Ôn tập Vật lí Lớp 11 - Chủ đề: Từ trường của dây dẫn có hình dạng đặc biệt. Nguyên lí chồng chất từ trường

Nội dung text: Ôn tập Vật lí Lớp 11 - Chủ đề: Từ trường của dây dẫn có hình dạng đặc biệt. Nguyên lí chồng chất từ trường

1. CHỦ ĐỀ:TỪ TRƯỜNG CỦA DÂY DẪN CÓ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT. NGUYÊN LÍ CHỒNG CHẤT TỪ TRƯỜNG A. LÍ THUYẾT I. Tóm tắt lý thuyết 1. Từ trường của dòng điện thẳng dài vô hạn . Giả sử cần xác định từ trường tại M cách dây dẫn một đoạn r do dây dẫn điện có cường độ I (A) gây ra ta làm như sau : - Điểm đặt : Tại M - Phương : cùng với phương tiếp tuyến của đường tròn ( O,r) tại M - Chiều : được xác định theo quy tắc nắm bàn tay phải họăc quy tắc đinh ốc 1 :  Quy tắc nắm bàn 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 lại cho ta chiều của cảm ứng từ .  Quy tắc cái đinh ốc 1 : Quay cái đinh ốc để nó tiến theo chiều dòng điện thì chiều của nó tại điểm đó là chiều của cảm ứng từ ―7 - Độ lớn : = 2.10 Trong đó : B (T) - I (A) - r (m) 2. Từ trường của dòng điện tròn Giả sử cần xác định từ trường 표 tại tâm O cách dây dẫn hìng tròn bán kính r do dây dẫn điện có cường độ I (A) gây ra ta làm như sau : - Điểm đặt : Tại O - Phương : Vuông góc với mặt phẳg vòng dây. - Chiều : được xác định theo quy tắc đinh ốc 2 : “Quay cái đinh ốc theo chiều dòng điện thì chiều tiến của nó tại điểm đó là chiều của cảm ứng từ ―7 - Độ lớn : = 2 .10 Trong đó : B (T) - I (A) - r (m) 3. Từ trường của ống dây . Giả sử cần xác định từ trường 표 tại tâm O của ống dây dẫn điện có cường độ I (A) gây ra ta làm như sau : - Phương : song song với trục ống dây. - Chiều : được xác định theo quy tắc NẮM TAY PHẢI
2. - Độ lớn : = 4 .10―7 Trong đó : B (T) - I (A) - l (m) – N số vòng dây. 푙 4. Nguyên lí chồng chất từ trường: B B1 B2 Bn Chú ý: Công thức chồng chất từ trường đang được thực hiện dưới dạng vec tơ.    *các trường hợp đặc biệt khi tiến hành tính độ lớn từ trường :B12 =B1 + B2     a) B1 B2 B12 B1 B2 b) B1 B2 B12 B1 B2 -     2 2 · 2 2 c)B B B B B d)B .B = B B B 2.B .B .cos 1 2 12 1 2 1 2 12 1 2 1 2 - B – BÀI TẬP * Bài tập ví dụ: Ví dụ 1: Dây dẫn thẳng dài vô hạn đặt trong không khí, có dòng điện I = 0,5 A . a) Tính cảm ứng từ tại M, cách dây dẫn 5 cm . b) Biết cảm ứng từ tại N có độ lớn 0,5.10-6 T . Tìm quỹ tích điểm N?. ĐS : a) B = 2.10-6 T ; b) Mặt trụ cĩ R= 20 cm . Hướng dân: a) Đổi 5 cm = 0,05 m I Áp dụng công thức B 2.10 7. (1) r 0,5 Thay số: B 2.10 7. 2.10 6T 0,05 I 0,5 b) Xác định vị trí của điểm N: Từ công thức (1) r 2.10 7 2.10 7 0,2m 20cm ; B 0,5.10 6 từ đó suy ra quĩ tích của điểm N Ví dụ 2: Hai dây dẫn thẳng dài vô hạn đặt song song trong không khí cách nhau một khoảng d = 6 cm. Cho hai dòng điện I1=2 A và I2 = 4 A chạy ngược chiều nhau qua hai dây.
3. a. Xác định cảm ứng tại điểm M cách dây thứ nhất 2 cm và cách dây thứ hai 4 cm. b. Tìm vị trí các điểm có cảm ứng từ tổng hợp bằng 0. Hướng dân:   a. Điểm M cần tìm nằm trong mặt phẳng chứa hai dây dẫn và nằm trong khoảng giữa hai dâyB1, B 2do hai dòng điện I1, I2 gây ra tại M có phương vuông góc với CD. Cảm ứng từ tổng hợp tại M là:    B B B M 1 2 M + Phương, chiều như hình vẽ I1 I2 + Độ lớn : B = B1 + B2  C D B2 7 I1 5  Với : B1 2.10 2.10 T B MC 1  B I M B 2.10 7 2 2.10 5T 2 MD  -5 B = 4.10 T B '2 I1 I2  N b. Gọi N là điểm mà tại đó BN 0      C D BN B'1 B'2 B'1 B'1   B'1 + B '1 cùng phương, ngược chiều  B ' 2 và B’1 = B’2     + Vì phải có B '1  NC và B '2  ND nên muốn cho B '1 cùng phương B ' 2 , điểm N phải nằm trên đường   thẳng đi qua C, D, tức là nằm trên mặt phẳng chứa hai dây . Hơn nữa, muốn cho B '1 ngược chiều B ' 2 thì N phải nằm ngoài CD. Mặt khác, vì I1<I2 nên muốn B’1 = B’2 thì N phải gần C. Đặt CN = x, ta có: I I 1 2 x d 6cm x d x  * Kết luận: Điểm N tại đó BN 0 nằm trên đường thẳng song song với hai dây dẫn cách dây có dòng điện I1 một khoảng CN = 6 cm. * Bài tập tự luyện y Bài 1: Một dây dẫn thẳng dài xuyên qua và vuông góc với mặt phẳng hình vẽ tại điểm O. Cho dòng điện I = 6A có chiều như hình vẽ. Xác định vecto cảm ứng từ tại các điểm :A1 (x = 6cm ; y = 2cm), A2 (x = 0cm ; y = 5cm), I x A3 (x = -3cm ; y = -4cm), A4 (x = 1cm ; y = -3cm) ĐS : a.1,897.10-5T ; b 2,4. 10-5T ;c. 2,4. 10-5T ; d. 3,794. 10-5T . Bài 2 : Cuộn dây tròn gồm 100 vòng dây đặt trong không khí . Cảm ứng từ ở tâm vòng dây là 6,28.10-6 T . Tìm dòng điện qua cuộn dây, biết bán kính vòng dây R = 5 cm . ĐS : I = 5 mA . Bài 3 :Ống dây dài 20 cm, có 1000 vòng, đặt trong không khí. Cho dòng điện I = 0,5 A đi qua . Tìm cảm ứng từ trong ống dây .
4. ĐS : B = 3,14.10 -3 T Bài 4: Cuộn dây tròn bán kính R = 5cm (gồm N = 100 vòng dây quấn nối tiếp cách điện với nhau) đặt trong không khí có dòng điện I qua mỗi vòng dây, từ trường ở tâm vòng dây là B = 5.10-4T. Tìm I? ĐS: 0,4A Bài 5: Một dây thẳng chiều dài 18,84cm được bọc bằng một lớp cách điện mỏng và quấn thành một cuộn dây tròn. Cho dòng điện có cường độ I = 0,4A đi qua vòng dây. Tính cảm ứng từ trong vòng dây. ĐS: 0,84.10-5 T Bài 6: Hai dây dẫn thẳng song song dài vô hạn, cách nhau a = 10 cm trong không khí, trong đó lần lượt có hai dòng điện I1 = I2 = 5 A chạy ngược chiều nhau. Xác định cảm ứng từ tại M cách đều hai dây dẫn một khoảng bằng a. Bài 7: Một vòng dây tròn, bán kính R = 10 cm có dòng điện I = 10 A chạy qua, được đặt song song với -5 đường cảm ứng từ của một từ trường đều có cảm ứng từ B 0 = 8.10 T. Xác định cảm ứng từ tại tâm O của vòng dây đó. Bài 8: Một dây dẫn rất dài được căng thẳng trừ một đoạn ở giữa dây uốn thành một vòng tròn bán kính 1,5cm. Cho dòng điện 3A chạy trong dây dẫn. Xác định cảm I ứng từ tại tâm của vòng tròn nếu vòng tròn và phần dây thẳng cùng nằm trong một O mặt phẳng, chỗ bắt chéo hai đoạn dây không nối với nhau: B. 16,6. 10-5T *Bài tập trắc nghiệm Câu 1: Phát biểu nào dưới đây là Đúng? A. Đường sức từ của từ trường gây ra bởi dòng điện thẳng dài là những đường thẳng song song với dòng điện B. Đường sức từ của từ trường gây ra bởi dòng điện tròn là những đường tròn C. Đường sức từ của từ trường gây ra bởi dòng điện tròn là những đường thẳng song song cách đều nhau D. Đường sức từ của từ trường gây ra bởi dòng điện thẳng dài là những đường tròn đồng tâm nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây dẫn Câu 2: Hai điểm M và N gần một dòng điện thẳng dài. Khoảng cách từ M đến dòng điện lớn gấp hai lần khoảng cách từ N đến dòng điện. Độ lớn của cảm ứng từ tại M và N là BM và BN thì 1 1 A. BM = 2BN B. BM = 4BN C. B B D. B B M 2 N M 4 N Câu 3: Dòng điện I = 1 (A) chạy trong dây dẫn thẳng dài. Cảm ứng từ tại điểm M cách dây dẫn 10 (cm) có độ lớn là: A. 2.10-8(T) B. 4.10-6(T) C. 2.10-6(T) D. 4.10-7(T) Câu 4: Tại tâm của một dòng điện tròn cường độ 5 (A) cảm ứng từ đo được là 31,4.10 -6(T). Đường kính của dòng điện đó là: A. 10 (cm) B. 20 (cm) C. 22 (cm) D. 26 (cm) Câu 5: Một dây dẫn thẳng dài có dòng điện I chạy qua. Hai điểm M và N nằm trong cùng một mặt phẳng chứa dây dẫn, đối xứng với nhau qua dây. Kết luận nào sau đây là không đúng? A. Vectơ cảm ứng từ tại M và N bằng nhau. B. M và N đều nằm trên một đường sức từ. C. Cảm ứng từ tại M và N có chiều ngược nhau. D. Cảm ứng từ tại M và N có độ lớn bằng nhau. Câu 6: Một dòng điện có cường độ I = 5 (A) chạy trong một dây dẫn thẳng, dài. Cảm ứng từ do dòng điện này gây ra tại điểm M có độ lớn B = 4.10-5 (T). Điểm M cách dây một khoảng A. 25 (cm) B. 10 (cm) C. 5 (cm) D. 2,5 (cm)
5. Câu 7: Một dòng điện thẳng, dài có cường độ 20 (A), cảm ứng từ tại điểm M cách dòng điện 5 (cm) có độ lớn là: A. 8.10-5 (T) B. 8π.10-5 (T) C. 4.10-6 (T) D. 4π.10-6 (T) Câu 8: Một dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng, dài. Tại điểm A cách dây 10 (cm) cảm ứng từ do dòng điện gây ra có độ lớn 2.10-5 (T). Cường độ dòng điện chạy trên dây là: A. 10 (A) B. 20 (A) C. 30 (A) D. 50 (A) Câu 9: Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách nhau 32 (cm) trong không khí, cường độ dòng điện chạy trên dây 1 là I1 = 5 (A), cường độ dòng điện chạy trên dây 2 là I 2. Điểm M nằm trong mặt phẳng 2 dòng điện, ngoài khoảng 2 dòng điện và cách dòng I2 8 (cm). Để cảm ứng từ tại M bằng không thì dòng điện I 2 có A. cường độ I2 = 2 (A) và cùng chiều với I1 B. cường độ I2 = 2 (A) và ngược chiều với I1 C. cường độ I2 = 1 (A) và cùng chiều với I1 D. cường độ I2 = 1 (A) và ngược chiều với I1 Câu 10: Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách nhau 32 (cm) trong không khí, dòng điện chạy trên dây 1 là I1 = 5 (A), dòng điện chạy trên dây 2 là I 2 = 1 (A) ngược chiều với I 1. Điểm M nằm trong mặt phẳng của hai dây và cách đều hai dây. Cảm ứng từ tại M có độ lớn là: A. 5,0.10-6 (T) B. 7,5.10-6 (T) C. 5,0.10-7 (T) D. 7,5.10-7 (T) Câu 11: Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách nhau 32 (cm) trong không khí, dòng điện chạy trên dây 1 là I1 = 5 (A), dòng điện chạy trên dây 2 là I2 = 1 (A) ngược chiều với I1. Điểm M nằm trong mặt phẳng của 2 dòng điện ngoài khoảng hai dòng điện và cách dòng điện I1 8 (cm). Cảm ứng từ tại M có độ lớn là: A. 1,0.10-5 (T) B. 1,1.10-5 (T) C. 1,2.10-5 (T) D. 1,3.10-5 (T)