Vật lí 11

Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt – Cách giải và bài tập áp dụng

Trong bài này, HocThatGioi sẽ chia sẻ cho các bạn về Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt – Cách giải và bài tập áp dụng. Bài viết sẽ cho giúp ta biết được cách giải dạng bài tập tính cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường và sẽ có những bài tập rèn luyện giúp ta làm tốt dạng bài này nhé!

1. Từ trường của dòng điện thẳng dài

1.1 Cách xác định cảm ứng từ B do dòng điện thẳng gây ra tại 1 điểm

Giả sử cho một dây dẫn thẳng dài có dòng điện I (A), xác định Vecto cảm ứng từ \vec{B} do dòng điện thẳng gây ra tại điểm M

Để xác định Vecto cảm ứng từ \vec{B} ta cần xác định 4 yếu tố: điểm đặt, phương, chiều và độ lớn

  • Điểm đặt: tại điểm M
  • Phương: vuông góc với mặt phẳng chứa dây dẫn
  • Chiều: được xác định theo quy tắc nắm tay phải 1
  • Độ lớn: được xác định theo công thức sau:
Công thức tính độ lớn cảm ứng từ
B=2.10^{-7}.\frac{I}{r}
Trong đó:
B là độ lớn cảm ứng từ ( đơn vị là Tesla)
I là cường độ dòng điện (A)
r là khoảng cách từ dây dẫn đến điểm xét (m)

Quy tắc nắm tay phải 1 được phát biểu như sau:

Để bàn tay phải sao cho ngón cái nằm dọc theo dây dẫn và chỉ theo chiều dòng điện, khi đó các ngón tay kia khum lại cho ta chiều của các đường sức từ.

1.2 Bài tập minh họa

Ví dụ:

Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt - Cách giải và bài tập áp dụng 7
Hình 1
Cho một dây dẫn thẳng dài có cường độ dòng điện I=2A, chiều dòng điện như hình 1 , xác định cảm ứng từ tại điểm M cách dây dẫn 10cm
    Đầu tiên ta xác định độ lớn của cảm ứng từ tại điểm M:
    Ta có r=10cm=0,1m
    Ta có công thức tính độ lớn cảm ứng từ:
    B=2.10^{-7}.\frac{I}{r}
    =2.10^{-7}.\frac{2}{0.1} =4.10^{-6} T
    Xác định điểm đặt phương chiều của Vecto cảm ứng từ:
    Điểm đặt là tại điểm M
    Phương vuông góc với mặt phẳng chứa dây dẫn
    Dựa vào quy tắc nắm tay phải 1 ta xác định được chiều của Vecto cảm ứng từ như hình vẽ
    Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt - Cách giải và bài tập áp dụng 8

    2. Từ trường của dòng điện có hình dạng vòng tròn

    2.1 Cách xác định cảm ứng từ B do dòng điện tròn gây ra tại tâm vòng dây

    Giả sử cho một dây dẫn tròn có dòng điện I (A), xác định Vecto cảm ứng từ \vec{B} do dòng điện thẳng gây ra tại điểm M là tâm của vòng dây

    Để xác định Vecto cảm ứng từ \vec{B} ta cần xác định 4 yếu tố: điểm đặt, phương, chiều và độ lớn

  • Điểm đặt: tại điểm M
  • Phương: vuông góc với mặt phẳng vòng dây
  • Chiều: được xác định theo quy tắc nắm tay phải 2
  • Độ lớn: được xác định theo công thức sau:
  • Công thức tính cảm ứng từ
    B=2.10^{-7}.\frac{I}{r}
    Trong đó:
    B là độ lớn cảm ứng từ ( đơn vị là Tesla)
    I là cường độ dòng điện (A)
    r là bán kính vòng dây (m)

    Quy tắc nắm tay phải 2 được phát biểu như sau:

    Nắm bàn tay phải rồi đặt sao cho chiều khum bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện, ngón cái choãi ra chỉ hướng của đường sức từ.

    2.2 Bài tập minh họa

    Ví dụ:

    Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt - Cách giải và bài tập áp dụng 9
    Hình 2
    Cho một dây dẫn có dạng hình tròn có cường độ dòng điện I=5A, chiều dòng điện như hình 2 , xác định cảm ứng từ tại điểm M là tâm vòng tròn, biết bán kính vòng tròn là 5cm
      Đầu tiên ta xác định độ lớn của cảm ứng từ tại điểm M:
      Ta có r=5cm=0,05m
      Ta có công thức tính độ lớn cảm ứng từ:
      B=2.10^{-7}.\frac{I}{r}
      =2.10^{-7}.\frac{5}{0.05} =2.10^{-5} T
      Xác định điểm đặt phương chiều của Vecto cảm ứng từ:
      Điểm đặt là tại điểm M là tâm vòng tròn
      Phương vuông góc với mặt phẳng vòng dây
      Dựa vào quy tắc nắm tay phải 2 ta xác định được chiều của Vecto cảm ứng từ như hình vẽ
      Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt - Cách giải và bài tập áp dụng 10

      3. Từ trường của ống dây

      3.1 Cách xác định cảm ứng từ B của dòng điện chạy trong ống dây hình trụ

      Giả sử cho một dây dẫn quấn quanh một ống dây hình trụ có chiều dài L có dòng điện I A và quấn quanh ống dây là N vòng, xác định Vecto cảm ứng từ \vec{B} của dòng điện chạy trong ống dây

      Để xác định Vecto cảm ứng từ \vec{B} ta cần xác định 3 yếu tố: phương, chiều và độ lớn

      • Phương: vuông góc với mặt phẳng chứa dây dẫn
      • Chiều: được xác định theo quy tắc nắm tay phải 2
      • Độ lớn: được xác định theo công thức sau:
      Công thức tính độ lớn cảm ứng từ trong ống dây
      B=4.\pi.10^{-7}.\frac{NI}{L}
      Trong đó:
      B là độ lớn cảm ứng từ ( đơn vị là Tesla)
      I là cường độ dòng điện (A)
      N là số vòng dây (vòng)
      L là chiều dài ống dây (m)

      3.2 Bài tập minh họa

      Ví dụ:

      Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt - Cách giải và bài tập áp dụng 11
      Hình 3
      Cho một dây dẫn quấn quanh một ống dây hình trụ có chiều dài 5cm có dòng điện I=4 A và quấn quanh ống dây là 100 vòng, xác định Vecto cảm ứng từ \vec{B} của dòng điện chạy trong ống dây
        Đầu tiên ta xác định độ lớn của cảm ứng từ tại điểm M:
        Ta có công thức tính độ lớn cảm ứng từ:
        B=4. \pi .10^{-7}.\frac{NI}{L}
        =4. \pi.10^{-7}.\frac{100.4}{0.05} =3,2. \pi.10^{-3} T
        Xác định phương chiều của Vecto cảm ứng từ:
        Phương song song với trục ống dây
        Dựa vào quy tắc nắm tay phải 2 ta xác định được chiều của Vecto cảm ứng từ như hình vẽ
        Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt - Cách giải và bài tập áp dụng 12

        4. Bài tập rèn luyện

        Sau đây sẽ là các bài tập giúp các bạn rèn luyện lại những dạng đã học ở trên giúp các bạn khắc sâu hơn về dạng bài tập này:

        Câu 1: Một dây thẳng dài vô hạn mang dòng điện I=0,5A đặt trong không khí.
        a) Tính cảm ứng từ tại M cách dòng điện 4cm.
        b) Cảm ứng từ tại N N bằng 10^{-6} T . Tính khoảng cách từ N đến dòng điện.
          Câu 2: Cuộn dây tròn có bán kính R=5cm (gồm 100 vòng dây quấn nối tiếp cách điện nhau) đặt trong không khí có dòng điện I chạy qua mỗi vòng dây, từ trường ở tâm vòng dây là B=5.10^{-4} T Tìm cường độ của dòng điện.
            Câu 3: Cuộn dây tròn dẹt gồm 20 vòng, bán kính là \pi cm. Khi có dòng điện đi vào thì tại tâm của vòng dây xuất hiện từ trường là B=2.10^{-3} T . Tính cường độ dòng điện trong cuộn dây.

              Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết của HocThatGioi về Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt – Cách giải và bài tập áp dụng. Nếu các bạn thấy hay và bổ ích, hãy chia sẻ cho bạn bè của mình để cùng nhau học thật giỏi nhá. Đừng quên để lại 1 like, 1 cmt để tạo động lực cho HocThatGioi và giúp HocThatGioi ngày càng phát triển hơn nhé! Chúc các bạn học thật tốt!

              Bài viết khác liên quan đến Từ trường
              Back to top button
              Close