Xác định cảm ứng từ tại tâm của vòng tròn nếu vòng tròn và phần dây thẳng cùng nằm trong một mặt phẳng, chỗ bắt chéo hai đoạn dây không nối với nhau:. B.[r]
(1)>> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Địa - Sử tốt nhất! Page BÀI TẬP VỀ TỪ TRƯỜNG
CHỦ ĐỀ 1:TỪ TRƯỜNG CỦA DÂY DẪN CĨ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT.NGUN LÍ CHỒNG CHẤT TỪ TRƯỜNG
A.LÍ THUYẾT
A- Tóm tắt lý thuyết I / Các định nghĩa 1 - Từ trường :
- Đ/N: Từ trường dạng vật chất tồn không gian mà biểu cụ thể xuất lực từ tác dụng lên nam châm hay dịng điện đặt
- Đặc trưng từ trường cảm ứng từ ký hiệu đơn vị cảm ứng từ T ( Tesla)
- Quy ước : Hướng từ trường điểm hướng Nam - Bắc kim nam châm cân điểm 2 - Đường sức từ :
- Đ/N : đường sức từ đường vẽ khơng gian có từ trường cho tiếp tuyến điểm có hướng trùng với hướng của từ trường điểm
- Tính chất :
Qua điểm không gian vẽ đường sức từ
Các đường sức từ đường cong khép kín vơ hạn đầu
Chiều đường sức từ tuân theo quy tắc xác định ( quy tắc nắm tay phải , quy tắc đinh ốc…)
Quy ước : Vẽ đường cảm ứng từ cho chỗ từ trường mạnh đường sức dày chỗ từ trường yếu đường sức từ thưa
II / Từ trường tạo dây dẫn điện có hình dạng đặc biệt 1 - Từ trường dịng điện thẳng dài vơ hạn
Giả sử cần xác định từ trường M cách dây dẫn đoạn r dây dẫn điện có cường độ I (A) gây ta làm sau :
- Điểm đặt : Tại M
- Phương : với phương tiếp tuyến đường tròn ( O,r) M
- Chiều : xác định theo quy tắc nắm bàn tay phải họăc quy tắc đinh ốc :
Quy tắc nắm bàn tay phải : Để bàn tay phải cho ngón nằm dọc theo dây dẫn theo chiều dịng điện , ngón khum lại cho ta chiều cảm ứng từ
Quy tắc đinh ốc : Quay đinh ốc để tiến theo chiều dịng điện chiều điểm chiều cảm ứng từ
- Độ lớn : Trong : B (T) - I (A) - r (m)
2 - Từ trường dòng điện tròn
Giả sử cần xác định từ trường tâm O cách dây dẫn hìng trịn bán kính r dây dẫn điện có cường độ I (A) gây ta làm sau :
I
BM
(2)>> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Địa - Sử tốt nhất! Page I
BM
O r
- Điểm đặt : Tại O
- Phương : Vng góc với mặt phẳg vòng dây
- Chiều : xác định theo quy tắc đinh ốc : “Quay đinh ốc theo chiều dịng điện chiều tiến điểm chiều cảm ứng từ
- Độ lớn : Trong : B (T) - I (A) - r (m)
3 - Từ trường ống dây
Giả sử cần xác định từ trường tâm O ống dây dẫn điện có cường độ I (A) gây ta làm sau :
- Phương : song song với trục ống dây
- Chiều : xác định theo quy tắc đinh ốc : “Quay đinh ốc theo chiều dịng điện chiều tiến điểm đó chiều cảm ứng từ
Hoặc _Đường sức từ vào mặt Nam mặt Bắc :
+Mặt Nam: nhìn vào ta thấy dịng điện chạy chiều kim đồng hồ - +Mặt Bắc: nhìn vào ta thấy dòng điện chạy ngược chiều kim đồng hồ - Độ lớn : Trong đĩ : B (T) - I (A) - l (m) – N số vịng dây
III.Nguyên lí chồng chất từ trường
5/ Nguyên lí chồng chất từ trường: BB1B2 Bn
Chú ý:Công thức chồng chất từ trường thực dạng vec tơ *các trường hợp đặc biệt tiến hành tính độ lớn từ trường :B12 =B1+B2
a)B1B2B12B1B2 b)B1B2B12 B1B2
c)B1B2 B12 B12B22 d)
B B1.
= 2
12 2 .1 2.cos
B B B B B
I I
(3)>> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Địa - Sử tốt nhất! Page B – BÀI TẬP
Dạng 1:Từ trường dây dẫn có hình dạng đặc biệt Bài 1 : Dây dẫn thẳng dài vô hạn đặt không khí , có dòng điện I = 0,5 A
a) Tính cảm ứng từ M , cách dây dẫn cm
b) Cảm ứng từ N có độ lớn 0,5.10-6 T Tìm quỹ tích điểm N?
ÑS : a) B = 2.10-6 T ; b)
Mặt trụ có R= 20 cm Bài 2: Một dây dẫn thẳng dài xuyên qua vuông góc với mặt phẳng hình vẽ
tại điểm O Cho dịng điện I = 6A có chiều hình vẽ Xác định vecto cảm ứng từ điểm :A1 (x = 6cm ; y = 2cm), A2 (x = 0cm ; y = 5cm),
A3 (x = -3cm ; y = -4cm), A4 (x = 1cm ; y = -3cm)
ĐS : a.1,897.10-5T ; b 2,4 10-5T ;c 2,4 10-5T ; d 3,794 10-5T
Bài : Cuộn dây tròn gồm 100 vòng dây đặt khơng khí Cảm ứng từ tâm vịng dây 6,28.10-6 T Tìm dịng
điện qua cuộn dây , biết bán kính vòng dây R = cm
ÑS : I = mA
Bài 4 :Ống dây dài 20 cm , có 1000 vịng , đặt khơng khí Cho dòng điện I = 0,5 A qua Tìm cảm ứng từ ống dây
ÑS : B = 3,14.10-3 T
Bài 5: Cuộn dây trịn bán kính R = 5cm (gồm N = 100 vòng dây quấn nối tiếp cách điện với nhau) đặt khơng khí có dịng điện I qua vòng dây, từ trường tâm vòng dây B = 5.10-4
T Tìm I? ĐS: 0,4A
Bài6: Một dây thẳng chiều dài 18,84cm bọc lớp cách điện mỏng quấn thành cuộn dây trịn Cho dịng điện có cường độ I = 0,4A qua vịng dây Tính cảm ứng từ vòng dây
ĐS: 0,84.10-5 T
Bài 7: Một ống dây thẳng chiều dài 20cm, đường kính 2cm Một dây dẫn có vỏ bọc cách điện dài 300cm quấn theo chiều dài ống Ong dây khơng có lõi đặt khơng khí Cường độ dịng điện qua dây dẫn 0,5A Tìm cảm ứng từ ống dây
ĐS: 0,015T
Bài8: Ống dây dẫn hình trụ dài 20cm,đường kính 2cm.Một dây dẫn có vỏ bọc cách điện dài 300m quấn theo chiều dài ống dây.Cho dòng điện có I=0,5A chạy qua dây.Ống dây đặt khơng khí khơng có lõi thép Xác định cảm ứng từ điểm P trục ống dây
ĐS:B=0,015T
Bài 9: Dùng dây đồng đường kính d=0,5mm có lớp sơn cách điện mỏng, quấn quanh hình trụ để làm ống dây(Xơlenoit), vịng dây quấn sát Cho dịng điện có I=0,4A chạy qua ống dây.Xác định cảm ứng từ ống dây
ĐS:B=0,001T
Bài10: Dùng dây đồng đường kính 0,8mm có lớp sơn cách điện mỏng, quấn quanh hình trụ có đường kính 2cm,chiều dài 40cm để làm ống dây, vòng dây quấn sát nhau.Muốn từ trường có cảm ứng từ bên ống dây 6,28.10-3T phải đặt vào ống dây hiệu điện Biết điện trở suất đồng 1,76.10-8m
ĐS: 7 2 10
B D l
I U R
d
=4,4V
Bài 11: Một ống dây dài 50 (cm), cường độ dòng điện chạy qua vòng dây (A) cảm ứng từ bên ống dây có độ lớn B = 25.10-4
(T) Tính số vịng dây ống dây
x y
(4)>> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Địa - Sử tốt nhất! Page ĐS: 497
Bài 12: Một sợi dây đồng có đường kính 0,8 (mm), lớp sơn cách điện bên mỏng Dùng sợi dây để quấn ống dây có dài l = 40 (cm) Số vòng dây mét chiều dài ống dây bao nhiêu?
ĐS: 1250
Bài 13: Một sợi dây đồng có đường kính 0,8 (mm), điện trở R = 1,1 (Ω), lớp sơn cách điện bên mỏng Dùng sợi dây để quấn ống dây dài l = 40 (cm) Cho dòng điện chạy qua ống dây cảm
ứng từ bên ống dây có độ lớn B = 6,28.10-3
(T) Hiệu điện hai đầu ống dây bao nhiêu? ĐS: 4,4 (V)
Dạng 2:Nguyên lý chồng chất từ trường I/ Phương pháp
1 - Để đơn giản trình làm tập biểu diễn từ trường người ta quy ước sau : - : có phương vng góc với mặt phẳng biểu diễn , chiều vào
- : có phương vng góc với mặt phẳng biểu diễn , chiều - Ví dụ :
2 – Phương pháp làm :
Giả sử toán yêu cầu xác định từ trường tổng hợp điểm M nhiều cảm ứng từ ta làm sau : B1 : xác định từ M cảm ứng từ gây : , , ………
B2 : Áp dụng nguyên lý chồng chất ta có : = II / Bài tập vận dụng
(Hai dây dẫn thẳng)
Bài 1: Hai dịng điện thẳng dài vơ hạn đặt song song khơng khí cách khoảng d=100cm.Dịng điện chạy hai dây dẫn chạy chiều cường độ I=2A.Xác định cảm ứng từ B điểm M hai trường hợp sau: a)M nằm mặt phẳng chứa hai dây dẫn cách hai dây dẫn d1=60cm, d2=40cm
b)M cách hai dây dẫn d1=60cm, d2=80cm
ĐS:B==3,3.10-7T; B==8,3.10-7T
Bài 2: Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách 32 (cm) khơng khí, dịng điện chạy dây I1 = (A), dòng
điện chạy dây I2 = (A) ngược chiều với I1 Điểm M nằm mặt phẳng hai dây cách hai dây Tính
cảm ứng từ M
ĐS: 7,5.10-6 (T)
Bài 3: Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách 32 (cm) khơng khí, dịng điện chạy dây I1 = (A), dòng
điện chạy dây I2 = (A) ngược chiều với I1 Điểm M nằm mặt phẳng dòng điện ngồi khoảng hai dịng
điện cách dịng điện I1 8(cm) Tính cảm ứng từ M
ĐS: 1,2.10-5 (T)
Bài 4: Hai dây dẫn thẳng song song dài vô hạn đặt cách d = 14cm khơng khí Dịng điện chạy hai dây I1 =
I2 = 1,25A.Xác định vecto cảm ứng từ M cách dây r = 25cm trường hợp hai dòng điện:
a Cùng chiều b.Ngược chiều
ĐS: a.B// O1O2, B = 1,92.10 -6
T; b B O1O2, B = 0,56.10 -6
T Bài 5: Hai dây dẫn thẳng dài vô hạn d1 ; d2 đặt song song khơng khí cách khoảng 10 cm, có dịng điện chiều I1 = I2 = I = 2,4A qua Tính cảm ứng từ tại:
BM
M r
I BM
M r
(5)>> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Địa - Sử tốt nhất! Page a M cách d1 d2 khoảng r = 5cm b N cách d1 20cm cách d2 10cm
c P cách d1 8cm cách d2 6cm d Q cách d1 10cm cách d2 10cm
ĐS : a BM = ; b BN = 0,72.10 – T ;
c BP = 10 – T ; d BQ = 0,48.10 – T
T
Bài 6: Cho hai dịng điện I1, I2 có chiều hình vẽ,
có cường độ :I1 = I2 = I = 2A ; khoảng cách từ M đến hai dòng điện a = 2cm ;
b = 1cm Xác định vector cảm ứng từ M
ĐS : 4,22.10-5 T
Bài 7: Hai dịng điện thẳng dài vơ hạn I1 = 10A ; I2 = 30A vng góc khơng khí Khoảng cách ngắn
chúng 4cm Tính cảm ứng từ điểm cách dịng điện 2cm
ĐS : B = 10.10-4 T = 3,16.10-4T
Bài 8: Hai dây dẫn thẳng dài vơ hạn đặt khơng khí vng góc (cách điện với nhau) nằm mặt phẳng Cường độ dòng điện qua hai dây dẫn I1 = 2A ; I2 = 10A
a Xác định cảm ứng từ gây hai dòng điện M(x=5cm,y=4cm) mặt phẳng hai dòng điện b Xác định điểm có vector cảm ứng từ gây hai dòng điện
ĐS : a.B=3.10-5T ; b.Những điểm thuộc đường thẳng y = 0,2x (Nhiều dòng điện)
Câu 1: Ba dòng điện thẳng song song vng góc với mặt phẳng hình vẽ Khoảng cách từ điểm M đến ba dòng điện mơ tả hình vẽ Xác định véc tơ cảm ứng từ M trường hợp ba dịng điện hướng phía trước mặt phẳng hình vẽ Biết I1 = I2 = I3 = 10A Câu 2: Ba dịng điện thẳng song song vng góc với mặt phẳng hình vẽ Khoảng cách
từ điểm M đến ba dịng điện mơ tả hình vẽ Xác định véc tơ cảm ứng từ M trường hợp ba dịng điện có hướng hình vẽ Biết I1 = I2 = I3 = 10A
Câu 3: Ba dòng điện thẳng song song vng góc với mặt phẳng hình vẽ có chiều như hình vẽ Tam giác ABC Xác định véc tơ cảm ứng từ tâm O tam giác, biết I1 = I2 = I3 = 5A, cạnh tam giác 10cm:
Câu 4: Ba dịng điện thẳng song song vng góc với mặt phẳng hình vẽ có chiều như hình vẽ Tam giác ABC Xác định véc tơ cảm ứng từ tâm O tam giác, biết I1 = I2 = I3 = 5A, cạnh tam giác 10cm:
Câu 5: Ba dòng điện thẳng song song vng góc với mặt phẳng hình vẽ, có chiều như hình vẽ ABCD hình vng cạnh 10cm, I1 = I2 = I3 = 5A, xác định véc tơ cảm ứng từ đỉnh thứ tư D hình vng:
M I2
I1
a b
I1 I2
I3
M 2cm
2cm 2cm I1
I2 I3
A
B C
A
B C
I1
I2 I3
I1
I2 I3
A
B C
D 2cm
I1 I2
I3
M 2cm
(6)>> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Địa - Sử tốt nhất! Page Câu hỏi 6: Ba dịng điện thẳng song song vng góc với mặt phẳng hình vẽ, có chiều
như hình vẽ ABCD hình vng cạnh 10cm, I1 = I2 = I3 = 5A, xác định véc tơ cảm ứng từ đỉnh thứ tư D hình vng:
Bài 57: Cho dòng điện cường độ I1 = I2 = I3 = I4 = I= 2A song song nhau, vng góc mặt
phẳng hình vẽ, qua đỉnh hình vng cạnh a = 20cm có chiều hình vẽ Hãy xác định vector cảm ứng từ tâm hình vng
ĐS : 10-6T (Vịng dây trịn)
Câu 1: Tính cảm ứng từ tâm hai vòng tròn dây dẫn đồng tâm, bán kính vịng R1 = 8cm, vịng R2 = 16cm, vòng dây có dịng điện cường độ I = 10A chạy qua Biết hai vòng dây nằm một mặt phẳng, dòng điện chạy hai vòng ngược chiều:
Ds 3,9 10-5T
Câu 2: Tính cảm ứng từ tâm hai vòng tròn dây dẫn đồng tâm, bán kính vịng R1 = 8cm, vòng R2 = 16cm, vịng dây có dịng điện cường độ I = 10A chạy qua Biết hai vòng dây nằm hai mặt phẳng vng góc với
ds 8,8.10-5T
Câu 3: Tính cảm ứng từ tâm vịng dây dẫn đồng tâm, có bán kính R 2R Trong vịng trịn có dịng điện I = 10A chạy qua Biết R = 8cm Xét trường hợp sau :
a Hai vòng tròn nằm mặt phẳng, hai dòng điện chạy chiều b Hai vòng tròn nằm mặt phẳng, hai dòng điện chạy ngược chiều c Hai vòng tròn nằm hai mặt phẳng vng góc
ĐS: a 1,18.10-4T b 3,92.10-5T c 8,77.10-4T
Câu 4: Một khung dây tròn gồm 24 vịng dây, vịng dây có dịng điện cường độ 0,5A chạy qua Theo tính tốn thấy cảm ứng từ tâm khung 6,3.10-5T Nhưng đo thấy cảm ứng từ tâm 4,2.10-5T, kiểm tra lại thấy có số vịng dây bị quấn nhầm chiều ngược chiều với đa số vịng khung Hỏi có số vịng dây bị quấn nhầm:
(Kết hợp)
Câu 1: Một dây dẫn dài căng thẳng trừ đoạn dây uốn thành một vịng trịn bán kính 1,5cm Cho dịng điện 3A chạy dây dẫn Xác định cảm ứng từ tâm vòng tròn vòng tròn phần dây thẳng nằm mặt phẳng:
D 8,6 10-5T
Câu 2: Một dây dẫn dài căng thẳng trừ đoạn dây uốn thành một vòng tròn bán kính 1,5cm Cho dịng điện 3A chạy dây dẫn Xác định cảm ứng từ tâm vòng tròn vòng tròn phần dây thẳng nằm mặt phẳng, chỗ bắt chéo hai đoạn dây không nối với nhau:
B 16,6 10-5T
(Nam châm từ trường Trái Đất)
I1
I2 I3
A
B C
D
I O
O I
I3
I O
(7)