Bài giảng Vật lí 11 - Bài 21: Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt

Bài giảng Vật lí 11 - Bài 21: Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt tìm hiểu về từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài; từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn; từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ.

Kiểm tra bài cũ ­Từ trường là gì? Nêu đặc điểm của véc tơ cảm ứng từ tại  một điểm ? Trả lời: ­Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong khơng gian mà  biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một  nam châm hay một dịng điện đặt trong đó ­Đặc điểm của véc tơ cảm ứng từ tại một điểm:  +Có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó; +Có độ lớn là:   B   F Il Bài 21 TỪ TRƯỜNG CỦA DỊNG ĐIỆN CHẠY  TRONG CÁC DÂY DẪN CĨ HÌNH  DẠNG ĐẶC BIỆT     I­Từ trường của dịng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài Đường sức từ đi qua M là đường trịn nằm trong mặt phẳng đi  qua M vng góc với dây dẫn, có tâm O nằm trên dây dẫn Véc tơ cảm ứng từ tại điểm M: ­Phương: vng góc mặt phẳng tạo  bởi M và dây dẫn, tiếp tuyến với  đường sức từ qua M ­Chiều: xác định bởi quy tắc nắm  bàn tay phải ­Độ lớn: B   2.10 I r Q O I M   P B B I B2 B I1 M I2 B B1 *Từ trường của nhiều dòng điện: Véc tơ cảm ứng từ tại một điểm do nhiều dòng điện gây ra bằng  tổng các véc tơ cảm ứng từ do từng dòng điện gây ra tại điểm ấy B   B1 B2   Đây chính là ngun lý chồng  chất từ trường  Hệ quả: Khi có hai dịng điện I1 và I2  chạy trong  hai dây dẫn thẳng dài, song song, cách  I1 nhau một đoạn r cảm ứng từ do dòng  điện I1 gây ra dọc trên dây dẫn mang  dòng điện I2 là: I2 r I1 B1 2.10 r Lực từ của từ trường của dòng điện I1 tác dụng  lên mỗi đoạn l của dòng I2 là: F   B1 I l sin 90   o 2.10 I1 I 2l r II­Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành  vòng tròn Đường sức từ của dịng điện trịn là những đường cong có chiều  đi vào mặt nam, đi ra mặt bắc  Đường đi qua tâm O là đường thẳng dài vơ hạn ở hai đầu Cảm ứng từ tại tâm của vịng dây  có: ­Phương: vng góc với mặt phẳng chứa  dịng điện ­Chiều:đi vào mặt Nam, đi ra mặt  Bắc I Độ lớn: B 10 R Nếu có N vịng:   B I 10 N   R B O I I III­Từ trường của dịng điện chạy trong ống dây dẫn hình  trụ Ống dây dẫn hình trụ tạo thành bởi một dây dẫn quấn đều  quanh một lõi hình trụ (thường có chiều dài lớn hơn nhiều so  với đường kính tiết diện) Thí nghiệm: Bên ngồi ống dây các đường sức từ giống các đường sức của  nam châm thẳng Bên trong ống dây các đường từ là những đường thẳng song  song cùng chiều, cách đều nhau Vậy từ trường trong lịng ống dây là từ trường đều     B   I   Quy tắc nắm tay phải  Chiều các đường sức từ được xác định bằng quy tắc nắm bàn  tay phải: Tưởng tượng dùng bàn tay phải nắm lấy ống dây sao  cho các ngón tr ỏ, ngón giữốa  H ướng theo chi u dịng điện; khi  Cảm ứng từ trong lịng  ng dây đ ược xác đề ịnh: đó ngón cái chỗi ra cho ta chiều của đường sưc từ B 10 N I l N Trong đó N là tổng số vịng dây, l là độ dài hình trụ n là số vịng dây quấn trên một đơn vị dài   B  10 nI S Đặc điểm của cảm ứng từ tại một điểm M nào đó: ­Tỉ lệ với cường độ dịng điện I gây ra từ trường ­Phụ thuộc vào dạng hình học của dây dẫn ­Phụ thuộc vào vị trí điểm M ­Phụ thuộc vào mơi trường xung quanh     Củng cố Ghép một mệnh đề ở cột bên trái với một mệnh đề ở cột bên phải để  được câu đúng 1. Độ lớn của cảm ứng từ do dịng  điện thẳng rất dài gây ra tại điểm  M cách nó một đoạn r là 2. đường sức từ do dịng điện thẳng  rất dài có cường độ I là những … 3. Độ lớn cảm ứng từ B tại tâm của  khung dây trịn có bán kính R mang  dịng điện I là 4.Các đường sức từ của dịng điện  trịn có chiều … 5. Độ lớn của cảm ứng từ B ở trong  lịng ống dây dẫn hình trụ có dịng  điện I chạy qua là     a.Đi vào mặt Nam và đi ra mặt Bắc  của dòng điện tròn ấy b 10 B N I l 10 7.nI c I R d. đường trịn nằm trong những mặt  phẳng vng góc với dịng  điện và có tâm nằm trên dây  dẫn 2.10 B e B 10 I R Bài tốn: Một dây dẫn thẳng dài vơ hạn mang dịng điện có  cường độ 0,5A đặt trong khơng khí.  ­Xác định cảm ứng từ do dịng điện này gây ra tại điểm M  cách dây 2 cm ­Tìm điểm N sao cho :     BN BM Bài giải ­Cảm ứng từ tại điểm M có phương chiều như hình vẽ và có  độ lớn là: BM I 2.10 R 0,5 2.10 2.10 BN N Theo đề, để:  BN BM 5.10 (T ) I M BM Nghĩa là véc tơ cảm ứng từ tại N cùng phương, ngược chiều với  véc tơ cảm ứng từ tại M và có độ lớn bằng cảm ứng từ tại M    N n ẫn   ằm đối xứng với m qua dây d   .. .Bài? ?21 TỪ TRƯỜNG CỦA DỊNG ĐIỆN CHẠY  TRONG? ?CÁC DÂY DẪN CĨ HÌNH  DẠNG ĐẶC BIỆT     I? ?Từ? ?trường? ?của? ?dịng? ?điện? ?chạy? ?trong? ?dây? ?dẫn? ?thẳng dài Đường sức? ?từ? ?đi qua M là đường trịn nằm? ?trong? ?mặt phẳng đi ... Lực? ?từ? ?của? ?từ? ?trường? ?của? ?dòng? ?điện? ?I1 tác dụng  lên mỗi đoạn l? ?của? ?dòng? ?I2 là: F   B1 I l sin 90   o 2.10 I1 I 2l r II? ?Từ? ?trường? ?của? ?dịng? ?điện? ?chạy? ?trong? ?dây? ?dẫn? ?uốn thành  vịng trịn Đường sức? ?từ? ?của? ?dịng? ?điện? ?trịn là những đường cong? ?có? ?chiều ... 3. Độ lớn cảm ứng? ?từ? ?B tại tâm? ?của? ? khung? ?dây? ?trịn? ?có? ?bán kính R mang  dịng? ?điện? ?I là 4 .Các? ?đường sức? ?từ? ?của? ?dịng? ?điện? ? trịn? ?có? ?chiều … 5. Độ lớn? ?của? ?cảm ứng? ?từ? ?B ở? ?trong? ? lịng ống? ?dây? ?dẫn? ?hình? ?trụ? ?có? ?dịng  điện? ?I? ?chạy? ?qua là