Khum bàn tay phải theo các vòng của ống dây sao cho chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện chạy trong ống dây, ngón cái choãi ra 90 0 chỉ chiều các đường sức từ tr[r]
Trang 1TRƯỜNG THPT PHÚ LÂM
TỔ VẬT LÝ-CN
NỘI DUNG ÔN TẬP TẠI NHÀ THÁNG 2 - 2020
Bài 21:
TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG CÁC DÂY
DẪN CÓ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT
Quy ước chung:
PHẦN 1: LÝ THUYẾT ghi vào tập bài học
PHẦN 2: BÀI TẬP làm trực tiếp vào tập bài tập
PHẦN 1: LÝ THUYẾT
I/ TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG DÂY DẪN THẲNG DÀI 1/ Hình dạng
Đường sức từ là các đường tròn đồng tâm nằm trong mặt phẳng vuông góc với dòng điện, tâm của các đường sức từ là giao điểm của mặt phẳng và dây dẫn
2/ Chiều: Được xác định theo quy tắc “nắm tay phải (1)”
“Giơ ngón cái của bàn tay phải hướng theo chiều dòng điện, khum bốn ngón kia xung quanh dây dẫn thì chiều từ cổ tay đến các ngón là chiều của đường sức từ.”
I
10
2
I là cường độ dòng điện qua dây dẫn (A)
r là khoảng cách từ dây dẫn đến điểm đang xét (m)
B là cảm ứng từ tại điểm đó (T)
II/ TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG DÂY DẪN UỐN THÀNH VÒNG TRÒN
1/ Hình dạng
Đường sức từ là các đường cong xuyên qua lòng khung dây, càng gần tâm vòng dây đường sức từ gần như là đường thẳng Tại tâm vòng dây, đường sức từ là đường thẳng
Trang 22/ Chiều: Được xác định theo quy tắc “nắm tay phải (2)”
“Khum bàn tay phải theo vòng dây của khung sao cho chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện trong khung, ngón cái choãi ra chỉ chiều các đường sức từ xuyên qua mặt phẳng dòng điện.”
3/ Độ lớn cảm ứng từ tại tâm vòng dây
R
I
B 2 107
I là cường độ dòng điện qua khung dây dẫn (A)
R là bán kính khung dây tròn (m)
B là cảm ứng từ tại tâm khung dây (T)
Chú ý: Nếu khung dây tròn tạo bởi N vòng dây sít nhau thì:
R
I N
10
2
III/ TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG ỐNG DÂY DẪN HÌNH TRỤ
1/ Hình dạng
Đường sức từ là các đường cong xuyên qua lòng ống dây Bên trong ống dây các đường sức từ song song với trục ống dây và cách đều nhau Bên ngoài ống, dạng và sự phân bố các đường sức từ giống như ở một nam châm thẳng
2/ Chiều: Được xác định theo quy tắc ‘nắm tay phải (2)’
Trang 3Khum bàn tay phải theo các vòng của ống dây sao cho chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện chạy trong ống dây, ngón cái choãi ra 900 chỉ chiều các đường sức từ trong lòng ống
3/ Độ lớn cảm ứng từ trong ống dây
I
N nI B
7 7
10 4 10
4
I là cường độ dòng điện qua mỗi vòng dây dẫn (A)
n là số vòng dây trên mỗi mét chiều dài ống
N là số vòng dây trên mét chiều dài ống
B là cảm ứng từ trong lòng ống dây (T)
IV/ NGUYÊN LÝ CHỒNG CHẤT CỦA TỪ TRƯỜNG
Vectơ cảm ứng từ tại một điểm do nhiều dòng điện gây ra
bằng tổng các vectơ cảm ứng từ do từng dòng điện gây ra tại điểm ấy
n
B
B B
1 2
PHẦN 2: BÀI TẬP
DẠNG 1: TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN THẲNG
Cách xác định vectơ cảm ứng từ B:
Điểm đặt: tại điểm đang xét
Phương: tiếp tuyến đường sức từ tại điểm đó
Chiều: Xác định bởi quy tắc bàn tay trái
Giơ ngón cái của bàn tay phải hướng theo chiều dòng điện, khum bốn ngón kia xung quanh dây dẫn thì chiều từ cổ tay đến các ngón là chiều của đường sức từ
Độ lớn:
r
I
B 2 107
I là cường độ dòng điện qua dây dẫn A
r là khoảng cách từ dây dẫn đến điểm đang xét m
B là cảm ứng từ tại điểm đó T
Bài 1 Một dòng điện có cường độ 5A chạy trong dây dẫn thẳng, dài Cảm ứng từ tại điểm M có giá trị là B = 4.10 – 5
T Hỏi điểm M cách dây một khoảng bằng bao nhiêu?
Bài 2 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 giá trị của B tính được ở câu a
B
B1
B2
Trang 4Bài 3 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 4 Một dòng điện thẳng, dài có cường độ 20 A, cảm ứng từ tại điểm M cách dòng điện 5 cm có độ lớn bằng bao nhiêu?
Bài 5 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 Tính cường độ dòng điện chạy trên dây
Bài 6 Dòng điện thẳng dài vô hạn có cường độ I = 0,5A đặt trong không khí
a/ Tính cảm ứng từ tại M cách dòng điện 4cm
b/ Cảm ứng từ tại N bằng 10 – 6
T Tính khoảng cách từ N đến dòng điện
DẠNG 2: TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN TRÒN
Cách xác định vectơ cảm ứng từ B tại tâm vòng dây:
Điểm đặt: tại tâm khung dây
Phương: vuông góc với mặt phẳng khung dây
Chiều: Xác định bằng quy tắc “nắm tay phải 2 ”
Khum bàn tay phải theo vòng dây của khung sao cho chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện trong khung, ngón cái choãi ra chỉ chiều các đường sức từ xuyên qua mặt phẳng dòng điện
Độ lớn:
R
I
B 7
10
2
I là cường độ dòng điện qua khung dây dẫn A
R là bán kính khung dây tròn m
B là cảm ứng từ tại tâm khung dây T
Chú ý: Nếu khung dây tròn tạo bởi N vòng dây sát nhau thì:
R
I N
B 2 107
Chú ý: Quỹ tích các đường sức từ đi qua vòng dây là các đường cong hyperbol
Đường sức từ đi qua tâm O của vòng dây là đường thẳng
Bài 7 Một khung dây tròn bán kính 30 cm gồm 10 vòng dây Cường độ dòng điện trong mỗi vòng dây là 0,3 A Tính cảm ứng từ tại tâm của khung dây
Bài 8 Tại tâm của một dòng điện tròn cường độ I = 5 A người ta đo được cảm ứng từ
B = 31,4.10 – 6 T Hỏi đường kính của dòng điện đó
Bài 9 Tại tâm của một dòng điện tròn cường độ 5 A cảm ứng từ đo được là 31,4.10 – 6
T Tính đường kính của dòng điện đó
Bài 10 Một khung dây tròn, bán kính 30 cm gồm 10 vòng dây Cho dòng điện I = 1,5A chạy qua khung dây Tính độ lớn cảm ứng từ tại tâm khung dây
I
r
O
B r O
r
O
B O
Trang 5Bài 11 Một khung dây tròn bán kính R = 10 cm, gồm 50 vòng dây có dòng điện 10 A chạy qua, đặt trong không khí Tính độ lớn cảm ứng từ tại tâm khung dây
Bài 12 Cuộn dây tròn bán kính R = 5cm gồm N = 100 vòng dây quấn nối tiếp cách điện với nhau đặt trong không khí có dòng điện I qua mỗi vòng dây, từ trường ở tâm vòng dây là B = 5.10 – 4T Tìm I?
Bài 13 Một vòng dây tròn bán kính 5cm, xung quanh là không khí Dòng điện trong dây có cường độ là I, gây ra từ trường tại tâm vòng tròn có B = 2,5.10 – 6
T Tính cường
độ dòng điện chạy trong vòng dây?
DẠNG 3:TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG ỐNG DÂY
1/ Cách xác định vectơ cảm ứng từ B:
Điểm đặt: tại điểm đang xét trong lòng ống dây
Phương: song song với trục ống dây
Chiều: Xác định bằng quy tắc “nắm tay phải 2 ”
Khum bàn tay phải theo các vòng của ống dây sao cho chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện chạy trong ống dây, ngón cái choãi ra 900 chỉ chiều các đường sức từ trong lòng ống
7 7
10 4 10
4
I là cường độ dòng điện qua mỗi vòng dây dẫn A
n là số vòng dây trên mỗi mét chiều dài ống
N là số vòng dây trên mét chiều dài ống
B là cảm ứng từ trong lòng ống dây T
Chú ý:
Từ trường trong lòng ống dây là từ trường đều
Quỹ tích các đường sức từ trong lòng ống dây gần như là đường thẳng
Cảm ứng từ trong ống dây có lõi sắt có độ từ thẩm :
I
N
nI
.
B
10 4 10
4
2/ Tìm số vòng dây n trên 1 mét chiều dài ống và số vòng dây N trên mét chiều dài ống
daãn daây
d
N
n 1
oáng
daãn daây
d
L N
Bài 14 Một sợi dây đồng có đường 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 bao nhiêu?
Trang 6Bài 15 Một dây thẳng chiều dài 18,84cm được bọc bằng một lớp cách điện mỏng và quấn thành một cuộn dây tròn Cho dòng điện có cường độ I = 0,4A đi qua vòng dây Tính cảm ứng từ trong vòng dây
Bài 16 Một ống dây thẳng dài có 1200 vòng dây, cảm ứng từ bên trong ống dây là B = 7,5.10 – 3T Tính cường độ dòng điện qua ống dây, biết ống dây có chiều dài 20cm
Bài 17 Một ống dây thẳng chiều dài 20cm, đường kính 2cm Một dây dẫn có vỏ bọc cách điện dài 300cm được quấn đều theo chiều dài ống Ống dây không có lõi và đặt trong không khí Cường độ dòng điện đi qua dây dẫn là 0,5A Tìm cảm ứng từ trong ống dây
Bài 18 Một ống dây có dòng điện I = 20 A chạy qua tạo ra trong lòng ống dây một từ trường đều có cảm ứng từ B = 2,4.10 – 3
T Số vòng dây quấn trên mỗi mét chiều dài của ống dây là bao nhiêu?
Bài 19 Một ống dây có dòng điện I = 25 A chạy qua Biết cứ mỗi mét chiều dài của ống dây được quấn 1800 vòng Độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống dây là bao nhiêu?
Bài 20 Người ta muốn tạo ra từ trường có cảm ứng từ B = 250.10 – 5
T bên trong một ống dây Cường độ dòng điện trong mỗi vòng dây là I = 2 A Ống dây dài 50 cm Hỏi phải quấn bao nhiêu vòng dây?