Cảm ứng từ
Độ lớn của cảm ứng từ:
II. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn
Các đường sức từ của dòng điện tròn là những đường cong có chiều đi vào mặt Nam, đi ra mặt Bắc của dòng điện tròn ấy như hình vẽ. Trong số đó, có đường sức từ đi qua tâm O là đường thẳng vô hạn ở hai đầu. Cảm ứng từ B tại tâm O có phương vuông góc với mặt phẳng chứa dòng điện và có chiều đi vào mặt Nam, đi ra mặt Bắc của dòng điện tròn đó.
Độ lớn cảm ứng từ tại O là:
Với R là bán kính của khung dây tròn được tạo bởi N vòng dây sít nhau.
III. Từ trường của dòng diện chạy trong ống dây dẫn hình trụ
Khi cho dòng điện cường độ I đi vào dây dẫn trong ống dây các đường sức từ là những đường thẳng song song cùng chiều và cách đều nhau như hình vẽ:
Cảm ứng từ trong lòng ống dây là: B = 4π.10-7nI
Với n là số vòng dây quấn trên một đơn vị dài của lõi [
IV. Từ trường của nhiều dòng điện
Phương pháp tính toán tuân theo nguyên lí 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.
Xem thêm Giải bài tập Vật lý 11: Bài 21. Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt
Cảm ứng từ của một dòng điện chạy trong một dây dẫn có hình dạng bất kì:
Tỉ lệ với cường độ dòng điện I gay ra từ trường;
Phụ thuộc dạng hình học của dây dẫn;
Phụ thuộc vào vị trí điểm M đang xét so với dây dẫn;
Phụ thuộc vào môi trường xung quanh.
1. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài
Xét một dây dẫn thẳng dài có cường độ dòng điện I
Xét điểm M cách dây dẫn một khoảng r, cảm ứng từ tại M là:
$\overrightarrow{B}$ vuông góc với mặt phẳng tạo bởi M và dây dẫn.
Chiều: xác định theo quy tắc nắm tay phải.
Độ lớn: $B = 2.10^{-7}.\frac{I}{r}$ [T].
2. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn
Xét một dây dẫn được uốn thành vòng tròn bán kính R, dòng điện chạy qua dây dẫn có cường độ là I.
Xét điểm O là tâm vòng tròn, cảm ứng từ tại O là:
$\overrightarrow{B}$ vuông góc với mặt phẳng chứa dòng điện.
Chiều: xác định theo quy tắc ra Bắc vào Nam.
Độ lớn: $B = 2. \pi 10^{-7}.\frac{I}{R}$ [T].
Nếu khung dây tròn có N vòng dây thì cảm ứng từ tại O là: $B = 2. \pi 10^{-7}.N.\frac{I}{R}$ [T].
3. Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ
Xét ống dây hình trụ như hình vẽ, chiều dài ống dây là l, số vòng dây là N, dòng điện chạy qua các vòng dây là I.
Từ trường bên trong ống dây là từ trường đều. Các đường sức từ là những đường thẳng song song cùng chiều và cách đều nhau.
Độ lớn: $B = 4. \pi 10^{-7}.\frac{N}{l}.I = 4\pi 10^{-7}.n.I$ [T].
Với n: mật độ vòng dây.
4. Từ trường của nhiều dòng điện
Khi tính từ trường của nhiều dòng điện, ta phân dòng điện thành những dòng điện có hình dạng xác định rồi áp dụng các quy tắc, công thức để tính. Từ trường gây ra bởi nhiều dòng điện là từ trường tổng hợp tuận theo nguyên lí chồng chất.
Nguyên lí chồng chất từ trường: Vecto cảm ứng từ gây ra bằng tổng các vecto cảm ứng từ do từng từ dòng điện gây ra tại điểm ấy.
Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường của dòng điện phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Bài giải:
Cảm ứng từ của một dòng điện chạy trong một dây dẫn có hình dạng bất kì:
Tỉ lệ với cường độ dòng điện I gay ra từ trường;
Phụ thuộc dạng hình học của dây dẫn;
Phụ thuộc vào vị trí điểm M đang xét so với dây dẫn;
Phụ thuộc vào môi trường xung quanh.
Phát biểu nào dưới đây là đúng?
Độ lớn cảm ứng từ tại tâm một dòng điện tròn
A. tỉ lệ với cường độ dòng điện.
B. tỉ lệ với chiều dài đường tròn.
C. tỉ lệ với diện tích hình tròn.
D. tỉ lệ nghịch với diện tích hình tròn.
Bài giải:
Chọn đáp án A.
Giải thích: từ công thức tính cảm ứng từ tại tâm một dòng điện tròn, ta có thể trả lời được câu hỏi này.
Phát biểu nào dưới đây là đúng?
Cảm ứng từ trong lòng ống dây điện hình trụ
A. luôn bằng 0.
B. tỉ lệ với chiều dài ống dây.
C. là đồng đều.
D. tỉ lệ với tiết diện ống dây.
Bài giải:
So sánh cảm ứng từ bên trong hai ống dây điện sau:
| Ống 1 | 5 A | 5 000 | dài 2 m |
| Ống 2 | 2 A | 10 000 | dài 1,5 m |
Bài giải:
Cảm ứng từ bên trong ống 1 là: $B_{1} = 4\pi .10^{-7}\frac{N_{1}}{l_{1}}.I_{1} = 4\pi .10^{-7}.\frac{5000}{2}.5 = 5\pi .10^{-3}$ [T].
Cảm ứng từ bên trong ống hai là: $B_{2} = 4\pi .10^{-7}\frac{N_{2}}{l_{2}}.I_{2} = 4\pi .10^{-7}.\frac{10000}{1,5}.2 = 5,33\pi .10^{-3}$ [T].
Vậy cảm ứng từ trong ống dây thứ 2 lớn hơn.
Hai dòng điện đồng phẳng: dòng thứ nhất thẳng dài, I1 = 2 A; dòng thứ 2 hình tròn, tâm O2 cách dòng thứ nhất 40 cm, bán kính R2 = 20 cm, I2 = 2 A. Xác định cảm ứng từ tại O2.
Bài giải:
Cảm ứng từ gây ra do dòng điện thẳng tại O2 là:
$B_{1} = 2.10^{-7}.\frac{I}{r} = 2.10^{-7}.\frac{2}{40.10^{-2}} = 10^{-6}$ [T].
Cảm ứng từ gây ra bởi dòng điện tròn tại tâm của nó là:
$B_{2} = 2. \pi 10^{-7}.\frac{I}{R} = 2\pi .10^{-7}.\frac{2}{20.10^{-2}} \approx 6,3.10^{-6}$ [T].
Cảm ứng từ tại O2 là:
Do B1 cùng phương với B2 nhưng chưa biết chúng có chiều như thế nào so với nhau nên: B = B1 $\pm $ B2 [T].
Hai dòng điện I1 = 3 A, I2 = 2 A chạy trong hai dây dẫn thẳng dài, song song cách nhau 50 cm theo cùng một chiều. Xác định những điểm tại đó $\overrightarrow{B} = \overrightarrow{0}$.
Bài giải:
Cảm ứng từ do mỗi dòng điện gây ra được vẽ trên hình:
Nhận xét: Do hai dòng điện cùng chiều nên trong miền không gian giữa hai dòng điện cảm ứng từ gây ra bởi mỗi dòng điện có cùng phương và ngược chiều.
Để $\overrightarrow{B} = \overrightarrow{0}$ thì B1 = B2
$\Rightarrow $ $\frac{r_{1}}{r_{2}} = \frac{I_{1}}{I_{2}} = \frac{3}{2}$.
Lại có r1 + r2 = 50 cm.
Giải hai phương trình trên, ta được r1 = 30 cm, r2 = 20 cm.
Vậy tập hợp các điểm cách dòng điện thứ nhất 30 cm, cách dòng điện thứ hai 20 cm thì có cảm ứng từ bằng 0.
-
Phương pháp giải bài tập từ trường của dòng điện trong dây dẫn có hình dạng đặc biệt
Phương pháp giải bài tập từ trường của dòng điện trong dây dẫn có hình dạng đặc biệt
Xem chi tiết -
Lý thuyết Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt
Lí thuyết từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt: dây dẫn thẳng dài, vòng dây tròn, ống dây
Xem chi tiết -
Câu C1 trang 130 SGK Vật lý 11
Giải Câu C1 trang 130 SGK Vật lý 11
Xem lời giải -
Câu C3 trang 132 SGK Vật lý 11
Giải Câu C3 trang 132 SGK Vật lý 11. Tìm một điểm trên đoạn O1O2 ...
Xem lời giải -
Câu 1 trang 133 SGK Vật lí 11
Giải bài 1 trang 133 SGK Vật lí 11. Cảm ứng từ trong từ trường của dòng điện phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Xem lời giải -
Câu 2 trang 133 SGK Vật lí 11
Giải bài 2 trang 133 SGK Vật lí 11. Độ lớn của cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường của dòng điện thẳng dài thay đổi thế nào khi điểm ấy dịch chuyển:
Xem lời giải -
Bài 3 sgk trang 133 sgk vật lí 11
Giải bài 3 trang 133 SGK Vật lí 11. Độ lớn cảm ứng từ tại tâm một dòng điện tròn.
Xem lời giải -
Bài 4 sgk trang 133 sgk vật lí 11
Giải bài 4 trang 133 SGK Vật lí 11. Cảm ứng từ trong lòng ống dây điện hình trụ.
Xem lời giải -
Bài 5 sgk trang 133 sgk vật lí 11
Giải bài 5 trang 133 SGK Vật lí 11. So sánh cảm ứng từ bên trong hai ống dây điện sau:
Xem lời giải -
Bài 6 sgk trang 133 sgk vật lí 11
Giải bài 6 trang 133 SGK Vật lí 11. Hai dòng điện đồng phẳng: dòng thứ nhất thẳng dài...
Xem lời giải
Quảng cáo
Quảng cáo
Xem thêm