LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP TỔNG HỢP CHƯƠNG TỪ TRƯỜNG
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. Từ trường
- Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong đó.
- Từ trường định hướng cho các nam châm nhỏ.
- Quy ước: Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam – Bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó.
2. Đường sức từ
Đường sức từ là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có phương trùng với phương của từ trường tại điểm đó.
Chiều của đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định (quy tắc nắm tay phải, quy tắc vào Nam ra Bắc).
3. Lực từ
- Từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mọi điểm; các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau.
- Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều có phương vuông góc với các đường sức từ và vuông góc với đoạn dây dẫn, có độ lớn phụ thuộc vào từ trường và cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn:
F = IlBsinα với α là góc tạo bởi \(\left( {\overrightarrow I ,\overrightarrow B } \right)\)
4. Cảm ứng từ
- Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của từ trường và được đo bằng thương số giữa lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt vuông góc với đường cảm ứng từ tại điểm đó và tích của cường độ dòng điện và chiều dài đoạn dây dẫn đó.
- Công thức: B = F/I.l
Trong hệ SI, đơn vị cảm ứng từ là tesla (T)
5. Từ trường trong các loại mạch khác nhau
a) Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài
- Chiều đường sức từ được xác định theo quy tắc nắm tay phải 1: Tay phải nắm lấy vòng dây sao cho ngón cái choãi ra là chiều dòng điện, khi đó các ngón tay trỏ chỉ hướng theo chiều của đường sức từ.
- Độ lớn cảm ứng từ tại điểm M cách dây dẫn một khoảng r:
B = 2.10-7.I/r
b) Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn
- Chiều đường sức từ được xác định theo quy tắc nắm tay phải 2: Tay phải nắm lấy vòng dây sao cho các ngón tay trỏ hướng theo chiều dòng điện, khi đó ngón cái choãi ra là chiều của đường sức từ.
- Độ lớn cảm ứng từ tại tâm O của vòng dây bán kính R:
\(B = 2\pi {.10^{ - 7}}\frac{I}{R}\)
Nếu khung dây tròn tạo bởi N vòng dây sít nhau thì:
\(B = 2\pi {.10^{ - 7}}.N\frac{I}{R}\)
c) Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ
- Trong ống dây, các đường sức từ là những đường thẳng song song cùng chiều và cách đều nhau.
- Chiều của đường sức từ được xác định theo quy tắc nắm tay phải 2.
- Độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống dây:
\(B = 2\pi {.10^{ - 7}}nI = 2\pi {.10^{ - 7}}.\frac{N}{l}I\)
d) Từ trường của nhiều dòng điện
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.
\(\overrightarrow B = \overrightarrow {{B_1}} + \overrightarrow {{B_2}} + ... + \overrightarrow {{B_n}} \)
6. Lực Lo-ren-xơ
- Mọi hạt điện tích chuyển động trong một từ trường, đều chịu tác dụng của một lực từ, lực từ này gọi là lực lo-ren-xơ (Lorentz).
- Lực Lo-ren-xơ do từ trường có cảm ứng từ \(\vec B\) tác dụng lên một hạt điện tích q0 chuyển động với vận tốc :
+ Có phương vuông góc với \(\vec v\) và \(\vec B\).
+ Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái:
Để bàn tay trái mở rộng sao cho từ trường hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều của \(\vec v\) khi q0 > 0 và ngược chiều \(\vec v\) khi q0 < 0. Lúc đó chiều của lực Lo-ren-xơ là chiều ngón cái choãi ra.
+ Có độ lớn: f = |q0|vBsinα với α là góc tạo bởi \(\vec v\) và \(\vec B\)
- Bán kính quỹ đạo tròn của hạt điện tích (q0,v) chuyển động trong mặt phẳng vuông góc với từ trường đều:
R = mv/|q0|B
II. TRẮC NGHIỆM VẬN DỤNG
Câu 1: Phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Chất thuận từ là chất bị nhiễm từ rất mạnh, chất nghịch từ là chất không bị nhiễm từ
B. Chất thuận từ và chất nghịch từ đều bị từ hóa khi đặt trong từ trường và bị mất từ tính khi từ trường ngoài mất đi.
C. Các nam châm là các chất thuận từ.
D. Sắt và các hợp chất của sắt là các chất thuận từ.
Câu 2: Các chất sắt từ bị nhiễm từ rất mạnh là do
A. trong chất sắt từ có các miền nhiễm từ tự nhiên giống như các kim nam châm nhỏ
B. trong chất sắt từ có các dòng điện phân tử gây ra từ trường
C. chất sắt từ là chất thuận từ
D. chất sắt từ là chất nghịch từ
Câu 3: Chọn câu phát biểu đúng?
A. Từ tính của nam châm vĩnh cửu là không đổi, không phụ thuộc các yếu tố bên ngoài
B. Nam châm điện là một ống dây có lõi sắt, khi có dòng điện chạy qua ống dây lõi sắt bị nhiễm từ, khi ngắt dòng điện qua ống dây từ tính của lõi sắt không bị mất đi
C. Nam châm điện là một ống dây có lõi sắt, khi có dòng điện chạy qua ống dây lõi sắt bị nhiễm từ rất mạnh, khi ngắt dòng điện qua ống dây từ tính của lõi sắt bị mất đi
D. Nam châm vĩnh cửu là các nam châm có trong tự nhiên, con người không tạo ra được
Câu 4: Phát biểu nào sau đây SAI?
A. Các chất sắt từ được ứng dụng để chế tạo ra các nam châm điện và nam châm vĩnh cửu.
B. Các chất sắt từ được ứng dụng để chế tạo lõi thép của các động cơ, máy biến thế.
C. Các chất sắt từ được ứng dụng để chế tạo băng từ để ghi âm, ghi hình.
D. Các chất sắt từ được ứng dụng để chế tạo ra các dụng cụ đo lường không bị ảnh hưởng bởi từ trường bên ngoài.
...
----------( Nội dung tiếp theo của tài liệu, các em vui lòng đăng nhập để xem online hoặc tải về máy)--------
Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Lý thuyết và bài tập Tổng hợp chương Từ trường môn Vật Lý 11 năm 2020, để theo dõi nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác vui lòng đăng nhập vào hệ thống Chúng tôi chọn chức năng xem online hoặc tải về máy!
Chúc các em học tập thật tốt!
