Đối với các bạn khối 12 năm học 2018 2019, thì đây là thời gian quan trọng để gấp rút chuẩn bị cho kì thi THPT Quốc Gia. Nhằm giúp các bạn có thêm kinh nghiệm khi làm bài, bởi vậy chúng tôi đã tổng hợp một cách khoa học và kỹ lượng hệ thống toán bộ kiến thức của các môn học sau: Toán,Hóa,Lí,Sinh,Anh,Văn.tiếng anh, lịch sử, địa lý
CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI Tiết 1,2,3 CHỦ ĐỀ 1 : DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI NGUỒN ĐIỆN A Kiến thức cơ bản 1 Dòng điện không đổi a Dòng điện: Dòng điện là dòng các điện tích (các hạt tải điện) dịch chuyển có hướng Chiều qui ước của dòng điện là chiều dịch chuyển có hướng của các điện tích dương (ngược chiều dịch chuyển của electron) b Cường độ dòng điện: Cường độ dòng điện được xác định bằng thương số của điện lượng ∆q dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian ∆t và khoảng thời gian đó: I= ∆q Trong đó : + nếu + nếu là điện lượng, ∆ ∆ ∆q ∆t ∆t là thời gian t là hữu hạn, thì I là cường độ dòng điện trung bình; t là vô cùng bé, thì i là cường độ dòng điện tức thời c Dòng điện không đổi: là dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian Công thức: I = q t n= I t e Chú ý : Số electron chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn : 2 Nguồn điện – suất điện động của nguồn điện a Nguồn điện 1 1 + Cơ cấu để tạo ra và duy trì hiệu điện thế nhằm duy trì dòng điện gọi là nguồn điện + Hai cực nhiễm điện khác nhau là nhờ lực lạ tách electron ra khỏi nguyên tử trung hòa rồi chuyển electron hay Ion dương ra khỏi mỗi cực b Suất điện động nguồn điện - Là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện A q Công thức: E= - Điện trở của nguồn điện được gọi là điện trở trong của nó - Mỗi nguồn điện được đặc trưng: (E , r) B CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Xác định điện lượng, cường đồ dòng điện theo công thức định nghĩa và tính số elcetron chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn Phương pháp: sử dụng các công thức sau - Cường độ dòng điện: I = n= ∆q ∆t q t hay I = I t e - Số elcetron : Bài 1: Trong thời gian 30 giây có một điện lượng 60C chuyển qua tiết diện của dây Tính cường độ dòng điện qua dây và số electron chuyển qua tiết điện trong thời gian 2 giây Hướng dẫn: - Cường độ dòng điện: I = ∆q ∆t = 2A - Điện lượng chuyển qua tiết diện trong thời gian 2 giây: ∆q= I.t = 2.2 = 4C I t = 2,5.10 | e| - Số elcetron chuyển qua dây dẫn là: n = 2 19 elcetron 2 Bài 2: Số electron qua tiết diện thẳng của một dây dẫn kim loại trong 1 giây là 1,25.10 19 Tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn và điện lượng chạy qua tiết diện đó trong 2 phút Hướng dẫn: - Cường độ dòng điện: I = ∆q ∆t = Ne ∆t 1, 25.1019.1, 6.10−19 1 = = 2 (A) - Điện lượng chạy qua tiết diện đó trong 2 phút: q = It = 2.120 = 240 C Bài 3: Cường độ dòng điện không đổi chạy qua dây tóc của bóng đèn là 0,64 A a) Tính điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc trong thời gian 1 phút b) Tính số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc trong khoảng thời gian nói trên Hướng dẫn: a) Điện lượng chạy qua tiết diện dây trong 2 phút: q = It = 38,4 C b) Số elcetron chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc là: n = q e = 24.1019 electron Dạng 2 : Tính suất điện động của nguồn điện Bài 1: Suất điện động của một nguồn điện là 12 V Tính công của lực lạ khi dịch chuyển một lượng điện tích là 0,5 C bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương của nó ? Hướng dẫn: ξ Công của lực lạ: A = q = 0,5.12 = 6 J Bài 2: Một bộ acquy có suất điện động 6 V, sản ra một công là 360 J khi acquy này phát điện a) Tính lượng điện tích dịch chuyển trong acquy b) Thời gian dịch chuyển lượng điện tích này là 5 phút Tính cường độ dòng điện chạy qua acquy khi đó Hướng dẫn: 3 3 a) Điện lượng dịch chuyển trong acquy là: E = b) Cường độ dòng điện chạy qua acquy là: I = q ∆t ⇒ A q q= A ξ = 60 C = 0,2 A Bài 3: Một bộ acquy có thể cung cấp dòng điện 4 A liên tục trong 2 giờ thì phải nạp lại a) Tính cường độ dòng điện mà acquy này có thể cung cấp liên tục trong 40 giờ thì phải nạp lại b) Tính suất điện động của acquy này nếu trong thời gian hoạt động trên đây nó sản sinh ra một công là 172,8 kJ Hướng dẫn: a) – Điện lượng: q = It = 28800 C - Cường độ dòng điện mà acquy này có thể cung cấp liên tục trong 40 giờ: I’ = q t' = 0,2 A b) Tính suất điện động của acquy E= A q = 6 V C Trắc nghiệm tổng hợp Câu 1: Dòng điện là: A dòng dịch chuyển của điện tích B dòng dịch chuyển có hướng của các điện tích tự do C dòng dịch chuyển có hướng của các điện tích tự do D dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương và âm Câu 2: Quy ước chiều dòng điện là: A.Chiều dịch chuyển của các electron B chiều dịch chuyển của các ion 4 4 C chiều dịch chuyển của các ion âm D chiều dịch chuyển của các điện tích dương Câu 3: Tác dụng đặc trưng nhất của dòng điện là: A Tác dụng nhiệt B Tác dụng hóa học C Tác dụng từ D Tác dụng cơ học Câu 4: Dòng điện không đổi là: A Dòng điện có chiều không thay đổi theo thời gian B Dòng điện có cường độ không thay đổi theo thời gian C Dòng điện có điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây không đổi theo thời gian D Dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian Câu 5: Suất điện động của nguồn điện định nghĩa là đại lượng đo bằng: A công của lực lạ tác dụng lên điện tích q dương B thương số giữa công và lực lạ tác dụng lên điện tích q dương C thương số của lực lạ tác dụng lên điện tích q dương và độ lớn điện tích ấy D thương số công của lực lạ dịch chuyển điện tích q dương trong nguồn từ cực âm đến cực dương với điện tích đó Câu 6: Tính số electron đi qua tiết diện thẳng của một dây dẫn kim loại trong 1 giây nếu có điện lượng 15C dịch chuyển qua tiết diện đó trong 30 giây: A 5.106 B 31.1017 C 85.1010 D 23.1016 Câu 7: Số electron đi qua tiết diện thẳng của một dây dẫn kim loại trong 1 giây là 1,25.10 19 Tính điện lượng đi qua tiết diện đó trong 15 giây: A 10C B 20C C 30C D 40C Câu 8: Khi dòng điện chạy qua đoạn mạch ngoài nối giữa hai cực của nguồn điện thì các hạt mang điện chuyển động có hướng dưới tác dụng của lực: A Cu long B hấp dẫn C lực lạ D điện trường Câu 9: Khi dòng điện chạy qua nguồn điện thì các hạt mang điện chuyển động có hướng dưới tác dụng của lực: A Cu long B hấp dẫn C lực lạ D điện trường Câu 10: Cường độ dòng điện có biểu thức định nghĩa nào sau đây: A I = q.t 5 B I = q/t C I = t/q D I = q/e 5 Câu 11: Chọn một đáp án sai: A cường độ dòng điện đo bằng ampe kế B để đo cường độ dòng điện phải mắc nối tiếp ampe kế với mạch C dòng điện qua ampe kế đi vào chóat dương, đi ra chóat âm của ampe kế D dòng điện qua ampe kế đi vào chốt âm, đi ra chốt dương của ampe kế Câu 12: Đơn vị của cường độ dòng điện, suất điện động, điện lượng lần lượt là: A vôn(V), ampe(A), ampe(A) B ampe(A), vôn(V), cu lông (C) C Niutơn(N), fara(F), vôn(V) D fara(F), vôn/mét(V/m), jun(J) Câu 13: Một nguồn điện có suất điện động là ξ, công của nguồn là A, q là độ lớn điện tích dịch chuyển qua nguồn Mối liên hệ giữa chúng là: A A = q.ξ B q = A.ξ D A = q2.ξ C ξ = q.A Câu 14: Trong thời gian 4s một điện lượng 1,5C chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc bóng đèn Cường độ dòng điện qua bóng đèn là: A 0,375A B 2,66A C 6A D 3,75A Câu 15: Dòng điện qua một dây dẫn kim loại có cường độ 2A Số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn này trong 2s là: A 2,5.1018 B 2,5.1019 C 0,4 1019 D 4 1019 Câu 16: Cường độ dòng điện chạy qua tiết diện thẳng của dây dẫn là 1,5A Trong khoảng thời gian 3s thì điện lượng chuyển qua tiết diện dây là: A 0,5C B 2C C 4,5C D 5,4C Câu 17: Số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây trong thời gian 2s là 6,25.10 18 Khi đó dòng điện qua dây dẫn có cường độ là: A 1A B 2A C 0,512.10 -37 A D 0,5A Câu 18: Dòng điện chạy qua bóng đèn hình của một ti vi thường dùng có cường độ 60μA Số electron tới đập vào màn hình của tivi trong mỗi giây là: A 3,75.1014 B 7,35.1014 C 2, 66.10-14 D 0,266.10-4 Câu 19:Công của lực lạ làm di chuyển điện tích 4C từ cực âm đến cực dương bên trong nguồn điện là 24J Suất điện động của nguồn là: A 0,166V 6 B 6V C 96V D 0,6V 6 Câu 20: Suất điện động của một ắcquy là 3V, lực lạ làm di chuyển điện tích thực hiện một công 6mJ Lượng điện tích dịch chuyển khi đó là: A 18.10-3 C B 2.10-3C C 0,5.10-3C D 1,8.10-3C Câu 21: Nếu trong khoảng thời gian Δt = 0,1 s đầu có điện lượng q = 0,5 C và trong thời gian Δt’= 0,1 s tiếp theo có điện lượng q’ = 0,1 C chuyển qua tiết diện của vật dẫn thì cường dộ dòng điện trong cả hai khoảng thời gian đó là: A 6A B 3A C 4A D 2A Câu 22: Cho một dòng điện không đổi trong 10 s, điện lượng chuyển qua một tiết diện thẳng là 2 C Sau 50 s, điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng đó là A 5 C B.10 C C 50 C D 25 C Câu 23: Một dòng điện không đổi, sau 2 phút có một điện lượng 24 C chuyển qua một tiết diện thẳng Cường độ của dòng điện đó là: A 12 A B 1/12 A C 0,2 A D.48A Câu 24: Một dòng điện không đổi có cường độ 3 A thì sau một khoảng thời gian có một điện lượng 4 C chuyển qua một tiết diện thẳng Cùng thời gian đó, với dòng điện 4,5 A thì có một điện lượng chuyển qua tiết diện thằng là: A 4 C B 8 C C 4,5 C D 6 C Câu 25: Trong dây dẫn kim loại có một dòng điện không đổi chạy qua có cường độ là 1,6 mA chạy qua Trong một phút số lượng electron chuyển qua một tiết diện thẳng là A 6.1020 electron B 6.1019 electron C 6.1018 electron D 6.1017 electron Câu 26: Một dòng điện không đổi trong thời gian 10 s có một điện lượng 1,6 C chạy qua Số electron chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong thời gian 1 s là A 1018 electron B 10-18 electron C 1020 electron D 10-20 electron Câu 27: Một nguồn điện có suất điện động 200 mV Để chuyển một điện lượng 10 C qua nguồn thì lực lạ phải sinh một công là: A 20 J A 0,05 J B 2000 J D 2 J Câu 28: Qua một nguồn điện có suất điện động không đổi, để chuyển một điện lượng 10 C thì lực là phải sinh một công là 20 mJ Để chuyển một điện lượng 15 C qua nguồn thì lực là phải sinh một công là: A 10 mJ B 15 mJ C 20 mJ D 30 mJ Câu 29: Một tụ điện có điện dung 6 μC được tích điện bằng một hiệu điện thế 3V Sau đó nối hai cực của bản tụ lại với nhau, thời gian điện tích trung hòa là 10-4 s Cường độ dòng điện trung bình chạy qua dây nối trong thời gian đó là A 1,8 A B 180 mA C 600 mA D 1/2 A Câu 30 Cho một dòng điện không đổi trong 10s điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng là 2 C Sau 50s điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng đó là 7 7 E,r RN + A 5 C B 10 C C 50 C D 25C Tiết 4,5,6 CHỦ ĐỀ 2: ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH -GHÉP NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ A Kiến thức cơ bản 1 Định luật Ôm đối với toàn mạch a Toàn mạch: là mạch điện kín có sơ đồ như sau: trong đó: nguồn có E và điện trở trong r, RN là điện trở tương đương của mạch ngoài b Định luật Ôm đối với toàn mạch I= E RN + r - Độ giảm thế trên đoạn mạch: UN = I.RN = E - I.r - Suất điện động của nguồn: E = I.(RN + r) 2 Ghép nguồn điện thành bộ a Mắc nối tiếp: E1,r1 - Suất điện động bộ nguồn: Eb = E1 + E2 + E3 +… + En - Điện trở trong bộ nguồn: rb = r1 + r2 + r3 +… + rn E2,r2 E3,r3 En,rn Eb,rb chú ý: Nếu có n nguồn giống nhau Eb = nE rb = n.r E1,r1 b Mắc xung đối: E2,r2 E2,r2 I Eb = E1 − E2 rb = r1 + r2 8 8 - Nếu E1 > E2 thì E1 là nguồn phát và ngược lại c Mắc song song ( các nguồn giống nhau) - Suất điện động bộ nguồn: Eb = E E,r r n - Điện trở trong bộ nguồn: rb = n E,r E,r d Mắc hỗn hợp đối xứng (các nguồn giống nhau) Gọi: m là số nguồn trong một dãy n là số dãy n - Suất điện động bộ nguồn : Eb =m.E m mr n - Điện trở trong bộ nguồn : rb = E,r E,r E,r E,r E,r E,r * Tổng số nguồn trong bộ nguồn: N = n.m * Cường độ dòng điện trong mạch sẽ là: I= NE mr + nR B BÀI TẬP ÁP DỤNG * Phương pháp giải bài tập về định luật Ôm toàn mạch - Xác định bộ nguồn (mắc nối tiếp, song song hay hỗn hợp) để tìm Eb, rb theo các phương pháp đã biết - Xác định mạch ngoài gồm các điện trở được mắc nối tiếp hay song song để tìm R tđ theo các phương pháp đã biết 9 9 Eb Rtd + rb - Vận dụng định luật Ôm đối với toàn mạch: I = - Tìm các đại lượng theo yêu cầu bài toán Chú ý: + Nếu tìm được I > 0 thì đó là chiều thực của dòng điện trong mạch + Nếu I < 0 chì chiều dòng điện trong mạch là chiều ngược lại + Nếu mạch có tụ điện thì không có dòng điện chạy qua tụ điện Bài 1: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: E = 6V, r = 1 Ω , R1 = 0,8 Ω , R2 = 2 Ω , R3 = 3 Ω R2 R1 Tính hiệu điện thế hai cực của nguồn điện và cường độ dòng điện chạy qua các điện trở R3 Hướng dẫn: - E,r Ω Điện trở tương đương mạch ngoài: Rtđ = 2 Cường độ dòng điện qua mạch chính I = I1: I= E Rtd + r = 2A E,r - Hiệu điện thế hai đầu R1: U1 = I1.R1 = 1,6 V - Hiệu điện thế hai đầu R1 và R3: U2 = U3 = U – U1 = 4 – 1,6 = 2,4 V B R1 R2 R4 N M A U2 R3= 1,2 A R2 - Cường độ dòng điện qua R2 : I2 = U3 R3 - Cường độ dòng điện qua R3: I3 = = 0,8 A Bài 2: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Trong đó: E = 1,2 V, r = 0,1 10 Ω , R1 = R3 = 2 Ω 10 4 Giả sử hai dây dẫn được đặt vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I 1 đi vào dòng I2 đi ra tại B Tam giác AMB vuông tại M Các dòng điện I 1 và I2 gây ra tại → → B1 véc tơ cảm ứng từ B1 = 2.10-7 B2 = 2.10-7 I1 AM I2 BM tại A, M các B2 và có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn: = 1,5.10-5 T; = 2.10-5 T → → Cảm ứng từ tổng hợp tại M là: → B1 B2 B = + có phương chiều như hình vẽ và có độ lớn: B = 2,5.10-5 T = B12 + B22 5 Giả sử hai dây dẫn được đặt vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I 1 đi vào tại → → B1 dòng I2 đi ra tại B Các dòng điện I1 và I2 gây ra tại M các véc tơ cảm ứng từ phương chiều như hình vẽ, có độ lớn: B1 = B2 = 2.10-7 I1 AM B2 và có = 6.10-6 T → → Cảm ứng từ tổng hợp tại M là: B → B1 B2 = + B = B1cosα + B2cosα = 2B1cosα = 2B1 149 A, có phương chiều như hình vẽ và có độ lớn: AH AM = 4.10-6 T 149 6 Giả sử hai dây dẫn được đặt vuông góc với mặt phẵng hình tại A, dòng I2 đi vào tại B Các dòng điện I1 và I2 gây ra tại M → → B1 từ T vẽ, dòng I1 đi vào các véc tơ cảm ứng B2 và 2.10-7 có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn: B1 = B2 = I1 AM = 6.10-6 Cảm ứng từ tổng hợp tại M là: → → B → B1 B2 = + có phương chiều như hình vẽ và có độ lớn: B = 2B1cosα = 2B1 = 11,6.10-6 T AM − AH AM 2 2 7 a) Giả sử hai dây dẫn được đặt vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I1 đi vào tại A, → → B1 dòng I2 đi vào tại B Các dòng điện I1 và I2 gây ra tại M các véc phương chiều như hình vẽ, có độ lớn: B 1 = B2 = 2.10-7 I x = 2.10- tơ cảm ứng từ 5 B2 và có T Cảm ứng từ tổng hợp tại M là: → → B → B1 B2 = + có phương chiều như hình vẽ và có độ lớn: B = B1cosα + B2cosα = 2B1cosα = 3,2.10-5 T = 2B1 d x2 − 2 x 2 b) Theo câu a) ta có: B1 = B2 = 2.10-7 150 I x ; 150 B = 2B1cosα = 2.2.10-7 I x = 4 10-7I d x2 − 2 x B đạt cực đại khi thì 1 d2 − x2 4x4 4 d d 2 1 − 2 2 d 4x 4x 2 x= d 2 = 1 d − x2 4x4 4 d2 d2 1 − d 2 4 x 2 4 x 2 đạt cực đại khi 2 =1- d 4x 2 2 ; 2 2 đạt cực đại; theo bất đẵng thức Côsi d2 4x 2 = 8,5 cm Khi đó Bmax = 3,32.10-5 T 8 a) Giả sử hai dây dẫn được đặt vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I 1 đi vào tại A, dòng I2 đi ra tại B → → B1 Các dòng điện I1 và I2 gây ra tại M các véc tơ cảm ứng từ B2 và B1 = B2 = 2.10-7 → → Cảm ứng từ tổng hợp tại M là B có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn: I x → B1 B2 = + có phương chiều như hình vẽ và có độ lớn: B = B1cosα + B2cosα = 2B1cosα = 2 2.10-7 151 I a x x = 4.10-7 I a x2 151 b) Đặt MH = y; ta có x2 = a2 + y2 B = 4.10-7 I a a + y2 ; B đạt cực đại khi y = 0 x = a; khi đó Bmax = 4.10-7 2 I a 9 Giả sử hai dây dẫn được đặt vuông góc với mặt phẵng hình A, dòng I2 đi vào tại B Các dòng điện I 1 và I2 gây ra tại M các → → B1 và → → B2 Để cảm ứng từ tổng hợp tại M bằng 0 thì → B → B1 = vẽ, dòng I1 đi vào tại véc tơ cảm ứng từ + → → B2 = → B1 0 B2 =- → B1 B2 tức là và phải cùng phương, ngược chiều và bằng nhau về độ lớn Để thỏa mãn các điều kiện đó thì M phải nằm trên đường thẳng nối A, B; nằm trong đoạn thẳng AB Với B1 = B2 thì 2.10-7 AM = AB.I1 I1 + I 2 I1 AM = 2.10-7 I2 AB − AM = 10 cm; MB = 5 cm Vậy điểm M phải nằm trên đường thẳng cách dây dẫn mang dòng I 1 10 cm và cách dây dẫn mang dòng I 2 5 cm; ngoài ra còn có các điểm ở rất xa hai dây dẫn cũng có cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng điện này gây ra cũng bằng 0 vì cảm ứng từ do mỗi dòng điện gây ra ở các điểm cách rất xa nó bằng 0 10 Giả sử hai dây dẫn được đặt vuông góc với mặt phẵng hình tại A, dòng I2 đi ra tại B Các dòng điện I 1 và I2 gây ra tại M các → → B1 và → B2 → → B2 Để cảm ứng từ tổng hợp tại M bằng 0 thì → B1 B → B1 = vẽ, dòng I1 đi vào véc tơ cảm ứng từ + → → B2 B1 0 = = - → B2 tức là và phải cùng phương, ngược chiều và bằng nhau về độ lớn Để thỏa mn các điều kiện đó thì M phải nằm trên đường thẳng nối A, B; nằm ngoài đoạn thẳng AB, gần dây dẫn mang dòng I2 hơn (vì I1 > I2) Với B1 = B2 thì 2.10-7 152 I1 AM = 2.10-7 I2 AM − AB 152 AM = AB.I1 I1 − I 2 = 20 cm; BM = 10 cm Vậy điểm M phải nằm trên đường thẳng cách dây dẫn mang dòng I 1 20 cm và cách dây dẫn mang dòng I 2 10 cm; ngoài ra còn có các điểm ở rất xa hai dây dẫn cũng có cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng điện này gây ra cũng bằng 0 vì cảm ứng từ do mỗi dòng điện gây ra ở các điểm cách rất xa nó bằng 0 → B1 11 Dòng I1 gây ra tại A véc tơ cảm ứng từ hướng từ ngoài vào, có độ lớn: vuông góc với mặt phẵng xOy, I1 | y| B1 = 2.10-7 = 2.10-5 T → B2 Dòng I2 gây ra tại A véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẵng xOy, hướng từ trong ra, có độ lớn: I2 |x| B2 = 2.10-7 → → Cảm ứng từ tổng hợp tại A là B → → B1 B2 = + = 1,5.10-5 T → B1 Vì → B2 và cùng phương, ngược chiều và B 1 > B2 nên B cùng → B1 phương, cùng chiều với và có độ lớn B = B1 – B2 = 0,5.10-5 T → B1 12 Dòng I1 gây ra tại M véc tơ cảm ứng từ hướng từ ngoài vào, có độ lớn: vuông góc với mặt phẵng xOy, I1 | y| B1 = 2.10-7 = 2.10-5 T → B2 Dòng I2 gây ra tại M véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẵng xOy, hướng từ ngoài vào, có độ lớn: I2 | x| B2 = 2.10-7 153 = 4,5.10-5 T 153 → → Cảm ứng từ tổng hợp tại M là → B → → B1 B2 = + → B1 Vì → B2 và cùng phương, cùng chiều và nên B cùng phương, → B1 B2 cùng chiều với và có độ lớn B = B1 + B2 = 6,5.10-5 T và Dạng 2 Từ trường gây bởi dòng điện tròn, dòng điện chạy trong ống dây Lực Lo-ren-xơ * Các công thức: → + Véc tơ cảm ứng từ B do dòng điện chạy trong khung dây tròn gây ra tại tâm của vòng dây có: Điểm đặt: tại tâm vòng dây; Phương: vuông góc với mặt phẳng chứa vòng dây; Chiều: vào Nam ra Bắc: mặt Nam của dòng điện tròn là mặt khi nhìn vào ta thấy dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ, còn mặt Bắc thì ngược lại; NI R Độ lớn: B = 2π.10-7 ; (N là số vòng dây) → + Véc tơ cảm ứng từ B do dòng điện chạy trong ống dây dài ở trong lòng ống dây (nơi có từ trường đều) có: Điểm đặt: tại điểm ta xét; Phương: song song với trục của ống dây; Chiều: xác định theo qui tắc nắm tay phải hoặc vào Nam ra bắc Độ lớn: B = 4π.10-7 N l I = 4π.10-7nI; n là số vòng dây trên 1 m dài của ống dây → f + Lực Lo-ren-xơ do từ trường tác dụng lên hạt mang điện chuyển động có: Điểm đặt đặt trên điện tích; Phương vuông góc với → v 154 và → ; B 154 Chiều: xác định theo qui tắc bàn tay trái: Để bàn tay trái mở rộng sao cho từ trường hướng vào lòng bàn tay, → → v chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều của ren-xơ là chiều ngón cái choãi ra; v khi q0 > 0 và ngược chiều khi q0 < 0 Lúc đó, chiều của lực Lo- → v Độ lớn: f = |q|vBsin( , → ) B *Các ví dụ 1 Một vòng dây tròn đặt trong chân không có bán kín R = 10 cm mang dòng điện I = 50 A a) Tính độ lớn của véc tơ cảm ứng từ tại tâm vòng dây b) Nếu cho dòng điện trên qua vòng dây có bán kín R’ = 4R thì cảm ứng từ tại tâm vòng dây có độ lớn là bao nhiêu? 2 Một khung dây tròn đặt trong chân không có bán kín R = 12 cm mang dòng điện I = 48 A Biết khung dây có 15 vòng Tính độ lớn của véc tơ cảm ứng từ tại tâm vòng dây 3 Một dây dẫn thẳng, dài có vỏ bọc cách điện, ở khoảng giữa được uốn thành vòng bán kính R = 20 cm như hình vẽ Dòng điện chạy qua dây dẫn có cường độ 5 A Xác cảm ứng từ tại tâm O của vòng tròn tròn, định 4 Một dây dẫn đường kính tiết diện d = 0,5 mm được phủ một lớp sơn cách điện và quấn thành một ống dây, các vòng dây quấn sát nhau Cho dòng điện có cường độ A chạy qua ống dây Xác định cảm ứng từ tại một điểm trên trục trong ống dây mỏng I = 2 5 Cho dòng điện cường độ I = 0,15 A chạy qua các vòng dây của một ống dây, thì cảm ứng từ bên trong ống dây là B = 35.10-5 T Ống dây dài 50 cm Tính số vòng dây của ống dây 6 Dùng một dây đồng có phủ một lớp sơn cách điện mỏng, quấn quanh một hình trụ dài L = 50 cm, có đường kính d = 4 cm để làm một ống dây Sợi dây quấn ống dây có chiều dài l = 314 cm và các vòng dây được quấn sát nhau Hỏi nếu cho dòng điện cường độ I = 0,4 A chạy qua ống dây, thì cảm ứng từ bên trong ống dây bằng bao nhiêu? 7 Một electron bay vào trong từ trường đều với vận tốc ban đầu vuông góc với véc tơ cảm ứng từ Biết v = 2.105 m/s, B = 0,2 T Tính lực Lo-ren-xơ tác dụng lên electron.Cho me = 9,1.10-31 kg, qe = -1,6.10-19 C 8 Một prôtôn bay vào trong từ trường đều theo phương làm với đường sức từ một góc 30 0 với vận tốc 3.107 m/s, từ trường có cảm ứng từ 1,5 T Tính lực Lo-ren-xơ tác dụng lên prôtôn * Hướng dẫn giải: 1 a) Độ lớn cảm ứng từ tại tâm vòng dây: 155 155 B = 2π.10-7 I R = 31,4.10-5 T b) Với vòng dây có bán kính R’ = 4R thì: B’ = 2π.10-7 2 B = 2π.10-7N I R I 4R = B 4 = 7,85.10-5 T = 367,8.10-5 T → B1 3 Dòng điện chạy trong vòng tròn gây ra tại tâm O cảm ứng từ mặt phẳng hình vẽ, hướng từ ngoài vào và có độ lớn: B 1 = 2π.10-7 vuông góc I R = 15,7.10- với 6 T → B2 Dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng gây ra tại tâm O cảm ứng từ từ trong ra và có độ lớn: B2 = 2.10-7 Cảm ứng từ tổng hợp tại O là = 5.10-6T → → B I R → B1 = vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, hướng → B2 + → B1 Vì → B2 và cùng phương, ngược chiều và B1 > B2 nên B cùng → B1 phương, cùng chiều với và có độ lớn B = B1 – B2 = 10,7.10-6 T 4 Số vòng dây quấn sát nhau trên ống dây: N = l d Cảm ứng từ tại một điểm bên trong ống dây: B = 4π.10-7 156 N l I = 5.10-4 T 156 5 Ta có: B = 4π.10-7 N l IN= lB 4π 10 −7 I = 929 vòng 6 Chu vi của mỗi vòng dây: πd, số vòng dây: N = l πd Cảm ứng từ bên trong ống dây: N L B = 4π.10-7 I = 4π.10-7 l πdL I = 2,5.10-5 T 7 Lực Lo-ren-xơ: f = evBsinα = 0,64.10-14 N 8 Lực Lo-ren-xơ: f = evBsinα = 7,2.10-12 N Dạng 3 Từ trường tác dụng lên khung dây * Các công thức: + Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có chiều dài l có dòng điện I chạy qua đặt trong từ trường có: Điểm đặt: trung điểm của đoạn dây → Phương: vuông góc với đoạn dây và với B Chiều: xác định theo qui tắc bàn tay trái → Độ lớn: F = BIlsin( → Il B , ) * Phương pháp giải: + Vẽ hình, biểu diễn các lực từ thành phần tác dụng lên cạnh của khung dây + Tính độ lớn của các lực từ thành phần + Viết biểu thức (véc tơ) lực từ tổng hợp + Chuyển biểu thức véc tơ về biểu thức đại số 157 157 + Tính độ lớn của lực từ tổng hợp * Bài tập: 1 Cho một khung dây hình chử nhật ABCD có AB = 15 cm; = 5A chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường cảm phẵng chứa khung dây và hướng từ ngoài vào trong như hình các véc tơ lực từ do từ trường đều tác dụng lên các cạnh của BC = 25 cm, có dòng điện I ứng từ vuông góc với mặt vẽ Biết B = 0,02T Xác định khung dây 2 Cho một khung dây hình chữ nhật ABCD có AB = 10 cm; BC = 20 cm, có dòng điện I = 4A chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường sức từ song song với mặt phẵng chứa khung dây như hình vẽ Biết B = 0,04 T Xác định các véc tơ lực từ do từ trường đều tác dụng lên các cạnh của khung dây 3 BC = Cho một khung dây hình chử nhật ABCD có AB = 10 cm; 20 cm, có dòng điện I = 5 A chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường sức từ song song với mặt phẵng chứa khung dây và hợp cạnh AD một góc α = 300 như hình vẽ Biết B = 0,02 T Xác định các véc tơ lực từ trường đều tác dụng lên các cạnh của khung dây với do từ 4 Một dây dẫn được uốn thành một khung dây có dạng hình tam giác vuông ABC như hình → B vẽ Đặt khung dây vào trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ song song với cạnh AC Coi khung dây nằm cố định trong mặt phẵng hình vẽ Cho AB = 8 cm, AC = 6 cm, B = 5.10 3 T, I = 5 A Tính lực từ tác dụng lên các cạnh của khung dây 5 Cho hai dây dẫn thẳng, dài, song song và nhật cùng nằm trong một mặt phẵng đặt trong không khí và có như hình vẽ một khung dây hình chữ các dòng điện chạy qua Biết I1 = 15 A; I2 = 10 A; I3 = 4 A; a = 15 cm; b = 10 cm; Xác định lực từ do từ trường của hai dòng điện chạy trong hai lên cạnh BC của khung dây AB = 15 cm; BC = 20 cm dây dẫn thẳng tác dụng 6 Cho hai dây dẫn thẳng, dài, song song và một khung dây hình chữ nhật cùng nằm trong một mặt phẵng đặt trong không khí và có các dòng điện chạy qua như hình vẽ Biết I1 = 12 A; I2 = 15 A; I3 = 4A; a = 20 cm; b = 10 cm; AB = 10 cm; BC = 20 cm Xác định lực từ do từ trường của hai dòng điện chạy trong hai dây dẫn thẳng tác dụng lên cạnh BC của khung dây * Hướng dẫn giải: 1 Các lực từ tác dụng lên từng cạnh của khung dây có điểm đặt tại trung điểm của cạnh, có phương nằm trong mặt phẵng chứa khung dây và vuông góc với từng chiều như hình vẽ và có độ lớn: fAB = fCD = B.I.AB = 15.10-3 N; mỗi cạnh, có fBC = fAD = B.I.BC = 25.10-3 N 158 158 Các lực này cân bằng với nhau từng đôi một nhưng có tác dụng kéo dãn các cạnh của khung dây 2 Các cạnh AB và CD song song với các đường sức từ nên lực từ tác dụng lên các cạnh này bằng 0 Lực từ tác dụng lên các cạnh BC và AD có điểm đặt tại trung điểm của mỗi cạnh, có phương vuông góc với mặt phẵng khung dây, lực tác dụng lên cạnh BC hướng từ trong ra ngoài, lực tác dụng lên cạnh AD hướng từ ngoài vào trong và có độ lớn: fBC = fAD = B.I.BC = 32.10-3 N Hai lực này tạo thành một ngẫu lực có tác dụng làm cho khung dây quay đến vị trí mà mặt phẵng khung dây vuông góc với các đường sức từ 3 Các lực từ tác dụng lên từng cạnh của khung dây có điểm đặt tại trung điểm của mỗi có phương vuông góc với mặt phẵng chứa khung dây và vuông góc với từng cạnh, lực dụng lên các cạnh AB và BC hướng từ trong ra, các lực tác dụng lên các cạnh CD và hướng từ ngoài vào và có độ lớn: cạnh, tác AD fAB = fCD = B.I.AB.sin(900 - α) = 8,66.10-3 N; fBC = fAD = B.I.BC.sinα = 10-2 N → → FAC 4 Lực từ tác dụng lên cạnh AC là → 0 = vì AB song song với B → FAB Lực từ tác dụng lên cạnh AB là có điểm đặt tại trung điểm của AB, có phương vuông góc với mặt phẵng chứa khung dây, hướng từ ngoài vào và có độ lớn: F AB = I.B.AB = 2.10-3 N → FBC Lực từ tác dụng lên cạnh BC là có điểm đặt tại trung điểm của BC, có phương vuông góc với mặt AB BC phẵng chứa khung dây, hướng từ trong ra và có độ lớn: FBC = I.B.BC.sinα = I.B.BC 5 Dòng I1 gây ra tại các điểm trên cạnh BC của khung dây véc tơ cảm ứng từ phương vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, có chiều hướng từ ngoài vào và có B1 = 2.10-7 I1 a + AB + b ; từ trường của dòng I1 tác dụng lên cạnh BC lực từ → = 2.10-3 N có độ lớn: đặt tại F1 trung điểm của cạnh BC, có phương nằm trong mặt phẵng hình vẽ, vuông góc với BC và hướng từ A đến B, có độ lớn: 159 159 F1 = B1.I3.BC.sin900 = 2.10-7 I1.I 3 BC a + AB + b = 60.10-7 N Lập luận tương tự ta thấy từ trường của dòng I 2 tác dụng lên cạnh BC lực từ → có cùng điểm đặt, cùng F2 phương, cùng chiều với → và có độ lớn: F2 = 2.10-7 I 2 I 3 BC b = 128.10-7 N F1 Lực từ tổng hợp do từ trường của hai dòng I 1 và I2 tác dụng lên cạnh BC của khung dây là → F phương cùng chiều với → và → = → F1 + → cùng F2 và có độ lớn: F = F1 + F2 = 188.10-7 N F2 F1 6 Dòng I1 gây ra tại các điểm trên cạnh BC của khung dây véc tơ cảm ứng từ có phương vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, có chiều hướng từ trong ra và có độ lớn: B 1 = 2.10-7 BC lực từ → I1 b ; từ trường của dòng I1 tác dụng lên cạnh đặt tại trung điểm của cạnh BC, có phương nằm trong mặt phẵng hình vẽ, vuông góc với BC và F1 hướng từ B đến A, có độ lớn F1 = B1.I3.BC.sin900 = 2.10-7 I1 I 3 BC a = 192.10-7 N Lập luận tương tự ta thấy từ trường của dòng I 2 tác dụng lên cạnh BC lực từ → có cùng điểm đặt, cùng F2 phương, ngược chiều với → và có độ lớn F2 = 2.10-7 I 2 I 3 BC a +b = 80.10-7 N F1 160 160 Lực từ tổng hợp do từ trường của hai dòng I 1 và I2 tác dụng lên cạnh BC của khung dây là → = F phương cùng chiều với → → F1 + → cùng F2 và có độ lớn F = F1 - F2 = 112.10-7 N F1 C TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN 1 Mọi từ trường đều phát sinh từ A Các nguyên tử sắt B Các nam châm vĩnh cửu C Các mômen từ D Các điện tích chuyển động 2 Một nam châm vĩnh cửu không tác dụng lực lên A Thanh sắt chưa bị nhiễm từ B Thanh sắt đã bị nhiễm từ C Điện tích không chuyển động D Điện tích chuyển động 3 Cảm ứng từ bên trong ống dây dài không phụ thuộc vào A Môi trường trong ống dây C Đường kính ống dây B Chiều dài ống dây D Dòng điện chạy trong ống dây 4 Khi một lỏi sắt từ được luồn vào trong ống dây dẫn diện, cảm ứng từ bên trong lòng ống dây A Bị giảm nhẹ chút ít B Bị giảm mạnh C Tăng nhẹ chút ít D Tăng mạnh 5 Hai dây dẫn thẳng, dài song song mang dòng điện ngược chiều là I 1, I2 Cảm ứng từ tại điểm cách đều hai dây dẫn và nằm trong mặt phẵng chứa hai dây dẫn là A B = B1 + B2 B B = |B1 - B2| C B = 0 D B = 2B1 - B2 6 Hai dây dẫn thẳng, dài song song mang dòng điện cùng chiều là I 1, I2 Cảm ứng từ tại điểm cách đều hai dây dẫn và nằm trong mặt phẵng chứa hai dây dẫn là A B = B1 + B2 B B = |B1 - B2| C B = 0 D B = 2B1 - B2 7 Đặt một dây dẫn thẳng, dài mang dòng điện 20 A trong một từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ vuông góc với dây, người ta thấy mỗi 50 cm của dây chịu lực từ là 0,5 N cảm ứng từ có độ lớn là A 5 T B 0,5 T C 0,05 T D 0,005 T 8 Khi một electron bay vào vùng từ trường theo quỹ đạo song song với các đường sức từ, thì A Chuyển động của electron tiếp tục không bị thay đổi 161 161 B Hướng chuyển động của electron bị thay đổi C Vận tốc của electron bị thay đổi D Năng lượng của electron bị thay đổi 9 Một vòng dây tròn bán kính 30 cm có dòng điện chạy qua Cảm ứng từ tại tâm vòng dây là 3,14.10 -5 T Cường độ dòng điện chạy trong vòng dây là A 5 A B 10 A C 15 A D 20 A 10 Một dòng điện 20 A chạy trong một dây dẫn thẳng dài đặt trong không khí Cảm ứng từ tại điểm cách dây 10 cm là A 10-5T B 2 10-5T C 4 10-5T D 8 10-5T 11 Hai dây dẫn thẳng, dài vô hạn trùng với hai trục tọa độ vuông góc xOy, có các dòng điện I 1 = 2 A, I2 = 5 A chạy qua cùng chiều với chiều dương của các trục toạ độ Cảm ứng từ tại điểm A có toạ độ x = 2 cm, y = 4 cm là A 10-5 T B 2 10-5 T C 4 10-5 T D 8 10-5 T 12 Khi một electron bay vào vùng từ trường theo quỹ đạo vuông góc với các đường sức từ, thì A Chuyển động của electron tiếp tục không bị thay đổi B Hướng chuyển động của electron bị thay đổi C Độ lớn vận tốc của electron bị thay đổi D Năng lượng của electron bị thay đổi 13 Khi hai dây dẫn thẳng, đặt gần nhau, song song với nhau và có hai dòng điện cùng chiều chạy qua thì A Chúng hút nhau B Chúng đẩy nhau C Lực tương tác không đáng kể D Có lúc hút, có lúc đẩy 14 Từ trường của thanh nam châm thẳng giống với từ tường tạo bởi A Một dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua B Một chùm electron chuyển động song song với nhau C Một ống dây có dòng điện chạy qua D Một vòng dây có dòng điện chạy qua 15 Một khung dây dẫn có dòng điện chạy qua nằm trong từ trường luôn luôn có xu hướng quay mặt phẵng của khung dây đến vị trí A Vuông góc với các đường sức từ 162 162 B Song song với các đường sức từ C Song song hoặc vuông góc với đường sức từ tuỳ theo chiều dòng điện chạy trong khung dây D Tạo với các đường sức từ góc 450 16 Hai dây dẫn thẳng, đặt gần nhau, song song với nhau có dòng điện chạy qua tương tác với nhau một lực khá lớn vì A Hai dây dẫn có khối lượng B Trong hai dây dẫn có các điện tích tự do C Trong hai dây dẫn có các ion dương dao động quanh nút mạng D Trong hai dây dẫn có các electron tự do chuyển động có hướng 17 Dùng nam châm thử ta có thể biết được A Độ mạnh yếu của từ trường nơi đặt nam châm thử B Dạng đường sức từ nơi đặt nam châm thử C Độ lớn và hướng của véc tơ cảm ứng từ nơi đặt nam châm thử D Hướng của véc tơ cảm ứng từ nơi đặt nam châm thử 18 Tương tác giữa điện tích đứng yên và điện tích chuyển động là A Tương tác hấp dẫn B Tương tác điện C Tương tác từ D Vừa tương tác điện vừa tương tác từ 19 Kim nam cham của la bàn đặt trên mặt đất chỉ hướng Bắc - Nam địa lí vì A Lực hấp dẫn Trái Đất tác dụng lên kim nam châm, định hướng cho nó B Lực điện của Trái Đất tác dụng lên kim nam châm, định hướng cho nó C Từ trường của Trái Đất tác dụng lên kim nam châm, định hướng cho nó D Vì một lí do khác chưa biết 20 Một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều Lực từ lớn nhất tác dụng lên đoạn dây dẫn khi A Đoạn dây dẫn đặt song song với các đường sức từ B Đoạn dây dẫn đặt vuông góc với các đường sức từ C Đoạn dây dẫn đặt hợp với các đường sức từ góc 45 0 D Đoạn dây dẫn đặt hợp với các đường sức từ góc 600 163 163 ... hai khoảng thời gian Biết nguyên tử lượng đồng sắt 64 56, hóa trị đồng sắt Hướng dẫn m1 = (1 /F) .( A1/n1) It (1 ) m2 = (1 /F) .( A2/n2) It (2 ) chia (2 ) cho (1 ) => m2=m1 .( A2/n2) /( A1/n1) => m2=2,4g Bài... Câu 12 : Đơn vị cường độ dòng điện, suất điện động, điện lượng là: A vôn(V), ampe(A), ampe(A) B ampe(A), vôn(V), cu lông (C) C Niutơn(N), fara(F), vôn(V) D fara(F), vơn/mét(V/m), jun(J) Câu 13 :... cường độ dịng điện 0,5 A Tính thời gian điện phân Hướng dẫn 34 34 a) m=m1 + m2 = (1 /F).(A1/n1+A2/n2) q => q =19 30 (C) => m1 = (1 /F).(A1/n1).q=0,64 g; m2=2 ,16 g b) Thời gian điện phân: t=q/I=3860 s Bài