Học tốt Vật lí 11 bài 21: Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt

Thứ ba - 30/07/2019 12:39

Hệ thống kiến thức cơ bản cần nhớ và hướng dẫn giải bài tập Vật lý 11 bài 21: Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt

A/ Kiến thức cơ bản
1. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài
Vectơ cảm ứng từ B tại điểm M gây bởi dòng diện có cường độ I chạy trong dây dẫn thẳng dài:
- Có điểm đặt tại M
- Có phương vuông góc với mặt phẳng tạo bởi M và dây dẫn
Có độ lớn: B = 2.10^-7.

Với r là khoảng cách từ dây dẫn đến M, tính bằng đơn vị mét (m) .

2. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn:
Cảm ứng từ

tại tâm O gây bởi dòng điện có cường độ I chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn.
- Có điểm đặt tại O
- Phương vuông góc với mặt phẳng chứa dòng diện.
- Có chiều đi vào mặt Nam đi ra mặt Bắc của vòng tròn ấy
- Có độ lớn: B = 2π.10^-7.

Với R là bán kính của vòng dây tròn. Nếu khung dây tròn tạo bởi N vòng dây sít nhau thì:
B = 2π.10^-7.N.

3. Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ:
Từ trường trong lòng ống dây là đều, cảm ứng từ trong lòng ống dây được cho bởi công thức:
B = 4π.10^-7.

.I
Trong đó: N là số vòng dây,

là độ dài hình trụ.

= n gọi là số vòng dây quấn trên một đơn vị dài của lõi.
=> B = 4π.10^-7.nI

B/ TRẢ LỜI CÂU HỎI C1, C2, C3 SGK VẬT LÝ 11 BÀI 21
C1. Hãy xác định chiều dòng điện trên hình vẽ bên:

Trả lời:

Chiều của dòng điện tuân theo quy tắc nắm tay phải.

C2. Dựa vào quy tắc “vào nam ra bắc”, nghiệm lại rằng, chiều các đường sức từ của ống dây điện hình trụ cũng được xác định bằng quy tắc nắm tay phải.
Trả lời:
Trong hình vẽ 21.1 SGK, ta nhận thấy: khi đứng tứ phía ngoài nhìn vào ống dây, thấy dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ nên mặt nhìn thấy là mặt Nam, đường sức từ đi vào mặt Nam. Từ đó ta thấy chiều các đường sức từ của ống dây hình trụ cũng được xác định bằng quy tắc nắm tay phải: “Dùng bàn tay phải nắm lấy ống dây sao cho các ngón trỏ, ngón giữa ... hướng theo chiều dòng điện, khi đó ngón cái choài ra cho ta chiều của đường sức từ”

C3. Tìm một điểm trên đoạn O₁O₂ trong đó cảm ứng tư tổng hợp bằng 0.
Giải:
Xem hình vẽ bên dưới
Giai vat ly lop 11 bai 21 cau c3

Gọi N là điểm trên đoạn O₁O₂ta có cảm ứng từ tổng hợp bằng

₁ +

₂ =

<=>

₁ = -

₂
=> Hai vectơ

₁ và

₂có cùng phương, ngược chiều và cùng độ lớn.
Gọi r₁ là khoảng cách từ O₁đến N
r₂ là khoảng cách từ O₂ đến N
Độ lớn: B₁ = B₂
<=> 2.10^-7.

= 2.10^-7.

<=>

=> r₁ = r₂=

=> r₁ = r₂= 15 cm
Vậy N là trung điểm của O₁O₂

C/ TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 11 BÀI 21 TRANG 133
1. Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường của dòng điện phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Trả lời:
Cảm ứng từ tại một điểm M trong từ trường của dòng điện phụ thuộc vào:
- Dạng hình học của dây dẫn.
- Vị trí điểm M
- Môi trường xung quanh
- Tỉ lệ với cường độ dòng điện gây ra từ trường

2. 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 :
a) Song song với dây?
b) Vuông góc với dây?
c) Theo một đường sức từ xung quanh dây?3. *!uít biêu nào dưới dây là đúng?
Trả lời:
Cảm ứng từ tại một điểm M trong từ trường của dòng điện thẳng dài được tính bằng công thức:
B = 2π.10^-7.

a) Khi M dịch chuyển song song với dây dẫn thì r không thay đổi nên độ lớn cảm ứng từ không đổi.
b) Khi M dịch chuyển vuông góc với dây dẫn.
- Nếu M dịch chuyển lại gần dây dẫn thì r giảm, B tăng.
- Nếu M dịch chuyển ra xa dây dẫn thì r tăng, B giảm.
c) Khi M dịch chuyển theo một đường sức từ xung quanh dây dẫn thì r không đổi nên B không đổi.

3. Phát biểu nào dưới đây là đúng:
Độ lớn cảm ứng từ tại tâm một dòng điện tròn
A. Tỉ lệ với cường độ dường tròn
B. Tỉ lệ với chiều dài dường tròn.
C. Tỉ lệ với diện tích dường tròn.
D. Tỉ lệ nghịch với diện tích đường tròn.
Trả lời:
Đáp án: A.
Vì cảm ứng từ tại tâm một dòng điện tròn tính bằng công thức:
B = 2π.10^-7.

4. 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.
Trả lời:
Đáp án: C.
Cảm ứng từ bên trong lòng ống dây điện hình trụ luôn bằng nhau tại mọi điểm và bằng B = 4π.10^-7.

.I

5. So sánh cảm ứng từ bên trong hai ống dây điện sau:

Ống 1	5A	5000 vòng	dài 2m
Ống 2	2A	10000 vòng	dài l,5m

Trả lời:
Cảm ứng từ bên trong ống dây:
Ống 1: B₁ = 4π.10^-7.

.I₁ = 4π.10^-7.

.5 = 4π.10^-3(T)
Ống 2: B₂ = 4π.10^-7.

.I₂ = 4π.10^-7.

.2 = 5,33π.10^-3(T)
Vậy B₁< B₂

6. Hai dòng điện đồng phẳng : dòng thứ nhất thẳng dài, I₁=2A; dòng thứ hai hình tròn, tâm O₂ cách dòng thứ nhất 40cm, bán kính R₂=20cm, I₂=2A. Xác định cảm ứng từ tại O₂.
Giải:

Ta có r₁ = 40 cm = 0,4m: là khoảng cách từ I₁ đến tâm O₂
r₂ = 20 cm = 0,2 m
Cảm ứng từ do I₁ gây ra tạo O₁
B₁ = 2.10^-7.

= 2.10^-7.

= 10^-6 (T)
Giai vat ly lop 11 bai 21 cau 6b

Cảm ứng từ do I₂ gây ra tạo O₂
B₂ = 2.10^-7.

= 2.10^-7.

= 6,28.10^-6 (T)
Cảm ứng từ tổng hợp tại O₂

₁ +

₂
Trường hợp 1: I₁ và I₂ có chiều (hình 21.3)
Khí đó

₁ và

₂ cùng chiều nên:
B = B₁ + B₂ = 10^-6 + 6,28.10^-6 = 7,28.10^-6 (T)
Trường hợp 2: I₁ và I₂ có chiều (hình 21.4)

₁ hướng ra,

₂ hướng vào,

₁ và

₂ ngược hướng nên:
B = B₁ - B₂ = 10^-6 - 6,28.10^-6 = 5,28.10^-6 (T)

7. Hai dòng điện I₁ = 3A; I₂ = 2A chạy trong hai dây dẫn thẳng dài, song song cách nhau 50cm theo cùng một chiều. Xác định những điểm tại đó B = 0.
Giải:

Gọi C là điểm tại đó B = 0
Cảm ứng từ do I₁ và I₂ gây ra tại C
B₁ = 2.10^-7.

= 2.10^-7.

(T)
B₂ = 2.10^-7.

= 2.10^-7.

(T)
Theo đề bài:

₁ +

₂ =

₁ = -

₂
Vậy,

₁ và

₂ cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn nên điểm C phải nằm trong đoạn MN: r₁ + r₂ = 0,5 (1)
Độ lớn: B₁ = B₂
hay

=> r₁ =1,5r₂ (2)
Từ (1) và (2), suy ra: r₁ = 0,3 m, r₂ = 0,2 m
Vậy những điểm, nằm trên đường thẳng, song song với hai dây dẫn, đi qua điểm C cách dây dẫn thứ nhất 0,3 m, cách dây dẫn thứ hai 0,2 m thì có