Chuyên đề Dòng điện chạy qua hai dây dẫn thẳng song song tương tác với nhau môn Vật lý 11

- 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 chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm m[r]

Bài 1: Hai dây dẫn thẳng dài, đặt song song với nhau và cách nhau 10 cm đặt trong không khí Dòng điện

chạy trong dây dẫn có cường độ là I1 1 A, I2 5 A

a) Tính lực từ tác dụng lên một đơn vị chiều dài của dây

b) Tính lực từ tác dụng lên một đoạn có chiều dài 2 m của mỗi dây

Lời giải:

a) Lực tác dụng lên một đơn vị chiều dài của dây:

0

0,1

I

r

b) Lực từ tác dụng lên một đoạn có chiều dài 2m của mỗi dây:

2.10 2.10 2 2.10

0,1

I I

r

Bài 2: Dây dẫn thẳng dài có dòng I1 15 A đi qua, đặt trong chân không

a) Tính cảm ứng từ tại điểm cách dây 15 cm

b) Tính lực từ tác dụng lên 1 m dây của dòng I2 10A đặt song song cách I1 đoạn 15 cm Cho biết lực đó là

lực hút hay lực đẩy Biết rằng I1 và I ngược chiều nhau 2

Lời giải:

a) Cảm ứng từ do dòng điện I1 gây ra tại điểm M cách dây đoạn 15 cm là:

W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net Y: youtube.com/c/hoc247tvc Trang | 2

b) Lực từ do dòng I1 tác dụng lên 1m dây dòng I : 2

0,15

I I

r

Vì hai dòng điện ngược chiều nên lực là lực đẩy

Bài 3: Ba dây dẫn thẳng dài mang dòng điện I I I theo thứ tự đó, đặt song song cách đều nhau, khoảng 1, 2, 3

cách giữa 2 dây là a = 4 cm Biết rằng chiều của I1 và I hướng vào, 3 I hướng ra mặt phẳng hình vẽ, cường 2

độ dòng điện I1 10 A, I2 I3 20 A Xác định F tác dụng lên 1 mét của dòng I1

Lời giải:

Dòng I1 sẽ chịu tác dụng của hai dòng điện I và 2 I 3

Gọi F21,F lần lượt là lực do dòng điện 31 I và dòng điện 2 I tác dụng lên 1 m dây của dòng điện 3 I1

Ta có:

21

21

31

13

2.10 2.10 10

0, 04

2.10 2.10 5.10

0, 08

I I

r

I I

r







Vì hai dòng điện I1 và I cùng chiều nên lực tương tác giữa chúng là lực hút Còn hai dòng điện 3 I1 và I 2

ngược chiều nên lực tương tác giũa chúng là lực đẩy

Lực tổng hợp: F F31F21

Vì F cùng phương ngược chiều với 31 F nên: 21 F  F31F21 5.104N

Bài 4: Ba dây dẫn thẳng dài và song song cách đều nhau một khoảng a = 20 (cm) (hình vẽ) Cường độ dòng

điện chạy trong 3 dây lần lượt là I150A , I2  I3 20A

1 Xác định cảm ứng từ B tại điểm cách dây 2 và dây 3 một khoảng a =

20 cm (tại I1 )

2 Xác định phương chiều và độ lớn của lực từ tác dụng lên 1m của dây

1 bằng 2 cách:

a) Dựa vào cảm ứng từ B vừa tính câu a

b) Tính trực tiếp

Lời giải:

W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net Y: youtube.com/c/hoc247tvc Trang | 4

1 Ta có:

 

 

2

2

3

3

2.10 2.10

2.10 2.10

I

r I

r







Cảm ứng từ tổng hợp tại M: BB2B3

Gọi  là góc tạo bởi B và 2 B :3 I MI2 360

1 2 2 1 2cos 2 3.10

2 a) Khi đặt dòng điện I1 vào M thì dòng I1 sẽ chịu tác dụng của lực từ

của từ trường tổng hợp B :

1 2 3.10 50.1 3.10

2.b) Ta có:

21 31

21

0, 2

2.10 10

I I

r





Gọi F là hợp lực do I và 2 I tác dụng lên 3 I1 : FF21F31

Vì F13F23 nên F 2F13cos (với 30

2



   ) Hay: F2.10 cos303  3.103N

Bài 5: Ba dây dẫn thẳng dài đặt song song cùng một mặt phẳng

đứng có khoảng cách a = 5 cm như hình vẽ Dây 1 và 3 được giữ

cố định, có cường độ dòng điện I12I3 4 A đi qua như hình vẽ

Dây 2 tự do có dòng I2 5 A đi qua Tìm chiều di chuyển của dây

2 và lực từ tác dụng lên 1m dây 2 khi nó bắt đầu chuyển động nếu

2

I có chiều dòng điện:

a) đi lên b) đi xuống

Lời giải:

a) Khi dòng điện qua I có chiều từ dưới lên, lúc này 2 I1 sẽ đẩy I một lực 2 F còn 12 I sẽ đẩy 2 I một lực 2 F 32

Ta có:

12

12

32

32

0, 05

0, 05

I I

r I

r







Lực tổng hợp tác dụng lên mỗi đơn vị chiều dài của dây mang I là: 2

12 32

F F F

Vì F và 12 F cùng phương, ngược chiều nhau và 32 F12F32 nên:

5

12 32 4.10

FF F   N

Vectơ F có phương vuông góc với sợi dây I và có chiều hướng sang phải (như hình vẽ) nên sợi dây mang 2

2

I sẽ dịch chuyển sang bên phải đến khi cân bằng được thiết lập thì dừng lại

b) Khi dòng diện qua I có chiều từ trên xuống, lúc này 2 I1 sẽ hút I một lực 2 F còn 12 I sẽ hút 2 I một lực 2

32

F

Ta có:

12

12

32

32

2.10 2.10 8.10

0, 05

2.10 2.10 4.10

0, 05

I I

r

I I

r







Lực tổng hợp tác dụng lên mỗi đơn vị chiều dài của dây mang I 2

là: F F12F32

Vì F và 12 F cùng phương, ngược chiều nhau và 32 F12F32 nên:

5

12 32 4.10

FF F   N

Vectơ F có phương vuông góc với sợi dây I và có chiều hướng sang phải (như hình vẽ) nên sợi dây mang 2

2

I sẽ dịch chuyển sang bên trái đến khi cân bằng được thiết lập thì thì lại

W: www.hoc247.net F: www.facebook.com/hoc247.net Y: youtube.com/c/hoc247tvc Trang | 6

Bài 6: Hai dòng điện thẳng dài vô hạn đặt song song cách nhau 30 cm mang hai dòng điện cùng chiều

1 20A

I  ,I2 40A Xác định vị trí đặt dòng I để lực từ tác dụng lên 3 I là bằng không 3

Lời giải:

Gọi F F lần lượt là lực do dòng 13, 23 I1 và I tác dụng lên dòng 2 I 3

 

13 23

1 0

2





23 13

r

Vì hai dòng điện I1 và I cùng chiều nên từ (1) suy ra: dòng 3 I phải ở bên trong khoảng giữa hai dòng 3 I1 và

3

I Do đó ta có: r23r1330 4 

Giải (3) và (4) ta có: r13 10 cm và r2320 cm

Vậy để lực từ tác dụng lên dòng I bằng 0 thì dòng 3 I phải đặt cách vòng 3 I1 đoạn 10 cm hay đặt cách dòng

2

I đoạn 20 cm

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

- Luyên thi ĐH, THPT QG: 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 thi 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 Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn

II Khoá Học Nâng Cao và HSG

- 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 Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn cùng đôi HLV đạt thành

tích cao HSG Quốc Gia

III Kênh học tập miễn phí

- 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 chi 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: Kênh 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

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online cùng Chuyên Gia

HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí HOC247 TV kênh Video bài giảng miễn phí