Tài liệu học tập chương 4

Chương IV. TỪ TRƯỜNG TRONG CHÂN KHÔNG Mục tiêu

Tiết 25 4.6. CÔNG CỦA LỰC TỪ

C. Tài liệu học tập chương 4

1. Tôn Tích Ái (2009), Điện và từ, NXB ĐHQG HN, Hà Nội.

2. Vũ Thanh Khiết (2007), Điện học, Dự án ĐT Giáo viên THCS, Nxb ĐHSP, Hà Nội.

3. Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Văn Ẩn, Hoàng Văn Tích (2001), Bài tập vật lý đại cương, tập một, Nxb Giáo dục, Hà Nội.

D. Câu hỏi, bài tập, nội dung ôn tập và thảo luận

1. Đặc điểm của tương tác từ của dòng điện? Biểu thức lực tương tác giữa hai phân tử dòng điện là gì?

147

2. Nêu biểu thức xác định từ trường của dòng điện. Áp dụng trong các dây dẫn có dạng khác nhau. Định luật Bio – Savart về cảm ứng từ?

3. Nội dung của định lí Gauss đối với từ trường trong chân không? Ý nghĩa của định lý này trong điện từ học?

4. Nội dung của định lí Ampe về lưu số của vectơ cảm ứng từ. Áp dụng để tính cảm ứng từ của một số dòng điện: dòng điện thẳng, dòng điện tròn, ống dây điện thẳng.

5. Biểu thức lực từ tác dụng lên dòng điện, lên dòng điện kín đặt trong từ trường đều và từ trường không đều. Khái niệm về vectơ mômen ngẫu lực.

6. Công của lực từ khi một khi một đoạn dây dẫn hoặc mạch điện kín chuyển động trong từ trường có đặc điểm gì? Năng lượng từ của mạch điện kín đặt trong từ trường có biểu thức như thế nào?

Bài 4.1. Cho hai dây dẫn thẳng dài không cắt nhau vuông góc với nhau và cách nhau d= 10 cm. Dây dẫn thứ nhất mang dòng điện I1=50A, dây dẫn thứ hai mang dòng điện I2= 60 A. Tính cảm ứng từ B tại điểm A cách đều hai dây dẫn và tại điểm M cách I1 một khoảng d.

Bài 4.2. Một dây dẫn thẳng dài được gập ở giữa tạo thành góc α và cho dòng điện I chạy qua nó có chiều như hình vẽ 4.13. Xác định cường độ điện trường tại hai điểm A và B nằm trên đường phân giác của góc α và cùng cách đỉnh một khoảng x.

Bài 4.3. Một dòng điện I =40 A vòng theo ba cạnh của một tam giác đều có cạnh a = 30cm. Xác định cảm ứng từ B tại điểm O là trọng tâm của tam giác

(hình 4.14) O

B C

A B

Hình 4.13

Bài 4.4. Một dòng điện I có cường độ I=6A chạy trong dây dẫn uốn thành hình chữ nhật có các cạnh a=16 cm, b=30 cm. Hãy xác định vectơ cảm ứng từ và vectơ cường độ từ trường tại tâm O của hình chữ nhật đó.

Bài 4.5. Một dòng điện thẳng dài vô hạn có cường độ I1=10A đặt cạnh một khung dây điện uốn thành hình vuông mỗi cạnh dài l=40 cm. Cạnh gần nhất của khung cách dây một khoảng a = 2cm). Dòng điện chạy trong khung dây là I2=2,5 A. Cho rằng khung dây không biến dạng. Tính lực tác dụng của dòng điện thẳng dài vô hạn lên khung.

Bài 4.6. Một đoạn dây dẫn tiết diện không đổi được

uốn thành vòng tròn (Hình 4.15. Nối hai điểm của vòng dây với hai cực của nguồn điện bằng dây dẫn xuyên tâm rất dài (coi như vô hạn). Hỏi từ trường tại tâm của vòng tròn thay đổi thế nào nếu N di chuyển trên vòng tròn?

Bài 4.7. Hai khung dây mang dòng điện có cùng mômen từ bằng pm=0,01 A/m2 được đặt cách nhau d= 50 cm sao cho mômen từ của khung thứ hai vuông góc với trục của khung thứ nhất. Kích thước của các khung rất nhỏ so với khoảng cách giữa các khung. Tính mômen lực tác dụng lên khung thứ hai.

Bài 4.8. Hai cuộn dây giống nhau được đặt sao cho trục của chúng nằm trên cùng một đường thẳng. Khoảng cách giữa hai cuộn dây l=20 cm rất lớn so với kích thước dài của cuộn dây. Mỗi cuộn có N = 200 vòng dây. Bán kính của mỗi vòng dây là R=1cm. Cho cùng dòng điện I = 1A chạy qua hai cuộn dây đó. Tìm lực tương tác giữa hai cuộn dây.

Bài 4. 9. Tìm tỉ số giữa chiều dài l và đường kính D của một xôlênôit sao cho có thể tính cường độ từ trường tại tâm của nó theo công thức ống dây dài vô hạn mà không sai quá 1%.

149

N M

Hình 4.15 a

trung điểm của hai cạnh đối diện với khung; trục quay cách dây b=3cm. Tính lực tác dụng lên khung và công cần thiết để quay khung 1800 xung quanh trục của nó.

Tiết 26, 27 Bài tập chương 4

Bài 4.1. Cho hai dây dẫn thẳng dài không cắt nhau vuông góc với nhau và cách nhau d= 10 cm. Dây dẫn thứ nhất mang dòng điện I1=50A, dây dẫn thứ hai

mang dòng điện I2= 60 A. Tính cảm ứng từ B tại điểm A cách đều hai dây dẫn và tại điểm M cách I1 một khoảng d.

Bài 4.3. Một dòng điện I =40 A vòng theo ba cạnh của một tam giác đều có cạnh a = 30cm. Xác định cảm ứng từ B tại điểm O là trọng tâm của tam giác (hình 4.14)

Bài 4.6. Một đoạn dây dẫn tiết diện không đổi được uốn thành vòng tròn (Hình 4.15. Nối hai điểm của vòng dây với hai cực của nguồn điện bằng dây dẫn xuyên tâm rất dài (coi như vô hạn). Hỏi từ trường tại tâm của vòng tròn thay đổi thế nào nếu N di chuyển trên vòng tròn?

151

Hình 4.14

B C

A B

Hình 4.13

Bài 4.10. Cạnh một dây dẫn thẳng dài mang dòng điện I1 =30A người ta đặt một khung dây dẫn hình vuông cạnh a =2cm mang dòng điện I2 sao cho khung và dây dẫn nằm trong cùng một mặt phẳng và hai cạnh đối diện của khung song song với dây. Khung có thể quay xung quanh trục song song dây dẫn và đi qua trung điểm của hai cạnh đối diện với khung; trục quay cách dây b=3cm. Tính lực tác dụng lên khung và công cần thiết để quay khung 1800 xung quanh trục của nó.

1.5. ĐIỆN MÔI TRONG ĐIỆN TRƯỜNG

1.6. VẬT DẪN TRONG ĐIỆN TRƯỜNG