Tổng hợp lý thuyết và bài tập về Từ trường của các dòng điện đặc biệt môn Vật lý 11

Từ trường của dòng điện thẳng dài vô hạn. Cách vẽ B tuân theo qui tắc nắm 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[r]

1 Từ trường của dòng điện thẳng dài vô hạn

7

2.10

M

M

I B

r



Trong đó: B M T là từ trường tại điểm M

 

M

r m là khoảng cách từ sợi dây đến điểm M

I (A) là cường độ dòng điện chạy qua sợi dây

Cách vẽ B tuân theo qui tắc nắm 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 tay kia khum lại cho ta chiều của các đường sức từ”

2 Từ trường của dòng điện tròn

7

2 10

O

I B

R

 

Trong đó: B O T là từ trường tại tâm O của vòng dây

I (A) là cường độ dòng điện chạy trong vòng dây

R (m) là bán kính của vòng dây

Cách vẽ B phải tuân theo qui tắc nắm 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

3 Từ trường của ống dây

4 10 NI 4 10

L

Trong đó: N là số vòng dây

L (m) là chiều dài ống dây

n là mật độ vòng dây

I (A) là cường độ dòng điện qua ống dây

Chú ý: Để đơn giản trong quá trình làm bài tập và biểu diễn vécto người ta quy ước như sau:

⊕ : Có phương vuông góc với mặt phẳng biểu diễn, chiều đi vào

⊙ : Có phương vuông góc với mặt phẳng biểu diễn, chiều đi ra

4 Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Một dây dẫn thẳng dài vô hạn, dòng điện chạy trong dây có cường độ I = 10 A

1 Hãy xác định độ lớn cảm ứng từ do dòng điện trên gây ra tại:

a) Điểm M nằm cách dây dẫn 5cm

b) Điểm N nằm cách dây dẫn 8cm

2 Ở điểm D có cảm ứng từ là 2.10 T5 , điểm D nằm cách dây dẫn 1 đoạn bằng bao nhiêu ?

Lời giải:

1 a) Cảm ứng từ tại M: 2.10 7 2.10 7 10 4.10 5

0, 05

M

I

r

1 b) Cảm ứng từ tại N: 2.10 7 2.10 7 10 2,5.105

0, 08

N

I

r

2 Ta có : B 2.10 7 I  r 2.10 7 I 0,1m10cm

Ví dụ 2: Một khung dây có N vòng dây như nhau dạng hình tròn có bán kính 5 cm Cho dòng điện có

cường độ I = 5 A chạy qua khung dây Hãy xác định vecto cảm ứng từ tại tâm của khung dây nếu:

a) Khung dây có 1 vòng dây (N = 1)

b) Khung dây có 10 vòng dây (N = 10)

Lời giải:

a) Cảm ứng tại tâm O có phương và chiều theo quy tắc nắm bàn tay phải Phương B1 vuông góc với mặt

phẳng khung dây và chiều hướng xuống (nếu dòng điện cùng chiều kim đồng

hồ) (như hình vẽ)

2 10 2 10 2 10

0, 05

I

r

b) Cảm ứng từ gây ra tại tâm của khung dây gồm nhiều vòng dây có điểm đặt, phương và chiều giống cảm ứng từ của 1 vòng dây, chỉ khác nhau về độ lớn

Độ lớn cảm ứng từ của khung dây có 10 vòng dây:

10

2 10 2 10 2 10

0, 05

N I

r

Hay B10 NB110B1 2 10 4T

Ví dụ 4: Dùng một dây đồng có đường kính d = 0,8 mm có một lớp sơn cách điện mỏng, quấn quanh một

hình trụ có đường kính D = 2 cm, chiều dài 40 cm để làm một ống dây, các vòng dây quấn sát nhau Muốn

từ trường có cảm ứng từ bên trong ống dây bằng 2 10 T 3

thì phải đặt vào ống dây một hiệu điện thế là

bao nhiêu Biết điện trở suất của đồng bằng 1, 76.108m

Lời giải:

Gọi N là số vòng dây phải quấn trên ống dây Đường kính của dây quấn chính là bề dày một vòng quấn, để quấn hết chiều dài ống dây thì phải cần N vòng quấn nên:

1

      vòng

Ta có: 4 10 7 7 4A

4 10

n









Điện trở của dây quấn: R= 2  *

d 4

  Chiều dài mỗi vòng quấn là chiều dài chu vi vòng tròn: C2 r D

Chiều dài dây quấn: LN C N.D

Thay vào (*) ta được: D2 4 2 1,1

d 4

R

d





Hiệu điện thế ở hai đầu ống dây: UIR4, 4 V

Ví dụ 5: Một ống dây có chiều dài 20 cm, gồm 500 vòng dây, cho cường độ dòng điện I = 5A chạy trong

ống dây

a) Hãy xác định độ lớn cảm ứng từ bên trong ống dây?

b) Nếu đồng thời tăng chiều dài ống dây, số vòng dây và cường độ dòng điện lên 2 lần thì cảm ứng từ bên trong ống dây lúc này có độ lớn là bao nhiêu?

c) Cần phải dùng dòng điện có cường độ bao nhiêu để cảm ứng từ bên trong ống dây giảm đi một nửa so

với câu a

Lời giải:

a) Độ lớn cảm ứng từ bên trong ống dây: 7

4 10 NI 0, 0157

B    T

b) Ta có 7

4 10 NI

B   nên nếu đồng thời tăng chiều dài ống dây, số vòng dây và cường độ dòng điện lên

2 lần thì cảm ứng từ bên trong ống dây lúc này tăng lên 2 lần

Do đó ta có: B 2B0, 0314T

c) Ta có B4 10 7 NI nên để B giảm 2 lần thì I phải giảm 2 lần Do đó: 2,5

2

I

Ví dụ 6: Một dây đồng có đường kính d = 0,8 mm có phủ sơn cách điện mỏng quấn quanh một hình trụ

đường kính D = 5 cm để tạo thành một ống dây Khi nối ống dây với nguồn  4V , r0,5 thì cảm ứng

từ trong lòng ống dây là 4

5 10

B   T Tìm cường độ dòng điện trong ống và chiều dài ống dây, biết điện trở suất của dây quấn là 1, 76.108.m

Lời giải:

Mật độ vòng dây: 1 1 3 1250

0,8.10

n

   vòng/m

Cảm ứng từ: 4 10 7 7 1

4 10

B

n









1

R r

Chiều dài dây dẫn (dây quấn):

2

8

0,8.10

3, 5

4

99, 96

1, 76.10

d R

R S









Số vòng dây: 99,96 636,36

.0, 05

N D

Chiều dài ống dây: L N 0,51

n

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

I Luyện Thi Online

- 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

- 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