NGUYÊN LÝ CHỒNG CHẤT TỪ TRƯỜNG CHO NAM CHÂM TRONG TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
- Giả sử ta có hệ n nam châm( hay dòng điện ). Tại điểm M, Từ trường chỉ của nam châm thứ nhất là \(\overrightarrow {{B_1}} \), chỉ của nam châm thứ hai là \(\overrightarrow {{B_2}} \), …, chỉ của nam châm thứ n là \(\overrightarrow {{B_n}} \). Gọi là từ trường của hệ tại M thì:
\(\overrightarrow B = \overrightarrow {{B_1}} + \overrightarrow {{B_2}} + ... + \overrightarrow {{B_n}} \)
- Để đơn giản trong quá trình làm bài tập và biểu diễn từ trường người ta quy ước như sau:
+ Kí hiệu dấu +: có phương vuông góc với mặt phẳng biểu diễn , chiều đi vào .
+ Kí hiệu dấu .: có phương vuông góc với mặt phẳng biểu diễn , chiều đi ra .
- Giả sử bài toán yêu cầu xác định từ trường tổng hợp tại một điểm M do nhiều cảm ứng từ ta làm như sau :
B1 : Xác định từ tại M do từng cảm ứng từ gây ra :
\(\overrightarrow {{B_1}} ,\overrightarrow {{B_2}} ,\overrightarrow {{B_3}} ....\)
B2 : Áp dụng nguyên lý chồng chất ta có :
\(\overrightarrow {{B_M}} = \overrightarrow {{B_1}} + \overrightarrow {{B_2}} + \overrightarrow {{B_3}} + ...\)
Chú ý: Khi không có từ trường ngoài nam châm hướng theo hướng Bắc-Nam của từ trường trái đất, khi chịu thêm từ trường ngoài nó chịu tổng hợp hai vectơ cảm ứng từ và quay)
2. VÍ DỤ MINH HỌA
Một dây dẫn trong không khí được uốn thành vòng tròn , bán kính R = 0,1m có I = 3,2A chạy qua. Mặt phẳng vòng dây trùng với mặt phẳng kinh tuyến từ. Tại tâm vòng dây treo một kim nam châm nhỏ. Góc quay của kim nam châm khi ngắt dòng điện là bao nhiêu? Biết thành phần nằm ngang của cảm ứng từ trái đất có BD=64π.10−7T, thành phần thẳng đứng không đáng kể.
A. 300
B. 450
C. 600
D. 100
Giải
+ Cảm ứng từ do dòng điện tạo ra là:
B1=2π.10−7I/R=6,4π.10−6T
+ Cảm ứng từ tổng hợp của Trái Đất và dòng điện có phương tạo với thành phần nằm ngang của cảm ứng từ Trái Đất một góc α với:
tanα=B1/BD=1→α=450
+ Khi tắt dòng điện, thì cảm ứng từ B1 mất đi, lúc này chỉ còn thành phần nằm ngang của từ trường Trái Đất nên kim nam châm sẽ đến trùng với phương thành phần nằm ngang Trái Đất, tức kim nam châm sẽ quay một góc 450
Chọn B
3. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1 : Một Ống dây điện đặt trong không khí sao cho trục của nó vuông góc với mặt phẳng kinh tuyến từ . Cảm ứng từ trái đất có thành phần nằm ngang BD=64π.10−7T. Trong ống dây có treo một kim nam châm . khi có dòng điện I = 2 mA chạy qua dây dẫn thì ta thấy kim nam châm lệch khỏi vị trí ban đầu 450 . Biết ống dây dài 31.4cm và chỉ cuốn một lớp . Tìm số vòng dây của ống.
Đ/S: 2500 vòng
Câu 2: 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 ứng từ tại tâm của vòng tròn nếu vòng tròn và phần dây thẳng cùng nằm trong một mặt phẳng.
Đ/S: 8,6. 10-5T
Câu 3: 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 ứng từ tại tâm của vòng tròn nếu vòng tròn và phần dây thẳng cùng nằm trong một mặt phẳng, chỗ bắt chéo hai đoạn dây không nối với nhau:
Đ/S: 16,6. 10-5T
Câu 4 : Một dây dẫn trong không khí được uốn thành vòng tròn . bán kính R = 0.1m có I = 3.2 A chạy qua . Mặt phẳng vòng dây trùng với mặt phẳng kinh tuyến từ . Tại tâm vòng dây treo một kim nam châm nhỏ . Tính góc quay của kim nam châm khi ngắt dòng điện. Cho biết thành phần nằm ngang của cảm ứng từ trái đất có B= 2.10-5T.
Đ/S: 45O
-(Hết)-
Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Nguyên lý chồng chất từ trường cho nam châm trong từ trường Trái Đất môn Vật Lý 11 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
