Phương pháp và bài tập Dòng điện chạy qua hai dây dẫn thẳng song song có đáp án môn Vật lý 11

- 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, Ti[r]

1 Phương pháp

- Khi cho dòng điện chạy qua hai dây dẫn thẳng song song thì hai dòng điện tương tác với nhau.

+) Nếu 2 dòng điện chạy cùng chiều 2 dây hút nhau

+) Nếu 2 dòng điện chạy ngược chiều 2 dây đẩy nhau

7 1 2

2.10 I I F

d



Trong đó: I I1, 2 (A) là cường độ dòng điện

 (m) là chiều dài 2 dây

D (m) khoảng cách 2 dây

Tính trên 1m chiều dài dây dẫn 1

- Biểu diễn dây dẫn vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, ta được:

Hai dòng điện cùng chiều Hai dòng điện ngược chiều

- Khi có nhiều dòng điện tác dụng lên nhau thì ta áp dụng nguyên lý chồng chất:

1 2 3

F F F F   

2 Bài tập minh họa

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

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 2.10 I 2.10 1.5 10

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 I 1 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 I2 ngược chiều nhau

Lời giải:

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

0,15

I

r

b) Lực từ do dòng I1 tác dụng lên 1m dây dòng I2 :

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 I1, ,2 3 theo thứ tự đó, đặt song song cách đều nhau, khoảng cách giữa 2 dây là a = 4 cm Biết rằng chiều của I1 và I3 hướng vào, I2 hướng ra mặt phẳng hình vẽ, cường

độ dòng điện I 1 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 I2 và I3

Gọi  F F21, 31 lần lượt là lực do dòng điện I2 và dòng điện I3 tác dụng lên 1 m dây của dòng điện I1

Ta có:

21

21

31

13

0,04

0,08

I I

r

I I

r







Vì hai dòng điện I1 và I3 cùng chiều nên lực tương tác giữa chúng là lực hút Còn hai dòng điện I1 và I2

ngược chiều nên lực tương tác giũa chúng là lực đẩy

Lực tổng hợp: F F 31F21

Vì F31 cùng phương ngược chiều với F21 nên: 4

F F F   N

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 I 1 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

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 B B 2 3

Gọi  là góc tạo bởi B2 và 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

21

0,2

I I

r







Gọi F là hợp lực do I2 và I3 tác dụng lên I1 : F F 21F31

Vì F13 F23 nên F 2 cosF13  (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 I 2 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) Khi dòng điện qua I2 có chiều từ dưới lên, lúc này I1 sẽ đẩy I2 một lực F12 còn I2 sẽ đẩy I2 một lực 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 I2 là:

F F F

  

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

5

F F F   N

Vectơ F có phương vuông góc với sợi dây I2 và có chiều hướng sang phải (như hình vẽ) nên sợi dây mang

2

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

b) Khi dòng diện qua I2 có chiều từ trên xuống, lúc này I1 sẽ hút I2 một lực F12 còn I2 sẽ hút I2 một lực

32

F



Ta có:

12

12

32

32

0,05

0,05

I I

r

I I

r







Lực tổng hợp tác dụng lên mỗi đơn vị chiều dài của dây mang I2

là: F F 12F32

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

5

F F F   N

Vectơ F có phương vuông góc với sợi dây I2 và có chiều hướng sang phải (như hình vẽ) nên sợi dây mang

2

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

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

I  ,I2 40A Xác định vị trí đặt dòng I3 để lực từ tác dụng lên I3 là bằng không

Lời giải:

Gọi  F F13, 23 lần lượt là lực do dòng I1 và I2 tác dụng lên dòng I3

 

1 0

2







 

   

r

r  r  r  I   

Vì hai dòng điện I1 và I3 cùng chiều nên từ (1) suy ra: dòng I3 phải ở bên trong khoảng giữa hai dòng I1 và

3

I Do đó ta có: r23r1330 4 

Giải (3) và (4) ta có: r 13 10 cm và r 23 20 cm

Vậy để lực từ tác dụng lên dòng I3 bằng 0 thì dòng I3 phải đặt cách vòng 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

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.

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