- Phương : tiếp tuyến với đường sức từ tại điểm đang xét - Chiều được xác định theo quy tắc nắm tay phải : Giơ ngón tay cái của bàn tay phải hướng theo chiều dòng điện,khum bốn ngón kia
Trang 1CHƯƠNG 4: TỪ TRƯỜNG DẠNG 2 : TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG DÂY DẪN CÓ
HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT
1 Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài
- Điểm đặt: tại điểm đang xét
- Phương : tiếp tuyến với đường sức từ tại điểm đang xét
- Chiều được xác định theo quy tắc nắm tay phải : 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 đến các ngón tay là chiều của đường sức từ
- Độ lớn B = 2.10-7
r
I với r(m): khoảng cách từ điểm đang xét đến dây dẫn
2 Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn
Vectơ cảm ứng từ tại tâm vòng dây được xác định:
- Phương vuông góc với mặt phẳng vòng dây
- Chiều là chiều của đường sức từ theo quy tắc nắm tay phải: Khum bàn tay phải theo vòng dây
của khung dây sao cho chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều của dòng điện trong
khung , ngón tay cái choải ra chỉ chiều đương sức từ xuyên qua mặt phẳng dòng điện
- Độ lớn B = 2 π 10 − 7NIR
Với R(m): Bán kính của khung dây dẫn
I(A): Cường độ dòng điện ; N: Số vòng dây
3 Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn
Từ trường trong ống dây là từ trường đều.Vectơ cảm ứng từ B được xác định:
- Phương song song với trục ống dây
- Chiều là chiều của đường sức từ
- Độ lớn B 4 10 7nI 4 10 7 N.I
l
n
l
= : Số vòng dây trên 1m chiều dài (N: số vòng dây trên ống, l(m): chiều dài ống dây )
* Phương pháp làm bài :
-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 : , , ………
B2 : Áp dụng nguyên lý chồng chất từ trường ta có : =
Bài 1: Tại tâm của một dòng điện tròn cường độ 5 (A) cảm ứng từ đo được là
31,4.10-6(T) Tính đường kính của dòng điện đó ĐS: 20 (cm)
Bài 2: Dòng điện thẳng cường độ I = 0,5A đặt trong không khí.
a.Tính cảm ứng từ tại M cách dòng điện 4cm
b.Cảm ứng từ tại N bằng 10 -6 T Tính khoảng cách từ N đến dòng điện
Đ/s: a) BM = 0,25 10 – 5 T b) rN = 10cm
Bài 3: Một ống dây dài 50 (cm), cường độ dòng điện chạy qua mỗi vòng dây là 2 (A) cảm ứng
từ bên trong ống dây có độ lớn B = 25.10-4 (T) Tính số vòng dây của ống dây ĐS: 497 vòng
Bài 4: Cuộn dây tròn bán kính R = 5cm gồm n = 100 vòng quấn nối tiếp cách điện với nhau
đặt trong không khí có dòng điện I trong mỗi vòng dây, gây nên từ trường ở tâm vòng dây có cảm ứng từ B = 5.10-4T Tìm cường độ dòng điện I ĐS: 0,4A
Bài 5: Người ta muốn tạo ra từ trường có cảm ứng từ 250.10-5 T bên trong một ống dây Cường độ dòng điện trong mỗi vòng dây là 2A.Ống dây dài 100cm.Hỏi phải quấn bao nhiêu
vòng dây ? ĐS: 995 vòng Bài 6: Hai dây dẫn thẳng dài vô hạn d1 ; d2 đặt song song trong không khí cách nhau khoảng 10
cm, có dòng điện cùng chiều I1 = I2 = I = 2,4A đi qua Tính cảm ứng từ tại:
a M cách d1 và d2 khoảng r = 5cm b N cách d1 20cm và cách d2 10cm
c P cách d1 8cm và cách d2 6cm
ĐS : a B M = 0 ; b B N = 0,72.10 – 5 T ; c B P = 10 – 5 T ; Bài 7: Một vòng dây tròn đặt trong chân không có bán kính R = 10cm mang dòng điện I = 50A
a Độ lớn của vectơ cảm ứng từ tại tâm vòng dây là bao nhiêu?
b Nếu cho dòng điện nói trên qua vòng dây có bán kính R’ = R/4 thì tại tâm vòng dây , độ lớn của cảm ứng từ B là bao nhiêu ?
ĐS : a B = 3,14 10 - 4 T b B = 1,256 10 -3 T Bài 8 : Cho 1 dòng điện thẳng dài I1 và 1 dòng điện tròn I2 nằm trong cùng 1 mặt phẳng như hình vẽ
Biết I1 = 40 A ,I2 = 20A , ,r = 10 cm ,R = 5 cm
a.Xác định cảm ứng từ do từng dòng điện I1 , I2
gây ra tại tâm O ? b.Xác định cảm ứng từ tổng hợp do dòng điện I1 , I2
gây ra tại tâm O ?
ĐS: a/B 1 = 8.10 -5 T,B 2 = 2,5.10 -4 Tb/B o = 1,7.10 -4 T Bài 9: Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách nhau 32cm trong không khí, cường độ dòng điện
chạy trên dây 1 là I1 = 5A, cường độ dòng điện chạy trên dây 2 là I2 Điểm M nằm trong mặt phẳng 2 dòng điện, ngoài khoảng 2 dòng điện và cách dòng I2 8cm Để cảm ứng từ tại M bằng không thì dòng điện I2 có chiều và độ lớn như thế nào?
Bài 10: 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 -4 T b 3,92.10 -5 T c 8,77.10 -4 T Bài 11: Dây dẫn mảnh, thẳng dài vô hạn có dòng điện I = 10A đi qua đặt vuông góc với đường
cảm ứng từ của từ trường đều có B0 = 5.10-5 T Tìm những điểm có cảm ứng từ tổng hợp bằng không
Bài 12*: Hai dây dẫn thẳng dài song song mang dòng điện cùng chiều cách nhau 5cm trong
chân không, I1 = 3A, I2 = 4A
a/Xác định cảm ứng từ tại điểm:
-M thuộc mặt phẳng hai dây dẫn và cách đều hai dây dẫn -N cách I1 3cm và cách I2 4cm
b*/Tìm quĩ tích những điểm tại đó cảm ứng từ tổng hợp bằng không
Bài 13* : Hai dây dẫn thẳng song song dài vô hạn đặt trong không khí cách nhau 12 cm Có
Xác định những vị trí có từ trường tổng hợp bằng không khi
B
I1
I2 O r R
Trang 2a/Hai dòng điện cùng chiều b/Hai dòng điện ngược chiều
Bài 14*: Một ống dây được tạo bởi dây dẫn đường kính d = 0,5mm (bọc cách điện rất mỏng)
quấn sát nhau thành một lớp vòng dây Dòng điện có cường độ 0,4A Tính cảm ứng từ trong
lòng ống dây ? ĐS: 10 -3 T
*TRẮC NGHIỆM:
Câu 1: Nhận định nào sau đây không đúng về cảm ứng từ sinh bởi dòng điện chạy trong dây
dẫn thẳng dài?
A phụ thuộc bản chất dây dẫn; B phụ thuộc môi trường xung quanh;
C phụ thuộc hình dạng dây dẫn; D phụ thuộc độ lớn dòng điện
Câu 2: Cảm ứng từ sinh bởi dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài không có đặc điểm nào
sau đây?
A vuông góc với dây dẫn; B tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện;
C tỉ lệ nghịch với khoảng cách từ điểm đang xét đến dây dẫn;
D tỉ lệ thuận với chiều dài dây dẫn
Câu 3:Cho dây dẫn thẳng dài mang dòng điện Khi điểm ta xét gần dây hơn 2 lần và cường độ
dòng điện tăng 2 lần thì độ lớn cảm ứng từ
A tăng 4 lần B không đổi C tăng 2 lần D giảm 4 lần
Câu 4: Độ lớn cảm ứng từ tại tâm vòng dây dẫn tròn mang dòng điện không phụ thuộc
C cường độ dòng điện chạy trong dây C môi trường xung quanh
Câu 5: Nếu cường độ dòng điện trong dây tròn tăng 2 lần và đường kính dây tăng 2 lần thì cảm
ứng từ tại tâm vòng dây
A không đổi B tăng 2 lần C tăng 4 lần D giảm 2 lần
Câu 6: Độ lớn cảm ứng từ sinh bởi dòng điện chạy trong ống dây tròn phụ thuộc
A chiều dài ống dây B số vòng dây của ống
C đường kính ống D số vòng dây trên một mét chiều dài ống
Câu 7: Khi cường độ dòng điện giảm 2 lần và đường kính ống dây tăng 2 lần nhưng số vòng
dây và chiều dài ống không đổi thì cảm ứng từ sinh bởi dòng điện trong ống dây
A giảm 2 lần B tăng 2 lần C không đổi D tăng 4 lần
Câu 8: Một dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài vô hạn có độ lớn 10 A đặt trong chân
không sinh ra một từ trường có độ lớn cảm ứng từ tại điểm cách dây dẫn 50 cm
A 4.10-6 T B 2.10-7/5 T C 5.10-7 T D 3.10-7 T
Câu 9: Một điểm cách một dây dẫn dài vô hạn mang dòng điện 20 cm thì có độ lớn cảm ứng
từ 1,2 μT Một điểm cách dây dẫn đó 60 cm thì có độ lớn cảm ứng từ là
Câu 10: Một dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng, dài Tại điểm A cách dây 10 (cm) cảm ứng
từ do dòng điện gây ra có độ lớn 2.10-5 (T) Cường độ dòng điện chạy trên dây là:
Câu 11: Một dòng điện chạy trong một dây tròn 20 vòng đường kính 20 cm với cường độ 10 A
thì cảm ứng từ tại tâm các vòng dây là
Câu 12: Một ống dây dài 50 cm có 1000 vòng dây mang một dòng điện là 5 A Độ lớn cảm
ứng từ trong lòng ống là : A 8 π mT B 4 π mT C 8 mT D 4 mT
Câu 13: Một ống dây có dòng điện 10 A chạy qua thì cảm ứng từ trong lòng ống là 0,2 T Nếu
dòng điện trong ống là 20 A thì độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống là
A 0,4 T B 0,8 T C 1,2 T D 0,1 T
Câu 14: Một dòng điện thẳng, dài có cường độ 20 (A), cảm ứng từ tại điểm M cách dòng điện
5 (cm) có độ lớn là: A 8.10-5 (T) B 8π.10-5 (T) C 4.10-6 (T) D 4π.10-6 (T)
Câu 15: Hai điểm M và N gần một dòng điện thẳng dài Khoảng cách từ M đến dòng điện lớn
gấp hai lần khoảng cách từ N đến dòng điện Độ lớn của cảm ứng từ tại M và N là BM và BN thì
A BM = 2BN B BM = 4BN C B M B N
2
1
4
1
=
Câu 16: Một sợi dây đồng có đường kính 0,8 (mm), lớp sơn cách điện bên ngoài rất mỏng
Dùng sợi dây này để quấn một ống dây có dài l = 40 (cm) Số vòng dây trên mỗi mét chiều dài của ống dây là: A 936 B 1125 C 1250 D 1379
Câu 17: Tại tâm của một dòng điện tròn cường độ 5 A cảm ứng từ đo được là 31,4.10-6 T Đường kính của dòng điện đó là
Câu 18: Một dây dẫn thẳng dài có dòng 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 không 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 có chiều ngược nhau
D Cảm ứng từ tại M và N có độ lớn bằng nhau
Câu 19: Một đoạn dây dẫn dài 5 (cm) đặt trong từ trường đều và vuông góc với vectơ cảm ứng
từ Dòng điện chạy qua dây có cường độ 0,75 (A) Lực từ tác dụng lên đoạn dây đó là 3.10-2
(N) Cảm ứng từ của từ trường đó có độ lớn là:
Câu 20: Một dòng điện có cường độ I = 5 (A) chạy trong một dây dẫn thẳng, dài Cảm ứng từ
do dòng điện này gây ra tại điểm M có độ lớn B = 4.10-5 (T) Điểm M cách dây một khoảng
Câu 21: Một ống dây dài 50 (cm), cường độ dòng điện chạy qua mỗi vòng dây là 2 (A) cảm
ứng từ bên trong ống dây có độ lớn B = 25.10-4 (T) Số vòng dây của ống dây là:
Câu 22: Một ống dây có dòng điện 4 A chạy qua thì độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống là 0,04
T Để độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống tăng thêm 0,06 T thì dòng điện trong ống phải là
Câu 23: Tại một điểm cách một dây dẫn thẳng dài vô hạn mang dòng điện 5 A thì có cảm ứng
từ 0,4 μT Nếu cường độ dòng điện trong dây dẫn tăng thêm 10 A thì cảm ứng từ tại điểm đó có giá trị là: A 0,8 μT B 1,2 μT D 0,2 μT D 1,6 μT
Câu 24: Hai dòng điện có cường độ I1 = 6 (A) và I2 = 9 (A) chạy trong hai dây dẫn thẳng, dài song song cách nhau 10 (cm) trong chân không I1 ngược chiều I2 Cảm ứng từ do hệ hai dòng điện gây ra tại điểm M cách I1 6 (cm) và cách I2 8 (cm) có độ lớn là:
A 2,0.10-5 (T) B 2,2.10-5 (T) C 3,0.10-5 (T) D 3,6.10-5 (T)
Câu 25: Hai dây dẫn thẳng dài song song cách nhau 10 (cm) trong không khí, dòng điện chạy
trong hai dây có cùng cường độ 5 (A) ngược chiều nhau Cảm ứng từ tại điểm M cách đều hai dòng điện một khoảng 10 (cm) có độ lớn là:
A 1.10-5 (T) B 2.10-5 (T) C 2.10-5 (T) D 3.10-5 (T)
Câu 26: Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách nhau 32 (cm) trong không khí, cường độ dòng
điện chạy trên dây 1 là I1 = 5 (A), cường độ dòng điện chạy trên dây 2 là I2 Điểm M nằm trong mặt phẳng 2 dòng điện, ngoài khoảng 2 dòng điện và cách dòng I2 8 (cm) Để cảm ứng từ tại M bằng không thì dòng điện I2 có
A I2 = 2 (A) và cùng chiều với I1 B I2 = 2 (A) và ngược chiều với I1
Trang 3C I2 = 1 (A) và cùng chiều với I1 D I2 = 1 (A) và ngược chiều với I1