PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TỪ TRƯỜNG QUA DÂY DẪN CÓ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT
I. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
1. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài
- Đường sức từ là những đường tròn nằm trong những mặt phẳng vuông góc với dòng điện và có tâm nằm trên dây dẫn.
- Chiều đường sức từ được xác định theo quy tắc nắm tay phải 1.
- Độ lớn cảm ứng từ tại điểm M cách dây dẫn một khoảng r:
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.
2. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn
- Đường sức từ đi qua tâm O của vòng tròn là đường thẳng vô hạn ở hai đầu, còn các đường khác là những đường cong có chiều dài đi vào mặt Nam và đi ra mặt Bắc của dòng điện tròn đó.
- Chiều đường sức từ được xác định theo quy tắc nắm tay phải 2.
- Độ lớn cảm ứng từ tại tâm O của vòng dây bán kính R:
Nếu khung dây tròn tạo bởi N vòng dây sít nhau thì:
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.
3. 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:
Trong đó:
N là tổng số vòng dây.
l là độ dài hình trụ
n là số vòng dây quấn trên một đơn vị độ dài của lõi
4. 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.
II. VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Khi độ lớn của cảm ứng từ và độ lớn của vận tốc điện tích cùng tăng 2 lần thì độ lớn lực Lo – ren – xơ
A. tăng 4 lần.
B. tăng 2 lần.
C. không đổi.
D. giảm 2 lần.
Giải
Đáp án: A
f = |q0|vBsinα, nếu B tăng 2 và v tăng 2 thì f tăng 4.
Ví dụ 2: Một đoạn dây dẫn dài 0,2 m đặt trong từ trường đều sao cho dây dẫn hợp với vectơ cảm ứng từ một góc 30o. Biết dòng điện chạy qua dây là 10 A, cảm ứng từ là 2.10-4 T. Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn này là
A. 10-4 N.
B. 2.10-4 N.
C. 10-3 N.
D. 2.10-3 N.
Giải
Đáp án:
F = BIlsinα = 2.10-4.10.0,2.sin30o = 2.10-4 N.
Ví dụ 3: Một đoạn dây dẫn dài 5 cm đặt trong từ trường đều vuông góc với véctơ cảm ứng từ. Dòng điện có cường độ 0,75 A qua dây dẫn thì lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn là 3.10-3 N. Cảm ứng từ của từ trường là
A. 0,8 T.
B. 0,08 T.
C. 0,16 T.
D. 0,016 T.
Giải
Đáp án: B.
α = 90o, F = BIlsinα
Ví dụ 4: Một đoạn dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ 0,5 T, dây hợp với đường sức từ một góc 30o. Dòng điện qua dây có cường độ 0,5 A, thì lực từ tác dụng lên đoạn dây là 4.10-2 N. Chiều dài đoạn dây dẫn là
A. 32 cm.
B. 3,2 cm.
C. 16 cm.
D. 1,6 cm.
Giải
Đáp án: A.
F = BIlsinα
III. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Bài 1: Cuộn dây tròn bán kính R = 5cm (gồm N = 100 vòng dây quấn nối tiếp cách điện với nhau) đặt trong không khí có dòng điện I qua mỗi vòng dây, từ trường ở tâm vòng dây là B = 5.10-4T. Tìm I?
ĐS: 0,4A
Bài 2: Một dây thẳng chiều dài 18,84cm được bọc bằng một lớp cách điện mỏng và quấn thành một cuộn dây tròn. Cho dòng điện có cường độ I = 0,4A đi qua vòng dây. Tính cảm ứng từ trong vòng dây.
ĐS: 0,84.10-5 T
Bài 3: Một ống dây thẳng chiều dài 20cm, đường kính 2cm. Một dây dẫn có vỏ bọc cách điện dài 300cm được quấn đều theo chiều dài ống. Ong dây không có lõi và đặt trong không khí. Cường độ dòng điện đi qua dây dẫn là 0,5A. Tìm cảm ứng từ trong ống dây.
ĐS: 0,015T
Bài 4: Ống dây dẫn hình trụ dài 20cm,đường kính 2cm.Một dây dẫn có vỏ bọc cách điện dài 300m được quấn đều theo chiều dài ống dây.Cho dòng điện có I=0,5A chạy qua dây.Ống dây đặt trong không khí và không có lõi thép. Xác định cảm ứng từ tại một điểm P trên trục ống dây.
ĐS:B=0,015T
...
-(Nội dung tiếp theo của tài liệu, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)-
Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Phương pháp giải bài tập Từ trường qua dây dẫn có hình dạng đặc biệt 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.
