Phương pháp áp dụng Nguyên lý chồng chất từ trường cho vòng dây tròn môn Vật Lý 11

NGUYÊN LÝ CHỒNG CHẤT TỪ TRƯỜNG CHO VÒNG DÂY DẪN TRÒN

- 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 :

\(\overrightarrow {{B_M}}  = \overrightarrow {{B_1}}  + \overrightarrow {{B_2}}  + \overrightarrow {{B_3}}  + ...\)

Ví dụ 1: Một dây dẫn thẳng, dài có vỏ bọc cách điện, ở khoảng giữa được uốn thành vòng tròn, bán kính R = 20 cm như hình vẽ.

Dòng điện chạy qua dây dẫn có cường độ 5 A. Xác định cảm ứng từ tại tâm O của vòng tròn.

A. B = 5.10−6 T.                   

B. B = 15,7.10−6 T.

C. B = 10,7.10−6 T.               

D. B = 20,7.10−6 T.

Giải

Dòng điện chạy trong vòng tròn gây ra tại tâm O cảm ứng từ B1 vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, hướng từ ngoài vào và có độ lớn:

\({B_1} = 2\pi {.10^{ - 7}}\frac{I}{R} = 15,{7.10^{ - 6}}T\)

Dòng điện chạy trong dầy dẫn thẳng gây ra tại tâm O cảm ứng từ B2 vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, hướng từ trong ra và có độ lớn:  

\({B_2} = {2.10^{ - 7}}\frac{I}{R} = {5.10^{ - 6}}T\)

Cảm ứng từ tổng hợp tại O là  

\(\vec B = {\vec B_1} + {\vec B_2}\)

Vì cùng phương, ngược chiều và B1 > B2 nên B cùng phương, cùng chiều với B1 và có độ lớn:

\(B = {B_1} - {B_2} = 10,{7.10^{ - 6}}T\)

Chọn đáp án C

Ví dụ 2: Một dây dẫn tròn mang dòng điện 20A thì tâm vòng dây có cảm ứng từ 0,4π μT. Nếu dòng điện qua dây dẫn giảm 5A so với ban đầu thì cảm ứng từ tại tâm vòng dây là

A. 0,6π μT      

B. 0,3 μT       

C. 0,2π μT    

D. 0,5π μT

Giải

Cảm ứng từ gây ra tại tâm dòng điện tròn:

\(B = 2\pi {.10^{ - 7}}.\frac{1}{R} \Rightarrow \frac{{{B_1}}}{{{B_2}}} = \frac{{{I_1}}}{{{I_2}}}\)

Thay số vào ta được:

\({B_2} = {B_1}\frac{{{I_2}}}{{{I_1}}} = 0,4\pi .\frac{{20 - 5}}{{20}} = 0,3\pi \)

Chọn B

Câu 1: Tính cảm ứng từ tại tâm của hai vòng tròn dây dẫn đồng tâm, bán kính một vòng là R₁ = 8cm, vòng kia là R₂ = 16cm, trong mỗi vòng dây đều có dòng điện cường độ I = 10A chạy qua. Biết hai vòng dây nằm trong cùng một mặt phẳng, và dòng điện chạy trong hai vòng ngược chiều:

ĐS: 3,9. 10^-5T 

Câu 2: Tính cảm ứng từ tại tâm của hai vòng tròn dây dẫn đồng tâm, bán kính một vòng là R₁ = 8cm, vòng kia là R₂ = 16cm, trong mỗi vòng dây đều có dòng điện cường độ I = 10A chạy qua. Biết hai vòng dây nằm trong hai mặt phẳng vuông góc với nhau.

ĐS: 8,8.10^-5T              

Câu 3: Tính cảm ứng từ tại tâm của 2 vòng dây dẫn đồng tâm, có bán kính là R và 2R. Trong mỗi vòng tròn có dòng điện I = 10A chạy qua. Biết R = 8cm. Xét các trường hợp sau :

a. Hai vòng tròn nằm trong cùng một mặt phẳng, hai dòng điện chạy cùng chiều.

b. Hai vòng tròn nằm trong cùng một mặt phẳng, hai dòng điện chạy ngược chiều.

c. Hai vòng tròn nằm trong hai mặt phẳng vuông góc nhau.

ĐS:

a.  1,18.10^-4T    

b. 3,92.10^-5T

c.  8,77.10^-4T

-(Hết)-

Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Phương pháp áp dụng Nguyên lý chồng chất từ trường cho vòng dây tròn 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.