TƯƠNG TÁC TỪ Các tương tác giữa nam châm - nam châm; nam châm – dịng điện; dịng điện – dịng điện cĩ cùng bản chất và được gọi là tương tác từ Tương tác từ chỉ xảy ra giữa các hạt man
Trang 1Vật lý 11
CHƯƠNG IV: TỪ TRƯỜNG.
I TƯƠNG TÁC TỪ
Các tương tác giữa nam châm - nam châm; nam châm – dịng điện; dịng điện – dịng điện cĩ cùng bản chất và được gọi là tương tác từ
Tương tác từ chỉ xảy ra giữa các hạt mang điện chuyển động và khơng liên quan đến điện trường của các điện tích
II TỪ TRƯỜNG
1. Định nghiã: Từ trường là một dạng vật chất tồn tại xung quanh điện tích hay một dịng điện ( nĩi chính xác hơn là xung
quanh các hạt mang điện chuyển động)
Đặc trưng cơ bản của từ trường : tác dụng lực từ lên nam châm hay một dịng điện khác đặt trong nĩ
Quy ước : Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam - Bắc của kim nam châm cân bằng tại điểm đĩ
2. Nguồn gốc của từ trường: Hạt mang điện chuyển động
Chú ý:
Điện tích đứng yên là nguồn gốc của điện trường tĩnh
Điện tích chuyển động vừa là nguồn gốc của điện trường vừa là nguồn gốc của từ trường
3. Vectơ cảm ứng từ B: Đặc trưng của từ trường là cảm ứng từ ký hiệu là đơn vị của cảm ứng từ là T ( Tesla)
a) Định nghĩa : Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường là đại lượng đặc trưng cho sự mạnh yếu của từ trường và
được đo bằng thương số giữa lực từ F tác dụng lên một dây dẫn mang dịng điện đặt vuơng gĩc với đường cảm ứng
từ tại điểm đĩ và tích cường độ dịng điện I và chiều dài l đoạn dây dẫn đĩ
Il
F
B
b) Vecto cảm ứng từ Bcĩ:
Điểm đặt: tại điểm đang xét
Phương: tiếp tuyến với đường sức từ tại điểm ta xét
Chiều: trùng với chiều của từ trường tại điểm đĩ (vào cực nam ra cực bắc của nam châm thử
Độ lớn: F
B Il
4. Đường sức từ :
a Đ/N : đường sức từ là những đường vẽ trong khơng gian cĩ từ trường sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm cĩ hướng trùng với hướng của của từ trường tại điểm đĩ
b Tính chất :
Qua mỗi điểm trong khơng gian chỉ vẽ được một đường sức từ
Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vơ hạn ở 2 đầu
Chiều của đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định ( quy tắc nắm tay phải , quy tắc đinh ốc…)
Quy ước : Vẽ các đường cảm ứng từ sao cho chỗ nào từ trường mạnh thì các đường sức dày và chỗ nào từ trường yếu thì các đường sức từ thưa
5. Từ trường đều: là từ trường mà đặc tính của nĩ giống nhau tịa mọi điểm; các đường sức từ là những đường thẳng song
song, cùng chiều và cách đều
III TỪ TRƯỜNG CỦA DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT
2.1Từ trường của dịng điện thẳng dài:
Quy tắc nắm bàn tay phải : Dùng bàn tay phải nắm lấy dây dẫn sao cho ngĩn cái chỉ theo chiều dịng điện , khi đĩ các ngĩn kia khum lại cho ta chiều của đường sức từ (chiều của từ trường B)
a Vecto cảm ứng từ B:
Điểm đặt : tại điểm đang xét
Phương : vuơng gĩc với mp chứa dây dẫn và điểm ta xét
Chiều : theo quy tắc nắm bàn tay phải
Độ lớn : B 2.10 7 I
r
Trong mơi trường cĩ độ từ thẩm µ thì : B 2.10 7 I
r
Trang 2Vật lý 11
Trong đĩ:
o I : Cường độ dịng điện chạy trong dây dẫn (A)
o r : Khoảng cách từ điểm khảo sát đến dịng điện (m)
o B : Cảm ứng từ (T: Tesla)
2 Từ trường của dịng điện trịn:
- Chiều của các đường sức từ trong dịng điện trịn :
o Được xác định theo quy tắc bàn tay phải: “Dùng bàn tay phải ơm lấy khung dây, chiều cong của các ngĩn tay theo chiều dịng điện Khi đĩ ngĩn cái chỗi ra 90 0 chỉ chiều của đường sức từ ”
o Hoặc cĩ chiều đi vào mặt Nam và đi ra mặt Bắc của dịng điện trịn ấy
Quy ước:
+ Mặt Nam của dịng điện trịn là mặt khi nhìn vào dịng điện ta thấy dịng điện chạy theo chiều kim đồng hồ
a Vecto cảm ứng từ B:
Điểm đặt : tại điểm đang xét
Phương : vuơng gĩc với mp chứa vịng dây
Chiều : theo quy tắc bàn tay phải
Độ lớn : B 2 10 7 I
R
R
Trong đĩ:
o I : Cường độ dịng điện chạy trong dây dẫn (A)
o R : Khoảng cách từ điểm khảo sát đến dịng điện (m)
o B : Cảm ứng từ (T: Tesla)
3 Từ trường của dịng điện trong ống dây:
a Đường sức từ
Hình dạng: Bên trong ống dây đường sức từ là những đường thẳng song song, cách đều nhau (nếu chiều dài l >> đường kính d của ống dây thì từ trường trong ống dây là từ trường đều)
Chiều: xác định theo quy tắc bàn tay phải
“Dùng bàn tay phải ơm lấy khung dây, chiều cong của các ngĩn tay theo chiều dịng điện Khi đĩ ngĩn cái chỗi ra 90 0 chỉ chiều của đường sức từ ”
b Vecto cảm ứng từ B:
- Phương : song song với trục ống dây
- Chiều : theo quy tắc bàn tay phải
- Độ lớn :B 4 107N I 4 10 7n I
l
Trong đĩ:
o I : Cường độ dịng điện chạy trong dây dẫn (A)
o n N
l
: số vịng dây trên mỗi mét chiều dài
o N : số vịng dây
o l :Chiều dài ống dây (m)
IV LỰC TỪ:
1. Lực từ : lực từ F tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dịng điện đặt trong từ trường đều cĩ:
- Điểm đặt: tại trung điểm của dịng điện
- Phương: với dịng điện I và với đường sức từ tức với mp ,I B
- Chiều : được xác định theo quy tắc bàn tay trái
- Độ lớn: F IBlsin
Nhận xét:
Nếu 0hoặc 1800 F = 0 dây dẫn // hoặc với cảm ứng từ thì khơng chịu tác dụng của lực từ
Nếu 90 F F max IBl
Trang 3Vật lý 11
2. Lực Lorentz (Lo-ren-xơ): lực từ tác dụng lên điện tích chuyển động
Khi một điện tích chuyển động trong từ trường, nĩ sẽ chịu tác dụng của lực từ gọi là lực Lorentz
Lực Lorentz cĩ:
Điểm đặt : trên điện tích
Phương : mp ( ,v B )
Chiều : Xác định theo quy tắc bàn tay trái
Quy tắc bàn tay trái: đặt bàn tay trái duỗi thẳng để cho các đường cảm ứng từ xuyên vào lịng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngĩn tay trùng với chiều của vecto vận tốc của điện tích, khi đĩ ngĩn tay cái chỗi ra 90 0 chỉ chiều của lực Lorentz nếu hạt mang điện dương và chiều ngược lại nếu hạt mang điện âm
Độ lớn : f L q vBsin
o q : điện tích của hạt (C)
o v : vận tốc của hạt (m/s)
o B : cảm ứng từ (T)
o v B,
o f L : lực Lorentz (N)
Bài tập :
Dạng I: XÁC ĐỊNH LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DỊNG ĐIỆN
Phương pháp :
Lực từ tác dụng lên một đoạn dây điện thẳng cĩ :
- Điểm đặt : trung điểm của đoạn dây
- Phương : mp (B,l)
- Chiều : Theo quy tắc bàn tay trái : Để bàn tay trái mở rộng sao cho ĐƯỜNG
SỨC TỪ hướng vào lịng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngĩn tay là chiều dịng điện, khi đĩ ngĩn cái chỗi ra 90 0 chỉ chiều của lực từ
- Độ lớn : độ lớn F IBlsin
o Nếu 00hoặc 1800 F = 0: dây dẫn hoặc trùng với cảm ứng từ thì khơng chịu tác dụng của lực từ
o Nếu 900 FFmax IBl
Câu 1.
Câu 2 Một đoạn dây dẫn dài 5 (cm) đặt trong từ trường đều và vuơng gĩc với vectơ cảm ứng từ Dịng điện chạy qua dây cĩ
cường độ 0,75 (A) Lực từ tác dụng lên đoạn dây đĩ là 3.10-2 (N) Xác định cảm ứng từ (cĩ hình vẽ)
ĐS : B = 0,8 (T).
Câu 3 Một đoạn dây dẫn thẳng MN dài 6 (cm) cĩ dịng điện I = 5 (A) đặt trong từ trường đều cĩ cảm ứng từ B = 0,5 (T).
Lực từ tác dụng lên đoạn dây cĩ độ lớn F = 7,5.10-2(N) Tính gĩc hợp bởi dây MN và đường sức từ
ĐS : 300
Câu 4 Xác định vectơ lực từ (phương, chiều, độ lớn) trong các trường hợp sau
a B = 0,02T, α = 450, I = 5A, l = 5cm Ds : 3,54.10 -3 N
b B = 0,05T, I = 4A, l = 10cm, α = 900
Nâng cao
Câu 1: Cho đoạn dây dẫn CD dài 50cm, khối lượng 100g, treo bằng hai dây mềm cách điện sao cho đoạn dây CD
nằm ngang trong từ trường đều cĩ B = 2 mT và các đường sức từ là các đường nằm ngang vuơng gĩc với đoạn CD
và cĩ chiều đi vào Cho dịng điện I = 5A chạy qua dây dẫn CD Xem khối lượng dây treo rất nhỏ Lấy g = 10m/s2 Xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây CD và lực căng của mỗi sợi dây treo khi :
a) Dịng điện chạy từ C đến D ĐS: F = 0,005N; T = 0,4975N
b) Dịng điện chạy từ D đến C ĐS: F = 0,005N; T = 0,5025N
I
α
Trang 4Vật lý 11
Câu 2: Về nhà cho nc1 Đoạn dây dẫn MN dài 50cm khối lượng 50g, treo bằng hai dây mềm cách điện sao cho
đoạn dây MN nằm ngang trong từ trường đều cĩ B = 0,5T và các đường sức từ là các đường thẳng đứng hướng lên Cho dịng điện I = 50A chạy qua dây dẫn từ M đến N Xem khối lượng dây treo rất nhỏ Lấy g = 10m/s2.
a) Xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây MN ĐS: F = 12,50N.
b) Tính gĩc hợp bởi phương thẳng đứng và dây treo dây dẫn MN ĐS : 870
c) Tính lực căng của mỗi sợi dây treo dây dẫn MN ĐS: T = 6,25N
Câu 3: Đoạn dây dẫn CD dài 20cm, khối lượng 10g treo bằng hai đay mềm cách điện sao cho đoạn dây CD nằm
ngang Dây ở trong từ trường đều cĩ B = 0,2T Dây treo chịu được lực kéo lớn nhất Fk = 0,06N; biết khối lượng dây treo rất nhỏ Lấy g = 10m/s2 Hỏi cĩ thể cho dịng điện qua dây dẫn CD cĩ chiều và cường độ lớn nhất bao nhiêu để dây treo khơng đứt khi:
a) Đường cảm ứng từ nằm ngang, vuơng gĩc với CD cĩ chiều đi vào.
ĐS:Imax = 0,5A
b) Đường cảm ứng từ thẳng đứng, cĩ chiều hướng lên ĐS: Imax = 1,66 A
bài tập làm trên PHT
Bài 1 : Hãy xác định các đại lượng được yêu cầu biết:
a B=0,02T, I = 2A, l = 5cm, a= 300 Hỏi F = ? b B = 0,03T, l =10cm, F = 0,06N, a =450 Hỏi I =?
c I=5A, l=10cm, F = 0,01N, a = 900 Hỏi B =?
Bài 2:Một đoạn dây được uốn gập thành khung dây cĩ dạng
như hình vẽ Đặt khung dây vào một từ trường đều như hình vẽ
và AM=8cm, AN=6cm , B = 3.10-3T, I=5A Xác định lực từ F
tác dụng lên các đoạn của dây dẫn trong các trường hợp ?
(xem hình ở bên cạnh).
Bài 3:Xác định lực từ trong các trường hợp sau:
Bài 4 Một dây dẫn thẳng MN cĩ chìêu dài l, khối lượng của một đơn vị dài của dây là D
= 0,04kg/m Dây được treo bằng 2 dây nhẹ thẳng đứng và đăt trong từ trường đều cĩ B
vuơng gĩc mặt phẳng chứa MN và dây treo, B = 0,04T Cho dịng điện I qua dây Lấy g =
10m/s2
a) Định chiều và độ lớn của I để lực căng của các dây treo = 0
b) Cho MN = 25cm, I = 16A cĩ chiều ngược lại với ở câu a) Tính lực căng của mỗi dây.
ĐS: 10A; 0,13N
Bài 5 Giữa hai cực của một nam châm cĩ một từ trường đều Vec tơ cảm ứng từ B
thẳng đứng hướng xuống cĩ độ lớn B= 0,5T Người ta treo một dây dẫn thẳng chiều dài l = 5cm, khối lượng m = 5g nằm ngang trong từ trường bằng hai dây dẫn mảnh nhẹ Tìm gĩc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng khi cho dịng điện I = 2A đi qua dây và độ lớn lực căng dây Bỏ qua mọi ma sát, cho g = 10m/s2 ĐS: = 450
Dạng II: TỪ TRƯỜNG CỦA DỊNG ĐIỆN
Phương pháp :
1 Trường hợp chỉ cĩ một dịng điện:
Xác định điểm đặt, phương chiều, độ lớn của vecto cảm ứng tại điểm khảo sát
2 Trường hợp cĩ nhiều dịng điện:
Xác định điểm đặt, phương chiều, độ lớn của các vEcto cảm ứng từ thành phần B B 1, 2
Vecto cảm ứng từ tại điểm khảo sát là : B B 1 B 2
(nguyên lý chồng chất từ trường)
TỰ LUẬN
N
S
I
I
+ + + + + + + + + + + + + + +
I
S
N
I
B
D C
N M
Trang 5I
d)
Vật lý 11
Câu 1 Biết chiều dịng điện chạy trong dây dẫn cĩ chiều như hình vẽ Xác định vEcto cảm ứng từ
Câu 2 Biết chiều vecto cảm ứng từ như hình vẽ Xác định chiều dịng điện
Câu 3 Một dây dẫn thẳng dài cĩ dịng điện cường độ I = 0.5A đặt trong
khơng khí
a Tính cảm ứng từ tại M cách dây 4cm DS 2,5.10 -6 T
b Cảm ứng từ tại N cĩ độ lớn 10-6T Xác định khoảng
cách từ dây dẫn tới N DS 0,1m Câu 4 Một dịng điện chạy trong dây dẫn thẳng, dài Tại điểm A cách dây
10 (cm) cảm ứng từ do dịng điện gây ra cĩ độ lớn 2.10-5 (T)
Tính cường độ dịng điện chạy trên dây ĐS: 10 (A)
Câu 5 Tại tâm của một dịng điện trịn cường độ 5 (A) cảm ứng từ đo được là 31,4.10-6(T) Tính đường kính của dịng điện
Câu 6 Một ống dây dài 50 (cm), cường độ dịng điện chạy qua mỗi vịng dây là 2 (A) Cảm ứng từ bên trong ống dây cĩ độ
lớn B = 25.10-4 (T) Tính số vịng dây của ống dây ĐS: 497,36 vịng
Câu 7 Hai dây dẫn dài song song với nhau, nằm cố định trong cùng một mặt phẳng, cách nhau d = 16cm Dịng điện trong 2
dây I1 = I2 = 10A Tính cảm ứng từ tại những điểm nằm trong mặt phẳng trên và cách đều hai dây dẫn trong 2 trường hợp:
a Dịng điện trong 2 dây cùng chiều DS 0T
b Dịng điện trong 2 dây ngược chiều DS 5.10 -5 T
het buoi 5 co ban
Câu 8 Hai dây dẫn thẳng song song dài vơ hạn đặt cách nhau d = 8cm trong khơng khí Dịng điện trong hai dây là I1 = 10A,
I2 = 20A và ngược chiều nhau Tìm cảm ứng từ tại:
b Tại N cách dây I1 8cm, cách I2 16cm 0 T
Câu 9 Hai dây dẫn thẳng dài vơ hạn, đặt song song trong khơng khí cách nhau một khoảng d = 10cm, cĩ dịng điện cùng
chiều I1 = I2 = I = 2,4A đi qua Tính cảm ứng từ tại:
a M cách I1 và I2 một khoảng r =5cm
b N cách I1 :r1=20cm, cách I2: r2=10cm
c P cách I1 :r1=8cm, cách I2: r2=6cm
I1
I2 M
O
I
a)
b)
I
B
O
e)
B
O
f)
I hay ? c)
?
I
I
O
M
N
Trang 6Vật lý 11
Câu 10 Hai dây dẫn thẳng dài song song cách nhau 10 (cm) trong khơng khí, dịng điện chạy trong hai dây cĩ cùng cường
độ 5 (A) ngược chiều nhau Tính cảm ứng từ tại điểm M cách đều hai dịng điện một khoảng 10 (cm)
ĐS: 1.10-5 (T)
Câu 11 Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách nhau cách nhau 40 (cm) Trong hai dây cĩ hai dịng điện cùng cường độ I1 =
I2 = 100 (A), cùng chiều chạy qua Cảm ứng từ do hệ hai dịng điện gây ra tại điểm M nằm trong mặt phẳng hai dây, cách dịng I1 10 (cm), cách dịng I2 30 (cm) cĩ độ lớn là bao nhiêu?
ĐS: 24.10-5 (T)
Câu 12 Hai dây dẫn thẳng dài vơ hạn đặt song song trong khơng khí cách nhau d = 6cm, cĩ các dịng điện ngược chiều I1=
1A, I2= 2A Định vị trí những điểm cĩ cảm ứng từ bằng 0
Câu 13 Hai dây dẫn thẳng dài vơ hạn đặt song song trong khơng khí cách nhau 6cm cĩ các dịng điện I1 = 1A, I2 = 4A đi
qua Xác định những điểm cĩ cảm ứng từ gây bởi hai dịng điện bằng khơng? Xét trong hai trường hợp:
a I1, I2 cùng chiều b I1, I2 ngược chiều
Dạng III: XÁC ĐỊNH LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN ĐIỆN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG - LỰC LORENZT
(LO-REN-XƠ)
Phương pháp :
Lực Lo-ren-xơ cĩ:
- Điểm đặt : trên điện tích
- Phương : mp (v,B)
- Chiều : Theo quy tắc bàn tay trái
- Độ lớn : độ lớn f L q vBsin
o q : điện tích của hạt (C)
o v : vận tốc của hạt (m/s)
o (v,B)
o f : lực lo-ren-xơ (N) L
- Nếu chỉ cĩ lực Lorenzt tác dụng lên hạt và (v,B)900 thì hạt chuyển động trịn đều
Khi vật chuyển động trịn đều thì lực Lorenzt đĩng vai trị là lực hướng tâm
Bán kính quỹ đạo : R q mv B
Câu 1. Một electron bay vào khơng gian cĩ từ trường đều cĩ cảm ứng từ B=0,2(T) với vận tốc ban đầu v0 = 2.105 (m/s)
vuơng gĩc với B Tính lực Lorenxơ tác dụng vào electron ĐS: 6,4.10-15 (N)
Câu 2. Một hạt proton chuyển động với vận tốc 2.106 (m/s) vào vùng khơng gian cĩ từ trường đều B = 0,02 (T) theo hướng
hợp với vectơ cảm ứng từ một gĩc 300 Biết điện tích của hạt proton là 1,6.10-19 (C) Tính lực Lorenxơ tác dụng lên
Câu 3. Một hạt mang điện tích q = 3,2.10-19C bay vào từ trường đều, cảm ứng từ B = 0,5T Lúc lọt vào trong từ trường vận
tốc hạt là v = 106m/s và vuơng gĩc với B Tính lực Lorenxo tác dụng lên hạt đĩ
ĐS: 1,6.10-13N
Câu 4. Một electron bay vào trong từ trường đều, cảm ứng từ B = 1,2T Lúc lọt vào từ trường, vận tốc của hạt là v0 = 107m/
s và vecto v0 làm thành với Bmột gĩc = 300 Tính lực Lorenxo tác dụng lên electron đĩ
ĐS: 0,96.10-12N
Câu 5. Một electron bay vào khơng gian cĩ từ trường đều cĩ cảm ứng từ B = 10-4 (T) với vận tốc ban đầu v0 = 3,2.106 (m/s)
vuơng gĩc với B, khối lượng của electron là 9,1.10-31(kg) Tính bán kính quỹ đạo của electron trong từ trường
ĐS: 18,2 (cm) Câu 6. Một hạt tích điện chuyển động trong từ trường đều, mặt phẳng quỹ đạo của hạt vuơng gĩc với đường sức từ Nếu
hạt chuyển động với vận tốc v1 = 1,8.106 (m/s) thì lực Lorenxơ tác dụng lên hạt cĩ giá trị f1 = 2.10-6 (N), nếu hạt chuyển động với vận tốc v2 = 4,5.107 (m/s) thì lực Lorenxơ tác dụng lên hạt cĩ giá trị là bao nhiêu?
ĐS: f2 = 5.10-5 (N)
Câu 7. Một hạt cĩ điện tích q = 3,2.10-19C bay vào vùng cĩ từ trường đều với v B
, với v =2.106m/s, từ trường B = 0,2T Lực lorenxơ tác dụng vào hạt điện cĩ độ lớn ? ĐS : 1,28.10-13N
Câu 8. Một e bay vuơng gĩc với các đường sức của một từ trường đều cĩ độ lớn 5.10-2T thì chịu một lực lorenxơ cĩ độ lớn
1,6.10-14N Vận tốc của e khi bay vào là bao nhiêu ? ĐS : 2.106 m/s
Câu 9. Một hạt mang điện tích q = 4.10-10C chuyển động với vận tốc v = 2.105 m/s trong từ trường đều Mặt phẳng quĩ
đạo của hạt vuơng gĩc với vectơ cảm ứng từ Lực Lorentz tác dụng lên hạt đĩ cĩ giá trị 4.10-5N Tính cảm ứng từ B
Trang 7Vật lý 11
Câu 10 Một hạt khối lượng m, mang điện tích e, bay vào trong từ trường với vận tốc v Phương của vận tốc vuơng gĩc với
đường cảm ứng từ Thí nghiệm cho biết khi đĩ quỹ đạo của đường trịn và mặt phẳng quỹ đạo vuơng gĩc với đường cảm ứng từ Cho B = 0,4T ; m = 1,67.10-27kg ; q = 1,6.10-19 C ; v = 2.106 m/s Tính bán kính của đường trịn quỹ
Trang 8Vật lý 11
ƠN TẬP CHƯƠNG
4 Từ trường của một số dịng điện cĩ dạng đơn giản
1. Một dây dẫn thẳng dài cĩ dịng điện I chạy qua Hai điểm M và N nằm trong cùng một mặt phẳng chứa dây dẫn, đối
xứng với nhau qua dây Kết luận nào sau đây là khơng đúng?
A Vectơ cảm ứng từ tại M và N bằng nhau B M và N đều nằm trên một đường sức từ
C Cảm ứng từ tại M và N cĩ chiều ngược nhau D Cảm ứng từ tại M và N cĩ độ lớn bằng nhau
2. Một dịng điện thẳng, dài cĩ cường độ 20 (A), cảm ứng từ tại điểm M cách dịng điện 5 (cm) cĩ độ lớn là:
A 8.10-5 (T) B 80.10-5 (T) C 4.10-6 (T) D 4.10-6 (T)
3. Một dịng điện chạy trong dây dẫn thẳng, dài Tại điểm A cách dây 10 (cm) cảm ứng từ do dịng điện gây ra cĩ độ lớn 2.10-5 (T) Cường độ dịng điện chạy trên dây là:
4. Một sợi dây đồng cĩ đường kính 0,8 (mm), lớp sơn cách điện bên ngồi rất mỏng Dùng sợi dây này để quấn một ống dây cĩ dài l = 40 (cm) Số vịng dây trên mỗi mét chiều dài của ống dây là:
5. Một sợi dây đồng cĩ đường kính 0,8 (mm), điện trở R = 1,1 (Ω), lớp sơn cách điện bên ngồi rất mỏng Dùng sợi dây), lớp sơn cách điện bên ngồi rất mỏng Dùng sợi dây này để quấn một ống dây dài l = 40 (cm) Cho dịng điện chạy qua ống dây thì cảm ứng từ bên trong ống dây cĩ độ lớn
B = 6,28.10-3 (T) Hiệu điện thế ở hai đầu ống dây là:
6. Hai dây dẫn thẳng dài song song cách nhau 10 (cm) trong khơng khí, dịng điện chạy trong hai dây cĩ cùng cường độ 5 (A) ngược chiều nhau Cảm ứng từ tại điểm M cách đều hai dịng điện một khoảng 10 (cm) cĩ độ lớn là:
A 1.10-5 (T) B 2.10-5 (T) C 2.10-5 (T) D 3.10-5 (T)
6 Lực Lorenxơ
7. Chiều của lực Lorenxơ được xác định bằng:
A Qui tắc bàn tay trái B Qui tắc bàn tay phải C Qui tắc cái đinh ốc D Qui tắc vặn nút chai
8. Chiều của lực Lorenxơ phụ thuộc vào
A Chiều chuyển động của hạt mang điện B Chiều của đường sức từ
C Điện tích của hạt mang điện D Cả 3 yếu tố trên
9. Độ lớn của lực Lorexơ được tính theo cơng thức
A f q vB B f q vB sin C f qvB tan D f q vB cos
10. Phương của lực Lorenxơ
A Trùng với phương của vectơ cảm ứng từ
B Trùng với phương của vectơ vận tốc của hạt mang điện
C Vuơng gĩc với mặt phẳng hợp bởi vectơ vận tốc của hạt và vectơ cảm ứng từ
D Trùng với mặt phẳng tạo bởi vectơ vận tốc của hạt và vectơ cảm ứng từ
11 Chọn phát biểu đúng nhất Chiều của lực Lorenxơ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trịn trong từ trường
A Trùng với chiều chuyển động của hạt trên đường trịn
B Hướng về tâm của quỹ đạo khi hạt tích điện dương
C Hướng về tâm của quỹ đạo khi hạt tích điện âm
D Luơn hướng về tâm quỹ đạo khơng phụ thuộc điện tích âm hay dương
12. Một electron bay vào khơng gian cĩ từ trường đều cĩ cảm ứng từ B = 0,2 (T) với vận tốc ban đầu v0 = 2.105 (m/s) vuơng gĩc với B Lực Lorenxơ tác dụng vào electron cĩ độ lớn là:
A 3,2.10-14 (N) B 6,4.10-14 (N) C 3,2.10-15 (N) D 6,4.10-15 (N)
13. Một electron bay vào khơng gian cĩ từ trường đều cĩ cảm ứng từ B = 10-4 (T) với vận tốc ban đầu v0 = 3,2.106 (m/s) vuơng gĩc với B, khối lượng của electron là 9,1.10-31(kg) Bán kính quỹ đạo của electron trong từ trường là:
14. Một hạt prơtơn chuyển động với vận tốc 2.106 (m/s) vào vùng khơng gian cĩ từ trường đều B = 0,02 (T) theo hướng hợp với vectơ cảm ứng từ một gĩc 300 Biết điện tích của hạt prơtơn là 1,6.10-19 (C) Lực Lorenxơ tác dụng lên hạt cĩ độ lớn là:
A 3,2.10-14 (N) B 6,4.10-14 (N) C 3,2.10-15 (N) D 6,4.10-15 (N)
15. Một electron bay vào khơng gian cĩ từ trường đều B với vận tốc ban đầu v0 vuơng gĩc cảm ứng từ Quỹ đạo của electron trong từ trường là một đường trịn cĩ bán kính R Khi tăng độ lớn của cảm ứng từ lên gấp đơi thì:
A bán kính quỹ đạo của electron trong từ trường tăng lên gấp đơi
B bán kính quỹ đạo của electron trong từ trường giảm đi một nửa
C bán kính quỹ đạo của electron trong từ trường tăng lên 4 lần
D bán kính quỹ đạo của electron trong từ trường giảm đi 4 lần
10 Bài tập về lực từ
B
M
N
Trang 9Vật lý 11
16. Một dây dẫn được gập thành khung dây cĩ dạng tam giác vuơng cân MNP Cạnh MN = NP = 10 (cm) Đặt khung dây vào trong từ trường đều B = 10-2 (T) cĩ chiều như hình vẽ Cho dịng điện I cĩ cường độ 10 (A) vào khung dây theo chiều MNPM Lực từ tác dụng vào các cạnh của khung dây là
A FMN = FNP = FMP = 10-2 (N)
B FMN = 10-2 (N), FNP = 0 (N), FMP = 10-2 (N)
C FMN = 0 (N), FNP = 10-2 (N), FMP = 10-2 (N)
D FMN = 10-3 (N), FNP = 0 (N), FMP = 10-3 (N)
17. Một dây dẫn được gập thành khung dây cĩ dạng tam giác vuơng MNP Cạnh MN = 30 (cm), NP = 40 (cm) Đặt khung dây vào trong từ trường đều B = 10-2 (T) vuơng gĩc với mặt phẳng khung dây cĩ chiều như hình vẽ Cho dịng điện I cĩ cường độ 10 (A) vào khung dây theo chiều MNPM Lực từ tác dụng vào các cạnh của khung dây là
A FMN = 0,03 (N), FNP = 0,04 (N), FMP = 0,05 (N) Lực từ tác dụng lên các cạnh cĩ
tác dụng nén khung
B FMN = 0,03 (N), FNP = 0,04 (N), FMP = 0,05 (N) Lực từ tác dụng lên các cạnh cĩ tác dụng kéo dãn khung
C FMN = 0,003 (N), FNP = 0,004 (N), FMP = 0,007 (N) Lực từ tác dụng lên các cạnh cĩ tác dụng nén khung
D FMN = 0,003 (N), FNP = 0,004 (N), FMP = 0,007 (N) Lực từ tác dụng lên các cạnh cĩ tác dụng kéo dãn khung khung
18. Thanh MN dài l = 20 (cm) cĩ khối lượng 5 (g) treo nằm ngang bằng hai sợi chỉ mảnh CM và DN Thanh nằm trong từ trường đều cĩ cảm ứng từ B = 0,3 (T) nằm ngang vuơng gĩc với thanh cĩ chiều như hình vẽ Mỗi sợi chỉ treo thanh
cĩ thể chịu được lực kéo tối đa là 0,04 (N) Dịng điện chạy qua thanh MN cĩ cường độ nhỏ nhất là bao nhiêu thì một trong hai sợi chỉ treo thanh bị đứt Cho gia tốc trọng trường g = 9,8 (m/s2)
A I = 0,36 (A) và cĩ chiều từ M đến N B I = 0,36 (A) và cĩ chiều
từ N đến M
C I = 0,52 (A) và cĩ chiều từ M đến N D I = 0,52 (A) và cĩ chiều từ N đến M
19. Một hạt tích điện chuyển động trong từ trường đều, mặt phẳng quỹ đạo của hạt vuơng gĩc với đường sức từ Nếu hạt chuyển động với vận tốc v1 = 1,8.106 (m/s) thì lực Lorenxơ tác dụng lên hạt cĩ giá trị f1 = 2.10-6 (N), nếu hạt chuyển động với vận tốc v2 = 4,5.107 (m/s) thì lực Lorenxơ tác dụng lên hạt cĩ giá trị là
A f2 = 10-5 (N) B f2 = 4,5.10-5 (N) C f2 = 5.10-5 (N) D f2 = 6,8.10-5 (N)
B P
M
N
B
D C
N M
Trang 10Vật lý 11
CHƯƠNG V: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Chủ đề 1: HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG
I Từ thơng
Từ thơng qua khung dây kín diện tích S đặt trong từ trường đều B cĩ độ lớn: BScos
Nếu khung cĩ N vịng dây : NBScos
Trong đĩ
1 B : cảm ứng từ (T)
2 S : diện tích khung dây (m2)
3 : từ thơng (Wb) “Vêbe”; 1Wb = 1 T.m2
4. (B,n); n: vecto pháp tuyến của khung dây
Nhận xét:
0:B(S) max BS
0900 cos0 0
Từ thơng là một đại lượng vơ hướng cĩ thể dương, âm hoặc bằng 0 (dấu của từ thơng phụ thuộc vào việc ta chọn chiều của n)
- Giá trị ~ với số đường sức xuyên qua diện tích S
- Nếu khung dây đặt với đường sức từ thì số đường sức từ xuyên qua diện tích S của khung dây
Ý nghĩa của từ thơng: từ thơng diễn tả số đường sức từ xuyên qua một diện tích nào đĩ
II Hiện tượng cảm ứng điện từ: là hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng (hay dịng điện cảm ứng) khi từ thong qua
mạch kín biến thiên
1 Các cách làm từ thơng biến thiên (thay đổi):
- Thay đổi cảm ứng từ B : bằng cách thay đổi I hoặc cho nam châm chuyển động
- Thay đổi S : Bằng cách làm biến dạng khung dây
- Thay đổi gĩc (B,n) : bằng cách xoay khung dây
Kết quả của sự biến thiên từ thơng trong mạch xuất hiện dịng điện, gọi là dịng điện cảm ứng
2 Định luật cảm ứng điện từ:
”Khi cĩ sự biến thiên từ thơng qua diện tích giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện dịng điện cảm ứng”
Thời gian tồn tại dịng điện cảm ứng cũng là thời gian cĩ sự biến thiêu từ thơng
3 Chiều của dịng điện cảm ứng – định luật Lenxơ:
nĩ sinh ra cĩ tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nĩ (đĩ là sự biến thiên của từ
thơng qua mạch)”
- Nếu tăngBC B
- Nếu giảmBC B
( B là từ trường ban đầu; BC là từ trường cảm ứng)
III Suất điện động cảm ứng
Trong mạch điện kín cĩ dịng điện thì phải tồn tại suất điện động ta gọi suất điện động sinh ra do dịng điện cảm ứng gọi là suất điện động cảm ứng
1 Trường hợp tổng quát:
eC =
t
k
(dấu trừ “-” biểu diễn định luật Lenz)
t
k
Trong hệ SI, k =1 Suy ra: e C =
t
; độ lớn: e C =
t
k
2 1: độ biến thiên từ thơng
: thời gian xảy ra biến thiên từ thơngt