Ôn tập về từ trường lớp 11

CHỦ ĐỀ 1: MỘT SỐ KHÁI NIỆM BAN ĐẦU Tương tác từ: là tương tác giữa nam châm với nam châm,giữa nam châm với dòng diện hay giữa dòng điện với dòng điện. Lực tương tác trong 3 trường hợp đó đều gọi là lực từ. Từ trường: là một môi trường vật chất tồn tại xung quanh nam châm hay xung quanh dòng điện. Từ trường tác dụng lực từ lên các nam châm,dòng điện hay điện tích tự do chuyển động trong nó. Cảm ứng từ: là đại lượng vectơ đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực,kí hiệu . – Điểm đặt: tại điểm khảo sát. – Hướng: + Phương: trùng trục nam châm thử = tiếp tuyến đường sức từ tại điểm khảo sát. + Chiều: từ cực Bắc sang cực Nam (NS) của nam châm thử. – Độ lớn :(với dây dẫn có dòng điện): Trong đó: B: đơn vị Tesla (T) F: lực từ tác dụng (N) I: cường độ dòng điện trong dây (A) l : chiều dài dây dẫn α = góc giữa dây và cảm ứng từ (dây ; ) Đường sức từ: là đường được vẽ trong từ trường sao cho hướng của tiếp tuyến tại bất kỳ điểm nào trên đường đó cũng trùng với phương của véctơ cảm ứng từ tại điểm đó. – Xác định: xác định dạng đường sức từ bằng phương pháp từ phổ : rắc mạt sắt quanh dòng điện hay nam châm và gõ nhẹ,dạng đường sức từ sẽ hiện qua các đường mạt sắt. – Tính chất: + Qua mỗi điểm trong từ trường chỉ vẽ được duy nhất 1 đường sức từ. + Các đường sức từ của một từ trường không cắt nhau. + Các đường sức từ là những đường cong kín. + Độ mau (dày), thưa của các đường sức phản ánh độ lớn, nhỏ của cảm ứng từ. ( thưa ở những nơi có từ trường yếu và mau ở những nơi có từ trường mạnh ). – Từ trường đều: là một từ trường mà cảm ứng từ tại mọi điểm đều bằng nhau. Đường sức của từ trường đều là những đường thẳng song song, cách đều nhau. Nguyên lí chồng chất từ trường : =B1 + B2 + B3 + .... tuân theo phép cộng vectơ.CHỦ ĐỀ 2: CẢM ỨNG TỪ GÂY BỞI MỘT SỐ DÒNG ĐIỆN ĐƠN GIẢNTa lần lượt xét: dạng đường sức,đặc điểm vectơ cảm ứng từ,độ lớn B với mỗi dòng điện.1.Từ trường của dòng điện trong dây dẫn thẳng dài : – Dạng đường sức: Các đường sức từ là những đường tròn đồng tâm nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây dẫn và có tâm nằm trên dây. – Đặc điểm: + Điểm đặt: Tại điểm khảo sát. + Phương : Tiếp tuyến với đường cảm ứng qua điểm ta xét ( vuông góc với bán kính đường tròn tâm là dòng điện) + Chiều: Tuân theo quy tắc nắm tay phải như sau: Giơ ngón tay cái của bàn tay phải hướng theo chiều dòng điện, khum bốn ngón kia xung quanh dây dẫn thì chiều từ cổ tay đễn các ngón tay là chiều của đường sức từ – Độ lớn: Trong đó: r : khoảng cách từ điểm khảo sát đến dây dẫn (m) I : cường độ dòng điện trong dây (A).2.Từ trường của dòng điện trong khung dây tròn: – Dạng đường sức: Các đường sức từ là những đường cong kín nằm trong mặt phẳng vuông góc với mp dây tròn ,càng gần tâm độ cong càng giảm,tại tâm là đương thẳng. – Đặc điểm vectơ cảm ứng từ tại tâm: + Điểm đặt: Tại điểm khảo sát. + Phương : Đường thẳng vuông góc với mp vòng dây tại tâm. + Chiều: Tuân theo quy tắc nắm tay phải như sau: Khum bàn tay phải theo vòng dây của khung sao cho chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện trong khung , ngón cái choãi ra chỉ chiều các đường sức từ xuyên qua mặt phẳng dòng điện – Độ lớn: . Trong đó: N : số vòng dây (vòng) Nếu là 1 vòng dây thì . I : là cường độ dòng điện trong dây (A). R : bán kính của dòng điện (m).3.Từ trường của dòng điện trong ống dây dài: – Dạng đường sức: +Trong lòng ống dây:là những đường thẳng song song cách đều trục ống dây > coi là từ trường đều + Bên ngoài ống dây: giống như đường sức từ xung quanh 1 nam châm thẳng. – Đặc điểm vectơ cảm ứng trong lòng ống dây: + Điểm đặt: Tại điểm khảo sát. + Phương : Cảm ứng từ có phương trùng với các đường sức từ. + Chiều: Tuân theo quy tắc nắm tay phải như sau: Khum bàn tay phải theo các vòng quấn của ống dây sao cho chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện trong các vòng dây, ngón cái choãi ra chỉ chiều các đường sức từ trong lòng ông dây.”– Đầu ống có các đường sức từ đi ra gọi là cực Bắc(N) còn đi ra thì là cực Nam(S) (ra Bắc vào Nam) – Độ lớn: Trong đó: I : là cường độ dòng điện trong dây (A). n là só vòng dây trên 1 m chiều dài. + Kích thước dây quấn là d thì : n = 1 d + Ống dây bán kính R (m),dây dài l (m) thì: n = l (2.Π.R).CHỦ ĐỀ 3: LỰC TỪ.1.Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện: – Điểm đặt: Trung điểm đoạn dây. – Hướng: + Phương: Vuông góc mp ( ,dây) + Chiều: Tuân theo qui tắc bàn tay trái như sau: Xòe bàn tay trái sao cho các đừong cảm ứng từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay chỉ chiều dòng điện, chiều ngón tay cái choãi ra 900 chỉ chiều lực từ – Độ lớn: Trong đó: α = góc giữa dây và cảm ứng từ (dây ; )2.Lực (từ) tương tác giữa hai dây dẫn mang dòng điện: – Điểm đặt: Trung điểm đoạn dây. – Hướng: + Phương: : Nằm trong mặt phẳng chứa 2 dây và vuông góc với 2 dây + Chiều: Phụ thuộc chiều dòng điện: Lực hút nếu hai dòng điện I cùng chiều. Lực đẩy nếu hai dòng điện I ngược chiều. – Độ lớn: Lực tương tác đoạn dây có chiều dài l: Lực tương tác đoạn dây có chiều dài l= 1m : 3.Lực Lorenxơ: là lực từ tác dụng lên một hạt mang điện chuyển động trong tử trường – Thực chất lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện vẫn là lực Lorenxơ vì ta biết dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích tự do nên hợp lực tổng hợp của các lực Lorenxơ tác dụng lên các điện tích ấy chính là lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện – Điểm đặt: Tại điện tích q. – Hướng: + Phương: Vuông góc mp ( , ) + Chiều: q < 0 : tuân theo quy tắc bàn tay trái. q > 0 : tuân theo quy tắc bàn tay trái nhưng chiều ngược lại. Cụ thể là: Xòe bàn tay trái sao cho các đường cảm ứng hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều chuyển động của hạt mang điện, chiều ngón tay choãi ra 900 chỉ chiều của đặt lên hạt mang điện dương (+), còn hạt mang điện âm () thì chiều ngược lại – Độ lớn: Trong đó: = góc giữa vecto vận tốc và cảm ứng từ ( ; ).4.Lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện: a Trường hợp đường sức từ nằm trong mặt phẳng khung dây. – Lực từ tác dụng vào trung điểm hai cạnh vuông góc với các đường sức tạo thành ngẫu lực có tác dụng làm cho khung dây quay. – Lực từ tác dụng vào hai cạnh vớ các đường sức bằng 0. b Trường hợp đường sức từ vuông góc mặt phẳng khung dây. – Các lực tác dụng vào các cạnh của khung dây đều nằm trong mặt phẳng khung dây, do đó vị trí này lực từ không có tác dụng làm cho khung dây quay. c Mô men ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện. . Trong đó: là góc hợp bởi véctơ pháp tuyến của khung dây và véctơ S là diện tích khung dây (m2) = ( ; ). xác định theo quy tắc nắm bàn tay phải.... – Ứng dụng : + Chế tạo động cơ điện một chiều.+ Chế tạo điện kế khung quay.CHỦ ĐỀ 4: MỘT SỐ LÍ THUYẾT KHÁC.– Các chất thuận từ và nghịch từ: + Các chất đặt trong từ trường bị nhiễm từ gọi là từ hóa. + Chất thuận từ,nghịch từ là những chất có tính từ hóa yếu ( mất từ tính khi không còn từ trường ngoài).– Chất sắt từ là những chất có tính từ hóa mạnh như sắt,niken,coban..... Ban đầu chất sắt từ gồm nhiều miền từ hóa tự nhiên coi là các nam châm thử sắp xếp hỗn độn,khi có từ trường ngoài thì các nam châm đó sắp xếp theo 1 thứ tự nhất định theo từ trường ngoài >có từ tính – Nam châm điện gồm: ống dây mang dòng điện + lõi sắt>từ trường tổng hợp lớn hơn nhiều so với từ trường ngoài ông dây.– Nam châm vĩnh cửu: chất sắt từ có từ tính tồn tại khá lâu khi từ trường ngoài triệt tiêu.– Ứng dụng vật sắt từ: trong ống nghe,ống nói của điện thoại; loa phát thanh;băng từ......– Độ từ thiên: là góc lệch giữa kinh tuyến từ và kinh tuyến địa lí,kí hiệu là D.(góc từ thiên).– Độ từ khuynh: là góc hợp bởi kim nam châm của la bàn từ khuynh và mặt phẳng nằm ngang,kí hiệu I (góc từ khuynh).– Bão từ: là hiện tượng các yếu tố của từ trường Trái Đất như cảm ứng từ,độ từ thiên,độ từ khuynh biến đổi xảy ra cùng 1 lúc trên quy mô toàn thế giới.Ảnh hưởng đáng kể đến liên lạc vô tuyến....PHÂN DẠNG BÀI TẬP Dạng 1 : Xác định cảm ứng từ của 1 dòng điện Vận dụng các kiến thức về cảm ứng từ của dòng điện trong các mạch điện đơn giản. – Về độ lớn :độ lớn cảm ứng từ của dòng ddienj thẳng dài,dòng điện tròn,dòng điện trong lòng ống dây– Dựa vào các qui tắc đã học để xác định phương chiều của véctơ cảm ứng từ.Dạng 2: Xác định cảm ứng từ tổng hợp – Áp dụng nguyên lý chồng chất từ trường – Để xác định độ lớn và phương chiều của ta tìm các véc tơ rồi vận dụng: + Qui tắc hình bình hành hoặc qui tắc đa giác để tổng hợp véctơ + Định lí cosin để tính độ lớn vectơ tổng Dạng 3: Xác định lực từ (cần chú ý quy tắc tổng hợp lực để còn vận dụng).Loại 1 Lực từ tác dụng lên đoạn dây l mang dòng điệnCần rèn luyện vẽ hình xác định đúng quan hệ giữa dòng điện I, cảm ứng từ và lực từ .Loại 2 Lực lorenxơ – Một hạt mang điện chuyển động với vận tốc vuông góc với thì lực lorenxơ đóng vai trò là lực hướng tâm làm cho hạt chuyển động trên quỹ đạo tròn bán kính R. –Chú ý:bài toán electron tăng tốc trong điện trường giữa 2 điểm có hiệu điện thế U và sau đó chuyển động với vận tốc vuông góc với trong từ trường đều.Kết quả electron chuyển động tròn đều với lực Lorenxơ là lực hướng tâm.(giả sử ban đầu voDẠNG BÀI TẬP Dạng 1 : Xác định cảm ứng từ của 1 dòng điện Vận dụng các kiến thức về cảm ứng từ của dòng điện trong các mạch điện đơn giản. – Về độ lớn :độ lớn cảm ứng từ của dòng ddienj thẳng dài,dòng điện tròn,dòng điện trong lòng ống dây – Dựa vào các qui tắc đã học để xác định phương chiều của véctơ cảm ứng từ. Dạng 2: Xác định cảm ứng từ tổng hợp – Áp dụng nguyên lý chồng chất từ trường – Để xác định độ lớn và phương chiều của B  ta tìm các véc tơ i B  rồi vận dụng: + Qui tắc hình bình hành hoặc qui tắc đa giác để tổng hợp véctơ + Định lí cosin để tính độ lớn vectơ tổng Dạng 3: Xác định lực từ (cần chú ý quy tắc tổng hợp lực để còn vận dụng). Loại 1/ Lực từ tác dụng lên đoạn dây l mang dòng điện Cần rèn luyện vẽ hình xác định đúng quan hệ giữa dòng điện I, cảm ứng từ B  và lực từ f  . Loại 2/ Lực lo-ren-xơ – Một hạt mang điện chuyển động với vận tốc v  vuông góc với B  thì lực lorenxơ đóng vai trò là lực hướng tâm làm cho hạt chuyển động trên quỹ đạo tròn bán kính R. –Chú ý:bài toán electron tăng tốc trong điện trường giữa 2 điểm có hiệu điện thế U và sau đó chuyển động với vận tốc v  vuông góc với B  trong từ trường đều.Kết quả electron chuyển động tròn đều với lực Lorenxơ là lực hướng tâm.(giả sử ban đầu v o <<<coi = 0). * Qua điện trường: sử dụng định lí động năng:(P <<<). ΔW đ = A F điện ⇔ 2 . 2 m v = q.U ⇔ v = 2. .qU m * Trong từ trường đều: (P <<<). F ht = m.a ht ⇔ B.v.q = 2 .m v R > bán kính quỹ đạo R= . . m v B q Loại 3/ Lực tương tác từ giữa hai dòng điện thẳng dài, song song Loại 4/ Mô men lực tác dụng vào khung dây mang dòng điện. Vận dụng các kiến thức đã nói trên để giải quyết bài toán theo yêu cầu của đề. Hết. e - v  ht Ff   = ⊕ B  O R . Các chất thuận từ và nghịch từ: + Các chất đặt trong từ trường bị nhiễm từ gọi là từ hóa. + Chất thuận từ, nghịch từ là những chất có tính từ hóa yếu ( mất từ tính khi không còn từ trường ngoài). –. ( thưa ở những nơi có từ trường yếu và mau ở những nơi có từ trường mạnh ). – Từ trường đều: là một từ trường mà cảm ứng từ tại mọi điểm đều bằng nhau. Đường sức của từ trường đều là những đường. theo từ trường ngoài >có từ tính – Nam châm điện gồm: ống dây mang dòng điện + lõi sắt > ;từ trường tổng hợp lớn hơn nhiều so với từ trường ngoài ông dây. – Nam châm vĩnh cửu: chất sắt từ