Bài tập về cảm ứng từ dây dẫn thẳng dài năm 2024

Tại một điểm khảo sát cách dòng điện thẳng dài một khoảng r, vectơ cảm ứng từ có phương vuông góc với bán kính nối điểm khảo sát với tâm O (giao của dòng điện với mặt phẳng chứa vuông góc với dòng điện chứa điểm khảo sát).

+ Độ lớn cảm ứng từ tại một điểm cách dây dẫn thẳng dài mang dòng điện I một khoảng r trong chân không được tính bằng công thức: B = \(k\dfrac{I}{r}\)

Trong hệ số SI, hệ số có tỉ lệ k có giá trị bằng 2.10-7.

Vậy: B = 2.10-7.\(\dfrac{I}{r}\) (21.1)

Trong đó, I tính ra ampe (A), r tính ra mét (m), B tính ta tesla (T).

Dựa vào đặc điểm của vec tơ cảm ứng từ ta có phương, chiều của vectơ cảm ứng từ tuân theo quy tắc nắm tay phải.

II. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn

+ Độ lớn cảm ứng từ B ở tâm dây dẫn tròn bán kính R có dòng điện I chạy qua, được tính bằng công thức:

Vectơ cảm ứng từ có hướng trùng với hướng của đường sức trong lòng vòng dây

B = 2π10-7.\(\dfrac{I}{r}\) (21.1a)

Với R là bán kính của khung dây tròn. Nếu khung dây tròn tạo bởi N vòng dây sít nhau thì:

B = 2π10-7.N.\(\dfrac{I}{r}\) (21.1b)

trong đó, I đo bằng ampe (A), R đo bằng mét (m).

Tại một điểm trong lòng ống dây có dòng điện qua, vectơ cảm ứng từ có phương trùng với trục ống dây, có chiều tuân theo quy tắc nắm tay phải.

III. Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ.

Ống dây có dòng chạy qua:

-Bên trong ống dây, các đường sức từ song song với trục ống dây và cách đều nhau. Nếu ống dây đủ dài (chiều dài rất lớn so với đường kính của ống dây và cách ống) thì đường bên trong ống dây là từ trường đều. Bên ngoài ống, đường sức từ có dạng giống đường sức từ của nam châm thẳng. Cảm ứng từ trong long ống dây được cho bởi công thức: B = 4π.10-7\(\dfrac{N}{l}I\) (21.3a)

trong đó N là tổng số vòng dây, l là độ dài hình trụ. Chú ý rằng \(\frac{N}{l}\) = n = số vòng dây quấn trên một đơn vị dài của lõi, vậy cũng có thể viết:

B = 4π.10-7nI (21.3b)

-Chiều các đường sức từ trong lòng ống dây được xác định theo quy tắc nắm tay phải: Khum bàn tay phải sao cho chiều từ cổ tay đến ngón tay chỉ chiều dòng điện chạy qua ống dây, thì ngón choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trong lòng ống dây.

Mô phỏng từ trường trong dây dẫn đặc biệt

IV. Từ trường của nhiều dòng điện

Phương pháp tính toán tương tự như đối với cường độ điện trường gây bởi nhiều điện tích điểm. Nghĩa là từ trường do nhiều dòng điện gây ra tuân theo nguyên lý chồng chất: 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.

Nếu bạn đang tìm hiểu về cảm ứng từ là gì? Công thức tính cảm ứng từ được áp dụng trong các trường hợp nào? Bài viết dưới đây Nguyễn Giang sẽ chia sẻ cho bạn những thông tin cụ thể để giúp bạn hiểu hơn về cảm ứng từ.

Tìm hiểu tổng quan về cảm ứng từ

Trong lĩnh vực điện từ thì cảm ứng từ được nhắc đến khá nhiều nhất là trong cơ khí chế tạo, điện dân dụng và nhiều ứng dụng khoa học khác. Để hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của cảm ứng từ cùng Nguyễn Giang tham khảo nhé!

Cảm ứng từ là gì?

Cảm ứng từ là một đại lượng vật lý có hướng tại một điểm trong từ trường được ký hiệu bằng B, biểu trưng cho độ mạnh yếu từ trường, hướng của từ trường và tác dụng của lực từ. Chúng được đo bằng thương số giữa tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện và và tích của cường độ dòng điện cùng chiều dài sợi dây.

Lục từ gì?

Lực từ là lực của từ trường tác dụng lên một vật có mang điện tích chuyển động như (Khung dây, đoạn dây, vòng dây dòng điện,...).

Trong đó, từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mỗi điểm, với các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và được cách điều nhau.

Vector của cảm ứng từ

Vectơ của cảm ứng từ tại một điểm có ký hiệu là B→ có phương tiếp tuyến với đường sức từ tại điểm đó. Có chiều từ cực nam sang cực bắc của nam châm tại điểm đó.

Đơn vị đo cảm ứng từ

Năm 1960 theo tên của nhà bác học Nikola Tesla thì cảm ứng từ có đơn vị đo ký hiệu là T (Tesla). 1T là độ lớn của cảm ứng từ của vòng dây dẫn kín có diện tích mặt phẳng chắn được bên trong là 1m vuông. Khi từ thông giảm xuống 0 trong 1s thì sẽ gây ra suất điện động 1 vông.

Đơn vị T (Tesla) có thể quy đổi ra như sau:

1Gs = 10-4T

1y = 10-9T = 1nT

Trong đó:

• Gs là đơn vị trong vật lý lý thuyết
• y là vật lý địa

Công thức tính của cảm ứng từ

B = F / I.L

Trong đó:

• B: cảm ứng từ
• F: lực từ
• I: cường độ dòng điện chạy qua dây
• L: chiều dài dây

Cảm ứng từ được nhiều nhà khoa học nghiên cứu, phát triển để sử dụng chúng hiệu quả. Hiện nay, có 3 công thức tính cảm ứng từ dựa trên quy tắc nắm bàn tay phải như sau:

Công thức áp dụng cho dây dẫn thẳng dài vô hạn

Dựa vào quy tắc bàn tay phải để xác định chiều. Từ đó suy ra công thức sau:

BM= 2. 10-7 . I/RM

Trong đó:

• BM: cảm ứng từ của điểm M.
• R: khoảng cách từ điểm xét cảm ứng từ đến dây dẫn
• I: cường độ dòng điện đi qua.

Công thức áp dụng cho dây dẫn tròn

Dựa vào quy tắc bàn tay phải để xác định chiều. Từ đó suy ra công thức sau:

BO = 2π.10-7 . I/R

Trong đó:

• BO: cảm ứng từ của điểm O.
• I: cường độ dòng điện đi qua.
• R: bán kính.

Công thức áp dụng cho ống dây dẫn

Với phương song song với trục ống dây dẫn và chiều được xác định bằng quy tắc bàn tay phải. Từ đó suy ra công thức:

B = 4π.10-7 . I.N/R = 4π10-7 . nI

Trong đó:

• B: cảm ứng từ tại 1 điểm.
• N: số vòng dây
• I: cường độ dòng điện.
• N: mật độ vòng dây
• L: chiều dài ống dây.

Ứng dụng của cảm ứng từ như thế nào?

Hiện tượng cảm ứng từ được ứng dụng nhiều trong đời sống bởi sử dụng cảm ứng điện từ để tạo ra dòng điện xoay chiều. Thực chất, đây là quá trình biến đổi cơ năng thành điện năng, nhờ lực tác động của hiện tượng cảm ứng điện từ tạo nên.