Bài 2: Một đoạn dây dẫn dài 5 cm đặt trong từ trường đều và vuông góc với vectơ cảm ứng từ. Tính độ lớn cảm ứng từ của từ trường. Tính góc α hợp bởi dây MN và đường cảm ứng từ. Bài 4: Ha[r]
Trang 1Chương IV : TỪ TRƯỜNG
A- Tóm tắt lý thuyết
I / Các định nghĩa io
1 - Từ trường :
- Đ/N: 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)
2 - Đường sức từ :
- Đ/N : 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
- Tính chất :
Chiều của đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định ( quy tắc nắm tay phải , quy tắc đinh ốc…)
Quy ước : Vẽ các đường cảm ứng từ sao cho chỗ nào từ trường mạnh thì các đường sức dày và chỗ nào
từ trường yếu thì các đường sức từ thưa
II / Từ trường tạo bởi các dây dẫn điện có hình dạng đặc biệt
1 - Từ trường của dòng điện thẳng dài vô hạn
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 :
đường tròn ( O,r) tại M
- Chiều : được xác định theo quy tắc nắm 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
- Độ lớn : B M=2.10−7I
r
Trong đó : B:cảm ứng từ (T) - I: cường độ dòng điện (A) - r: khoảng cách từ điểm ta xét đến ây dẫn (m)
Nguyên lý chồng chất ta có : ⃗B M = ⃗B1+ ⃗B2+…
2 - Từ trường của ống dây
Cảm ứng từ tại 1 điểm trong lồng ống dây
- Phương : song song với trục ống dây
bàn tay phải nắm lấy ống dây sao cho các ngón trỏ, ngón
giữa…hướng theo chiều dòng điện, khi dó ngón cái choãi ra
cho ta chiều đường sức từ
- Độ lớn : B=4 π 10−7¿l =4 π 10−7n I
l - N vòng
B M
M r
M r
I
Trang 2- Trong đó : B (T) - I (A) - l: chiều dài ống dây (m) – N số vòng dây n: số vòng dây trên 1m chiều dài(vòng)
III/ Lực từ tác dụng lên một đoạn dây có một dòng điện đặt trong từ trường đều
Lực từ ⃗F do từ trường đều tác dụng lên đoạn dây thẳng chiều dài l (m) có
dòng điện I (A) chạy qua là lực có :
- Điểm đặt : trung điểm của đoạn dây
- Phươg : vuông góc với mặt phẳng (l ,⃗B)
- Chiều : được xác định bởi quy tắc bàn tay trái “ Xoè bàn tay trái hứng
các đường cảm ứng từ sao cho chiều của dòng điện đi từ cổ tay đến
ngón tay Ngón tay cái choải ra 900 chỉ chiều của lực từ ”
F = B.I.l.sinα với α=(^⃗B , l)
IV / Lực từ tác dụng lên điện tích chuyển động ( lực Lo-ren-xơ)
Lực Lo-ren- xơ tác dụng lên điện tích q đang chuyển động với vận tốc ⃗v
trong từ trường có :
- Điểm đặt tại điện tích q
- Phương : Vuông góc với mp(⃗v , ⃗B )
- Chiều : xác định theo quy tắc bàn tay trái
+ Cảm ứng từ xuyên vào lòng bàn tay
+ Chiều từ cổ tay đến ngón tay chỉ chiều của ⃗v ,
+ Ngón cái choãi ra 900 chỉ chiều lực Lo- ren- xơ
( nếu q > 0 : chiều cùng với chiều chỉ của tay cái
nếu q<0 : chiều ngược với chiều chỉ của tay cái )
- Độ lớn : f = |q|.v B sinαvới α = (⃗ v , ⃗B )
B – Bài tập :
Bài 1: Xác định lực từ trong các trường hợp sau:
Bài 2: Một đoạn dây dẫn dài 5 cm đặt trong từ trường đều và vuông góc với vectơ cảm ứng từ Dòng điện chạy qua
dây có cường độ 0,75 A Lực từ tác dụng lên đoạn dây đó là 3.10–2 N Tính độ lớn cảm ứng từ của từ trường
Bài 3: Một đoạn dây dẫn thẳng MN dài 6 cm có dòng điện I = 5 A đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,5
T Lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn F = 7,5.10–2 N Tính góc α hợp bởi dây MN và đường cảm ứng từ
Bài 4: Hai điểm M và N gần một dòng điện thẳng dài Khoảng cách từ M đến dòng điện lớn gấp hai lần khoảng
cách từ N đến dòng điện Biết cảm ứng từ tại M có độ lớn là BM = 2.10–5 T Tính độ lớn của cảm ứng từ tại N
Bài 5: Dòng điện I = 1 A chạy trong dây dẫn thẳng dài Cảm ứng từ tại điểm M cách dây dẫn 10 cm có độ lớn bằng
bao nhiêu?
Bài 6: Một dòng điện có cường độ I = 5 A chạy trong một dây dẫn thẳng, dài Cảm ứng từ do dòng điện này gây ra
tại điểm M có độ lớn B = 4.10–5 T Điểm M cách dây một khoảng bao nhiêu?
F I
f
B
v
N
S
I
I
S
N
I
+ + + + + + + + + + + + + + +
I
N I S
Trang 3Bài 7: Một dũng điện chạy trong dõy dẫn thẳng, dài Tại điểm A cỏch dõy 10 cm cảm ứng từ do dũng điện gõy ra
cú độ lớn 2.10–5 T Tớnh cường độ dũng điện chạy trờn dõy
Bài 8: Một ống dõy dài, chiều dài 20cm gồm N=5000 vũng quấn đều theo chiều dài ống, ống dõy khụng cú lừi và
đặt trong khụng khớ Cường độ dũng điện qua mỗi vũng dõy của ống dõy là I = 0,5A Tớnh cảm ứng từ trong lũng ống dõy
Bài 9:Một dõy dẫn cú vỏ bọc cỏch điện dài 300 m, được quấn đều thành ống dõy cú chiều dài 80 cm, đường kớnh
20 cm Cảm ứng từ bờn trong ống dõy là B = 375.10– 6 T Tớnh cường độ dũng điện qua ống dõy
Bài 10:Hai dõy dẫn thẳng dài D1, D2 đặt song song trong khụngkhớ cỏch nhau khoảng d=10cm cú dũng điện cựng
chiều I1 = I2 = I=2,4A đi qua.Trong mặt phẳng chứa 2 dõy, hóy tớnh cảm ứng từ tại:
N cỏch D1 đọan r1 = 20cm và cỏch D2 đọan r2 = 10cm b) P cỏch D1 đọan r1 = 8cm và cỏch D2 đọan r2 = 6cm
Bài 11:Hai dõy dẫn dài song song với nhau, nằm cố định trong mặt phẳng P và cỏch nhau một khoảng d = 8cm
Dũng điện chạy trong hai dõy là I1 =10A và I2 = 20A và ngược chiều nhau Cỏc dõy dẫn đặt trong khụng khớ.Tớnh cảm ứng từ tại :
Bài 12:Một electron bay vào trong từ trường đều, cảm ứng từ B=1,2T Lỳc lọt vào từ trường, vận tốc của hạt là
vo= 107m/s và vộctơ làm thành với một gúc =30o Tớnh lực lorentz tỏc dụng lờn electron đú
Bài 13:Một hạt tớch điện chuyển động trong từ trường đều, mặt phẳng quỹ đạo của hạt vuụng gúc với đường sức
từ Nếu hạt chuyển động với vận tốc v1 = 1,8.106 m/s thỡ lực Lorenxơ tỏc dụng lờn hạt cú giỏ trị f1 = 2.10-6N, nếu hạt chuyển động với vận tốc v2 = 4,5.107m/s thỡ lực Lorenxơ tỏc dụng lờn hạt cú giỏ trị là bao nhiờu?
II Trắc nghiệm:
Cõu 1 : Phát biểu nào sau đây là không đúng?
Ngời ta nhận ra từ trờng tồn tại xung quanh dây dẫn mang dòng điện vì:
A có lực tác dụng lên một dòng điện khác đặt song song cạnh nó
B có lực tác dụng lên một kim nam châm đặt song song cạnh nó
C có lực tác dụng lên một hạt mang điện chuyển động dọc theo nó
D có lực tác dụng lên một hạt mang điện đứng yên đặt bên cạnh nó
Cõu2 : Tính chất cơ bản của từ trờng là:
A gây ra lực từ tác dụng lên nam châm hoặc lên dòng điện đặt trong nó
B gây ra lực hấp dẫn lên các vật đặt trong nó
C gây ra lực đàn hồi tác dụng lên các dòng điện và nam châm đặt trong nó
D gây ra sự biến đổi về tính chất điện của môi trờng xung quanh
Cõu 3 : Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A Qua bất kỳ điểm nào trong từ trờng ta cũng có thể vẽ đợc một đờng sức từ
B Đờng sức từ do nam châm thẳng tạo ra xung quanh nó là những đờng thẳng
C Đờng sức mau ở nơi có cảm ứng từ lớn, đờng sức tha ở nơi có cảm ứng từ nhỏ
D Các đờng sức từ là những đờng cong kín
Cõu 4 : Phát biểu nào sau đây là không đúng?
Từ trờng đều là từ trờng có
Cõu 5: Phát biểu nào sau đây là đúng?
Một dòng điện đặt trong từ trờng vuông góc với đờng sức từ, chiều của lực từ tác dụng vào dòng điện sẽ không thay
đổi khi
o
v
B
Trang 4A đổi chiều dòng điện ngợc lại.
B đổi chiều cảm ứng từ ngợc lại
C đồng thời đổi chiều dòng điện và đổi chiều cảm ứng từ
D quay dòng điện một góc 900 xung quanh đờng sức từ
Cõu 6 : Một đoạn dây dẫn có dòng điện I nằm ngang đặt trong từ trờng có các đờng sức từ
thẳng đứng từ trên xuống nh hình vẽ Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có chiều
A thẳng đứng hớng từ trên xuống
B thẳng đứng hớng từ dới lên
C nằm ngang hớng từ trái sang phải
D nằm ngang hớng từ phải sang trái
Cõu 7 : Chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện, thờng đợc xác định bằng quy tắc:
Cõu 8: Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A Lực từ tác dụng lên dòng điện có phơng vuông góc với dòng điện
B Lực từ tác dụng lên dòng điện có phơng vuông góc với đờng cảm ứng từ
C Lực từ tác dụng lên dòng điện có phơng vuông góc với mặt phẳng chứa dòng điện và đờng cảm ứng từ
Cõu 9 : Một đoạn dây dẫn dài 5 (cm) đặt trong từ trờng đều và vuông góc với vectơ cảm ứng từ Dòng điện chạy qua
dây có cờng độ 0,75 (A) Lực từ tác dụng lên đoạn dây đó là 3.10-2 (N) Cảm ứng từ của từ trờng đó có độ lớn là:
Cõu 10 : Phát biểu nào sau đây là không đúng?
Một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I đặt trong từ trờng đều thì
A lực từ tác dụng lên mọi phần của đoạn dây
B lực từ chỉ tác dụng vào trung điểm của đoạn dây
C lực từ chỉ tác dụng lên đoạn dây khi nó không song song với đờng sức từ
D lực từ tác dụng lên đoạn dây có điểm đặt là trung điểm của đoạn dây
Cõu 11 : Một dây dẫn thẳng có dòng điện I đặt trong vùng không gian có từ trờng đều nh hình vẽ Lực
từ tác dụng lên dây có
Cõu 12 : Phát biểu nào dới đây là Đúng?
A Đờng sức từ của từ trờng gây ra bởi dòng điện thẳng dài là những đờng thẳng song song với dòng điện
B Đờng sức từ của từ trờng gây ra bởi dòng điện thẳng là những đờng tròn
C Đờng sức từ của từ trờng gây ra bởi dòng điện thẳng là những đờng thẳng song song cách đều nhau
D Đờng sức từ của từ trờng gây ra bởi dòng điện thẳng dài là những đờng tròn đồng tâm nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây dẫn
Cõu 13 : Hai điểm M và N gần một dòng điện thẳng dài Khoảng cách từ M đến dòng điện lớn gấp hai lần khoảng
cách từ N đến dòng điện Độ lớn của cảm ứng từ tại M và N là BM và BN thì
B M=1
2B N
D
B M=1
4B N
Cõu 14 : Dòng điện I = 1 (A) chạy trong dây dẫn thẳng dài Cảm ứng từ tại điểm M cách dây dẫn 10 (cm) có độ lớn
là:
Cõu 15 : Một dòng điện có cờng độ I = 5 (A) chạy trong một dây dẫn thẳng, dài Cảm ứng từ do dòng điện này gây
ra tại điểm M có độ lớn B = 4.10-5 (T) Điểm M cách dây một khoảng
I
Trang 5Cõu 16 : Một dòng điện thẳng, dài có cờng độ 20 (A), cảm ứng từ tại điểm M cách dòng điện 5 (cm) có độ lớn là:
Cõu 17 Một dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng, dài Tại điểm A cách dây 10 (cm) cảm ứng từ do dòng điện gây
ra có độ lớn 2.10-5 (T) Cờng độ dòng điện chạy trên dây là:
Cõu 18 : Một ống dây dài 50 (cm), cờng độ dòng điện chạy qua mỗi vòng dây là 2 (A) cảm ứng từ bên trong ống
dây có độ lớn B = 25.10-4 (T) Số vòng dây của ống dây là:
Cõu 19 : Một sợi dây đồng có đờng kính 0,8 (mm), lớp sơn cách điện bên ngoài rất mỏng Dùng sợi dây này để
quấn một ống dây có dài l = 40 (cm) Số vòng dây trên mỗi mét chiều dài của ống dây là:
Cõu 20 : Lực Lorenxơ là
A lực từ tỏc dụng lờn hạt mang điện chuyển động trong từ trường
B lực từ tỏc dụng lờn dũng điện
C lực từ tỏc dụng lờn hạt mang điện đặt đứng yờn trong từ trường
D lực từ do dũng điện này tỏc dụng lờn dũng điện kia
Cõu 21 : Chiều của lực Lorenxơ được xỏc định bằng
Cõu 22 : Độ lớn của lực Lorexơ được tớnh theo cụng thức
Cõu 23 : Một electron bay vào khụng gian cú từ trường đều cú cảm ứng từ B = 0,2 T với vận tốc ban đầu vo = 2.105 m/s vuụng gúc với cảm ứng từ Lực Lorenxơ tỏc dụng vào electron cú độ lớn là
Cõu 24 : Một hạt prụtụn chuyển động với vận tốc 2.106 (m/s) vào vựng khụng gian cú từ trường đều B = 0,02 (T) theo hướng hợp với vectơ cảm ứng từ một gúc 300 Biết điện tớch của hạt prụtụn là 1,6.10–19 (C) Lực Lorenxơ tỏc dụng lờn hạt cú độ lớn là
HẾT