường sức từ là những đường vẽ trong không gian có từ trường sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có hướng trùng với hướng của của từ trường tại điểm đó

2 Cảm ứng từ: B

¿ Tại mỗi điểm trong không gian có từ trường xác định một véc tơ cảm ứng từ:

+ Có hướng trùng với hướng của từ trường;

+ Có độ lớn bằng

F

Il , với F là độ lớn của lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện có độ dài l, cường độ I, đặt vuông góc với hướng của từ trường tại điểm đó

Đơn vị cảm ứng từ là tesla (T)

Từ trường đều là từ trường mà cảm ứng từ tại mọi điểm đều bằng nhau Đường sức từ của

từ trường đều là các đường thẳng song song, cách đều nhau

¿ Véc tơ cảm ứng từ B do dòng điện thẳng rất dài gây ra:

Giả sử cần xác định từ trường ⃗B M tại M cách dây dẫn một đoạn r do dây dẫn điện có cường độ I (A) gây ra ta làm như sau :

+ Điểm đặt : Tại M

+ Phương : cùng với phương tiếp tuyến của đường tròn ( O,r) tại M

+ Chiều : được xác định theo quy tắc nắm bàn tay phải họăc quy tắc đinh ốc 1 :

 Quy tắc nắm bàn tay phải : Để bàn tay phải sao cho ngón cái nằm dọc theo dây dẫn và chỉ theo chiều dòng điện , khi đó các ngón kia khum lại cho ta chiều của cảm ứng từ

 Quy tắc cái đinh ốc 1 : Quay cái đinh ốc để nó tiến theo chiều dòng điện thì chiều của nó tại điểm đó là chiều của cảm ứng từ

+ Độ lớn : B M=2.10 −7I

r Trong đó : B (T) ; I (A) ; r (m)

I

B M

B M

O r

VD 1 : Một dòng điện 10A chạy trong một dây dẫn thẳng dài đặt trong không khí.

Tính cảm ứng từ tại những điểm cách dây dẫn 5cm

¿ Véc tơ cảm ứng từ B do dòng điện chạy trong khung dây tròn gây ra tại tâm của vòng dây:

Giả sử cần xác định từ trường ⃗B o tại tâm O cách dây dẫn hìng tròn bán kính r do dây dẫn điện có cường độ I (A) gây ra ta làm như sau :

+ Điểm đặt : Tại O

+ Phương : Vuông góc với mặt phẳg vòng dây.

+ Chiều : được xác định theo quy tắc đinh ốc 2 : “Quay cái đinh ốc theo chiều dòng điện

thì chiều tiến của nó tại điểm đó là chiều của cảm ứng từ

+ Độ lớn : B M=2 π 10−7I

r Trong đó : B (T) ; I (A) ; r (m)

VD 2 : Một vòng dây tròn đặt trong chân không có bán kính R = 10 cm mang dòng điện I =

50 A

a Tính độ lớn của véc tơ cảm ứng từ tại tâm vòng dây

b Nếu cho dòng điện trên qua vòng dây có bán kín R’ = 4R thì cảm ứng từ tại tâm vòng dây có độ lớn là bao nhiêu?

¿ Véc tơ cảm ứng từ B do dòng điện chạy trong ống dây dài ở trong lòng ống dây (vùng có từ trường đều):

Giả sử cần xác định từ trường ⃗B o tại tâm O của ống dây dẫn điện có cường độ I (A) gây ra ta làm như sau :

+ Phương : song song với trục ống dây.

+ Chiều : được xác định theo quy tắc đinh ốc 2 : “Quay cái đinh ốc theo chiều dòng điện

thì chiều tiến của nó tại điểm đó là chiều của cảm ứng từ

+ Độ lớn : B O=4 π 10−7 ¿

l Trong đó : B (T) ; I (A) ; l (m) ; N số vòng dây

VD 3 : Một ống dây dài 25cm có 500 vòng có dòng điện cường độ I = 0,318A chạy qua Tính

cảm ứng từ tại một điểm trong lòng ống dây

3 Nguyên lí chồng chất từ trường: B=⃗B⃗ 1+ ⃗B2+ .+ ⃗Bn

*Các trường hợp đặc biệt :B 12

=B⃗1+B 2

a)B1

B⃗2 B12B1B2 b)B⃗1B⃗2B12 B1  B2

N

S

I

c)B1

⃗B2 B12  B12B22 d)



B B  1 2

= B12  B12B22 2 .cosB B1 2 

VD 4 : Hai dịng điện cĩ cường độ I1 = 3A và I2 = 2A chạy cùng chiều trong hai dây dẫn song song và cách nhau 50cm Xác định cảm ứng từ tại :

a Điểm M cách dịng điện I1 30cm và cách I2 20cm

b ĐIểm N cách dịng điện I1 30cm và cách I2 40cm

VD 5 : Hai dây dẫn thẳng, rất dài, đặt song song, cách nhau 10 cm trong khơng khí, cĩ hai

dịng điện ngược chiều, cĩ cường độ I1 = 20A, I2 = 10A chạy qua Xác định điểm N mà tại

đĩ cảm ừng từ tổng hợp do hai dịng điện này gây ra bằng 0

4 Lực từ: Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn cĩ chiều dài l cĩ dịng điện I chạy qua đặt

trong từ trường:

- Cĩ điểm đặt tại trung điểm của đoạn dây;

- Cĩ phương vuơng gĩc với đoạn dây và với đường sức từ;

- Cĩ chiều xác định theo qui tắc bàn tay trái: để bàn ta trái sao cho véc tơ cảm ứng từ

B→ hướng vào lịng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngĩn giữa là chiều dịng điện chạy trong

đoạn dây, khi đĩ chiều ngĩn tay cái chỗi ra chỉ chiều của lực từ F

→

;

- Cĩ độ lớn: F = BIlsin

Trong đĩ: B(T); I(A); l(m);  là gĩc tạo bởi ⃗B và ⃗l

VD 6 : Một đoạn dây được uốn gập thành khung dây có dạng tam giác AMN vuông góc tại A

như hình vẽ.Đặt khung dây vào một từ trường đều,vecto cảm ứng từ song song với cạnh AN và hướng từ trái sang phải.Coi khung dây nằm cố định trong mặt phẳng hình vẽ và AM=8cm ,AN=6cm , B=3.10 -3 T, I=5A.Xác định lực từ F

tác dụng lên đoạn của dây dẫn ?

II CÂU HỎI VẬN DỤNG ( Học sinh làm bài vào giấy, Thầy ( Cơ) thu bài chấm lấy điểm)

Bài 1 Xác định lực từ tác dụng lên dịng điện trong các trường hợp sau:

I I I

I

d

c

Bài 2 Xác định chiều của véc tơ cảm ứng từ và cực của nam châm trong các hình sau:

Hình a Hình b Hình c Hình d

Bài 3 Một dòng điện 20A chạy trong một dây dẫn thẳng dài đặt trong không khí.

a Tính cảm ứng từ tại những điểm cách dây dẫn 10cm

b Tìm những điểm tại đó cảm ứng từ lớn gấp đôi, nhỏ bằng nửa giá trị của B tính ở câu a

Bài 4 Hai dây dẫn thẳng dài song song cách nhau 10cm trong không khí, dòng điện chạy

trong hai dây dẫn có cùng cường độ 5A ngược chiều nhau

a Tính cảm ứng từ tổng hợp tại điểm M, biết M nằm trong mặt phẳng chứa hai dây dẫn và cách hai dây thứ nhất 5cm và cách dây thứ hai 15cm

b Tại M đặt một dòng điện thẳng I0 = 10A, (song song với hai dây dẫn ban đầu) Tìm lực từ tác dụng lên dây dẫn này, biết chiều dài dây dẫn này là 18cm

Bài 5 Một đoạn dây dẫn thẳng MN dài 6cm có dòng điện I = 5A đặt trong từ trường đều có

cảm ứng từ B = 0,5T Lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn F = 7,5.10-2N Tính góc hợp bởi dây MN và đường cảm ứng từ

( Vẽ hình biểu diễn)

Bài 6 Hai dây đẫn thẳng dài vô hạn, đặt song song trong không khí cách nhau một đoạn d =

12 cm có các dòng điện cùng chiều I1 = I2 = I = 10 A chạy qua Một điểm M cách đều hai dây dẫn một đoạn x

a Khi x = 10 cm Tính độ lớn cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng điện chạy trong hai dây dẫn gây ra tại điểm M

b Hãy xác định x để độ lớn cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng điện gây ra đạt giá trị cực đại Tính giá trị cực đại đó

I

B

B

I