Một hạt mang điện bay theo phương nằm ngang với vận tốc v không đổi vào miền không gian trong đó có từ trường đều 0,2T thẳng đứng hướng từ trên xuống và một điện trường đều E = 8,08.104V[r]
(1)TỪ TRƯỜNG 1.Xác định cảm ứng từ dòng điện: I 1 B O 2 A I B O A *Dòng điện thẳng dài: N N Véc tơ cảm ứng từ B A có: + Điểm đặt: A + Phương: Vuông góc với mặt phẳng (A, MN) + Chiều: Tuân theo quy tắc nắm tay phải Với I: Cường độ dòng điện (A) r = OA: Khoảng cách từ A đến dây (m) I B 10 (sin 1 sin ) r + Độ lớn: ) thì Nếu dây dẫn dài vô hạn ( *Khung dây tròn: B = 2.10-7 1 MAO NAO , B: Cảm ứng từ (T) I r Với I: Cường độ dòng điện vòng dây(A) R: Bán kính vòng dây (m) B: Cảm ứng từ (T) N: Số vòng khung dây Véc tơ cảm ứng từ B tâm O có: M M + Phương: Vuông góc với mặt phẳng vòng dây + Chiều: Tuân theo quy tắc nắm tay phải + Độ lớn: B 2 10 N I R Với I: Cường độ dòng điện vòng dây(A) *Ống dây dài: Véc tơ cảm ứng từ điểm lòng ống dây có: n N l : Số vòng dây quấn trên mét chiều + Vuông góc với mặt phẳng ống dây + Chiều: Tuân theo quy tắc nắm tay phải + Độ lớn: dài ống N: Số vòng dây quấn trên ống l: Chiều dài ống dây (m) B: Cảm ứng từ (T) B 4 10 n.I Chú ý: * Qui tắc nắm tay phải: Dùng bàn tay phải nắm lấy dây dẫn, nhón tay cái choãi chiều dòng điện dây, đó chiều nắm các ngón tay là chiều các đường sức từ Với dòng điện tròn ống dây dài thì chiều nắm các ngón tay là chiều dòng điện, ngón tay cái choãi 90 chiều đường sức từ *Xác định cảm ứng từ tổng hợp: Áp dụng chồng chất từ trường: 2.Xác định lực từ a)Lực từ tác dụng lên đọan dây dẫn mang dòng điện: Điểm đặt: Trung điểm đoạn dây Phương : Chiều : Độ lớn: B B1 B2 Bn với mặt phẳng ( l ; B ) B Quy tắc bàn tay trái: Xoè bàn tay trái cho các đường cảm ứng hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay là chiều dòng điện, chiều ngón Theo qui tắc bàn tay trái F = I.B.l.sin o cái choãi 90 là chiều lực từ :Góc và đoạn dây l; I(A), B(T), l (m), F(N) b)Lực tương tác từ dây dẫn thẳng song song mang dòng điện: F 2.10 Độ lớn lực từ tác dụng lên đọan dây dẫn có chiều dài l : d: khỏang cách dòng điện(m) I1 I l d F là lực hút dòng điện cùng chiều; F là lực đẩy dòng điện ngược chiều c)Lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện : Mô men ngẫu lực từ: M = IBSsin ( n , B) S: diện tích khung dây (m ) ; = n hướng khỏi mặt bắc khung (mặt bắc nhìn vào thấy dòng địên chạy ngược chiều kim đồng hồ) F (2) d)Lực Lorenz (lực từ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động từ trường): + Điểm đặt : Trên điện tích Với q: Độ lớn điện tích (C) v; B ) v: Vận tốc chuyển động điện tích (m/s) + Phương: Vuông góc với mặt phẳng ( B: Cảm ứng từ (T) + Chiều: Theo qui tắc bàn tay trái ( hạt mang điện dương) v ; B + Độ lớn: f = q.v.B.sin( ) Chú ý: * Nếu v B Fht m v2 R vuông góc R: bán kính quỹ đạo thì quĩ đạo điện tích là cung tròn Lực hướng tâm v không vuông góc B thì quĩ đạo điện tích là đường đinh ốc Qui tắc bàn tay trái: Xoè bàn tay trái cho các đường cảm ứng hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay là chiều chuyển động hạt mang điện, chiều ngón cái choãi 90o là chiều F đặt lên hạt mang điện dương (với hạt mang điện âm, lực có chiều ngược lại) BÀI TẬP: CẢM ỨNG TỪ Bài Dòng điện thẳng dài có cường độ I = 0,5A đặt kkhí -5 a) Hãy tính cảm ứng từ M cách dòng điện r=4cm ĐS:0,25.10 T ; 10cm -6 b) Cảm ứng từ N là B' =10 T Hãy tính khoảng cách từ N đến dòng điện Bài Cuộn dây tròn bán kính R =5cm (gồm n=100 vòng) dây quấn nối tiếp cách điện với nhau) đặt không khí có dòng điện I vòng dây, -4 gây nên từ trường tâm vòng dây có B=5.10 T Hãy tính cường độ dòng điện I chạy vòng dây Bài Một ống dây dài, chiều dài 20cm gồm N=5000 vòng quấn theo chiều dài ống, ống dây không có lõi và đặt không khí Cường độ dòng -3 điện qua vòng dây ống dây là I = 0,5A Tính cảm ứng từ lòng ống dây ĐS 15,7.10 T Bài Một dây dẫn có vỏ bọc cách điện dài 300 m, quấn thành ống dây có chiều dài 80 cm, đường kính 20 cm Cảm ứng từ bên ống dây là B = 375.10– T Tính cường độ dòng điện qua ống dây Bài Dùng dây đồng đường kính d=0,8 mm có lớp sơn cách điện mỏng quấn quanh hình trụ có đường kính D=4 cm để làm ống dây Khi nối đầu ống dây với nguồn điện có hiệu điện U=3,3 V thì cảm ứng từ bên ống dây là 15,7.10 -4 T Tính chiều dài ống dây và cường độ dòng điện ống Biết điện trở suất đồng là 1,76.10-8 .m Biết các vòng dây quấn sát Bài Một dòng điện 20A chạy dây dẫn thẳng dài đặt không khí Điểm A cách dây 10cm Hãy xác định điểm mà đó cảm ứng từ lớn gấp đôi (B1 = 2B) A ĐS: r1 = 5cm B0 trái đất, B0= 2,5.10-5T Dưới dây là kim nam châm nhỏ đặt song song dây cách dây R = 2cm Kim có thể quay quanh trục thẳng đứng Tìm góc quay kim cho dòng điện I = A 2,5 / A qua dây Bài Một dây dẫn thẳng đặt nằm ngang song song với -3 Bài Một ống dây dài có 1200 vòng dây đặt không khí Cảm ứng từ bên ống dây là B=7,5.10 T Tính cường độ dòng điện ống dây Cho biết ống dây dài 20cm ĐS: 1A Bài Một dây dẫn đường kính tiết diện d = 0,5mm bọc lớp cách điện mỏng và quấn thành ống dây Các vòng dây quấn sát Cường độ dòng điện I= 0,4A qua ống dây Tính cảm ứng từ ống dây ĐS: 0,001T Bài 10 Hai vòng dây tròn bán kính R = 10cm có tâm trùng đặt vuông góc Cường độ dây I =I2 = B, B1 A Tìm B tâm O vòng ĐS: B 12,56.10-6T ; = ( )=450 Tìm cảm ứng từ trường : a Ở tâm O vòng dây dẫn tròn có dòng điện I = 0,2 A chạy qua Vòng dây có bán kính r = cm đặt không khí b Ở lòng ống dây hình trụ có chiều dài l = 62,8cm Xung quanh quấn 1000 vòng dây dẫn, có dòng điện chiều I = 0,2A chạy qua Lõi sắt lòng ống có độ từ thẩm gấp 3000 lần độ từ thẩm chân không ĐS : a 2,512.10-6T ; b.1,2T Bài 12 Hai dây dẫn thẳng dài D 1, D2 đặt song song khôngkhí cách khoảng d=10cm có dòng điện cùng chiều I = I2 = I=2,4A qua.Trong mặt phẳng chứa dây, hãy tính cảm ứng từ tại: a) N cách D1 đọan r1 = 20cm và cách D2 đọan r2 = 10cm b) P cách D1 đọan r1 = 8cm và cách D2 đọan r2 = 6cm ĐS:7,2.106 -5 T;10 T Bài 13 Hai dây dẫn dài song song với nhau, nằm cố định mặt phẳng P và cách khoảng d = 8cm Dòng điện chạy hai dây là I =10A và I2 = 20A và ngược chiều Các dây dẫn đặt không khí.Tính cảm ứng từ : a) O cách dây cm b) M cách dây cm ĐS: 15.10-5T; 9,9.10-5T Bài 14 Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách 32cm không khí, cường độ dòng điện chạy trên dây là I = 5A, cường độ dòng điện chạy trên dây là I2 Điểm M nằm mặt phẳng dòng điện, ngoài khoảng dòng điện và cách dòng I 8cm Để cảm ứng từ M không thì dòng điện I2 có chiều và độ lớn nào? Bài 15 Một dây dẫn dài căng thẳng, dây uốn thành vòng tròn bán kính R = (cm), chỗ chéo dây dẫn cách điện Dòng điện chạy trên dây có cường độ (A) Xác định cảm ứng từ tâm vòng tròn ĐS : 5,5.10-5(T) I Bài 16 Hai dây dẫn thẳng dài vô hạn đặt không khí vuông góc (cách điện với nhau) và nằm cùng 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 mặt phẳng hai dòng điện với M (x = 5cm, y = 4cm) O b Xác định điểm có vector cảm ứng từ gây hai dòng điện Bài 17 Cho dòng điện cùng cường độ I = I2 = I3 = I4 = I= 2A song song nhau, cùng vuông góc mặt phẳng hình vẽ, qua I đỉnh hình vuông cạnh a = 20cm và có chiều hình vẽ Hãy xác định véc tơ cảm ứng từ tâm hình vuông tròn Bài 11 (3) LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN ĐOẠN DÂY MANG DÒNG ĐIỆN Xác định lực từ các trường hợp sau: Bài S N I I S + + I + + + + I S N Bài + N + + + + + + + + I Tính lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng dài 10cm mang dòng điện 5A đặt từ trường cảm ứng từ B = 0,08T Đoạn dây dẫn vuông góc với vectơ cảm ứng từ B ĐS: 0,04N Thanh kim loại CD chiều dài l = 20cm khối lượng m = 100g đặt vuông góc với ray song song nằm ngang và nối với nguồn điện Hệ thống đặt từ trường B hướng thẳng đứng từ trên xuống , B = 0,2T Hệ số ma sát CD và ray là = 0,1 Bỏ qua điện trở nơi tiếp xúc và dòng điện cảm ứng mạch Biết CD trượt với gia tốc a = 3m /s Xác định chiều và độ lớn dòng điện I qua CD Lấy g = 10m/s2 ĐS: 10A Một dây dẫn thẳng MNcó chìêu dài l, khối lượng đơn vị dài dây là D =0,04kg/m Dây treo dây nhẹ thẳng đứng và đăt Bài Bài từ trường có B vuông góc mặt phẳng chứa MN và dây treo, B = 0,04T Cho dòng điện I qua dây Lấy g = 10m/s2 a) Định chiều và độ lớn I để lực căng các dây treo = b) Cho MN = 25cm, I = 16A có chiều ngược lại với câu a) Tính lực căng dây ĐS: 10A; 0,13N Bài Giữa hai cực nam châm có từ trường Vec tơ cảm ứng từ B thẳng đứng hướng xuống có độ lớn B= 0,5T Người ta treo dây dẫn thẳng chiều dài l = 5cm, khối lượng m = 5g nằm ngang từ trường hai dây dẫn mảnh nhẹ C D Tìm góc lệch dây treo so với phương thẳng đứng cho dòng điện I = 2A qua dây và độ lớn lực căng dây Bỏ qua ma sát, cho g = 10m/s2 ĐS: = 450 Bài Thanh MN dài l = 20cm có khối lượng 5g treo nằm ngang hai sợi mảnh CM và DN Thanh nằm từ trường có cảm ứng từ B=0,3T nằm ngang vuông góc với có chiều hình vẽ Mỗi sợi N treo có thể chịu lực kéo tối đa là 0,04N Dòng điện chạy qua MN có cường độ nhỏ M là bao nhiêu thì hai sợi treo bị đứt Cho gia tốc trọng trường g = 10m/s C Bài Một kim loại CD = 10cm có thể lăn không ma sát trên kim loại song song cố định MN và PQ N đặt cách cm từ trường B = 0,2T có các đường cảm ứng từ vuông góc mặt phẳng MNPQ M B Hai cố định nối với cực nguồn điện, dòng điện mạch có cường độ 4A Thanh CD lăn phía nào, gia tốc bao nhiêu? Cho biết mật độ khối lượng dài CD là 3g/cm P Q Bài Treo đồng có chiều dài l =1m và có khối lượng 200g vào hai sợi dây thẳng đứng cùng chiều dài D từ trường có B = 0,2T và có chiều thẳng đứng từ lên trên Cho dòng điện không đổi I qua đồng thì thấy dây treo bị lệch so với phương thẳng đứng góc a =600 a Xác định cường độ dòng điện I chạy đồng và lực căng dây? b Đột nhiên từ trường bị mất.Tính vận tốc đồng nó qua vị trí cân Biết chiều dài các dây treo là 40cm Bỏ qua ma sát B và sức cản không khí Lấy g=10m/s m.g m.g 2.cos a ; vcb 2.g l cos B l a ĐS: I= tg , T= B thẳng đứng hướng lên với B=0,4T Một kim loại Nối ray với nguồn điện =12V, r=1 Biết điện trở kim Bài Hai ray nằm ngang ,song song và cách l =10cm đặt từ trường MN đặt trên ray vuông góc với hai ray AB và CD với hệ số ma sát là loại là R = 2 và khối lượng ray là m=100g Bỏ qua điện trở ray và dây nối Lấy g=10m/s2 a.Thanh MN nằm yên Xác định giá trị hệ số ma sát =0,1 Hãy xác định : b Cho + Gia tốc chuyển động a MN + Muốn cho MN trượt xuống hai đầu A,C với cùng gia tốc trên thì phải nâng hai đầu B,D lên góc nhiêu ? ĐS : a = 0,16 ; b a = m/s ; = so với phương ngang là bao I1 TƯƠNG TÁC CỦA DÒNG ĐIỆN THẲNG Bài Bài Bài Bài I2 I3 Hai dây dẫn thẳng dài, song song và cách khoảng a = 10cm Dòng điện hai dây dẫn có cường độ Lực từ tác dụng lên đoạn chiều dài l =100cm dây dẫn là 0,02N Tính cường độ dòng điện dây dẫn ĐS: 100A Ba dòng điện thẳng dài đặt song song với nhau,cách qua ba đỉnh tam giác cạnh a = 4cm I2 theo phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ Cho các dòng điện chạy qua có cùng mộtchiều với các cường độ dòng điện I1 = 10A, I2 = I3 = 20A Tìm lực tổng hợp F tác dụng lên mét dây dẫn có dòng điện I 1? ĐS: 10-3N Ba dòng điện thẳng dài đặt song song với qua ba đỉnh tam giác theo phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ Cho các dòng điện chạy qua có chiều hình vẽ với các cường độ dòng điện I = 10A, I2 = I3 I1 20A, I3 = 30A Tìm lực tổng hợp F tác dụng lên mét dây dẫn có dòng điện I Biết I1 cách I2 và I3 là r1= 8cm, r2 = 6cm và hai dòng I2và I3 cách 10 cm? Hai dây dẫn thẳng dài vô hạn song song không khí cách khoảng d = 6cm, có các dòng điện I = 1A, I2 = 2A qua Định vị trí nhứng điểm có cảm ứng từ tổng hợp không (4) a Nếu I1, I2 ngược chiều b Nếu I1, I2 cùng chiều LỰC LORENXƠ Bài Bài Bài Bài Bài Một electron bay vào từ trường đều, cảm ứng từ B=1,2T Lúc lọt vào từ trường, vận tốc hạt là v o= 10 m/s và véctơ làm thành với o -12 B góc =30 Tính lực lorentz tác dụng lên electron đó ĐS: 0,96.10 N Một hạt tích điện chuyển động từ trường đều, mặt phẳng quỹ đạo hạt vuông góc với đường sức từ Nếu hạt chuyển động với vận tốc v = 1,8.106 m/s thì lực Lorenxơ tác dụng lên hạt có giá trị f1 = 2.10-6N, hạt chuyển động với vận tốc v2 = 4,5.107m/s thì lực Lorenxơ tác dụng lên hạt có giá trị là bao nhiêu? Hai hạt bay vào từ trường với cùng vận tốc Hạt thứ có khối lượng m 1= 1,66.10-27kg, điện tích q1 = - 1,6.10-19C Hạt thứ hai có khối lượng m2=6,65.10-27kg, điện tích q2 = 3,2.10-19C Bán kính quỹ đạo hạt thứ nhât là R1= 7,5cm thì bán kính quỹ đạo hạt thứ hai là bao nhiêu? Bắn điện tử có điện tích e=1,6.10-19C, khối lượng m = 9,1.10-31 kg với vận tốc v=108m/s vào từ trường có cảm ứng từ B=2.104 T theo phương vuông góc với đường sức từ Hãy tính lực từ tác dụng lên điện từ ĐS 3,2.10-15N Một hạt mang điện bay theo phương nằm ngang với vận tốc v không đổi vào miền không gian đó có từ trường 0,2T thẳng đứng hướng từ trên xuống và điện trường E = 8,08.104V/m nằm ngang có phương vuông góc với phương chuyển động ban đầu hạt Hạt mang điện vào vùng không gian đó mà không bị đổi phương chuyển động Bài Bài Bài Bài Bài Bài Bài Xác định dấu điện tích, chiều điện trường và vân tốc v hạt Người ta khử điện trường và giữ lại từ trường Hạt bị lệch bên trái quĩ đạo và vẽ cung tròn có bán kính R = 42mm Xác định tỷ số q/m hạt Hạt mang điện khối lượng m , điện tích q bắn với vận tốc v vào từ trường B Xác định quĩ đạo hạt góc =( v; B ) có a) b) Bài vo giá trị : a) 00 b)900 (Bỏ qua tác dụng trọng lực lên hạt mang điện.) Thành phần nằm ngang từ trường trái đất 3.10-5T, thành phần thẳng đứng nhỏ Một prôtôn chuyển động theo phương nằm ngang theo chiều từ tây sang đông Độ lớn lực Loren xơ tác dụng lên prôtôn trọng lượng nó Tính vận tốc prôtôn Cho m P=1,67.10-27kg; g=10m/s2 LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN KHUNG DÂY Một khung dây hình chữ nhật diện tích S = 25cm gồm N = 10 vòng nối tiếp có dòng I = 2A qua vòng Khung dây đặt thẳng đứng từ trường có B nằm ngang B = 0,3T Tính mô men lực từ đặt lên khung khi: a B song song với mặt phẳng khung dây b B vuông góc với mp khung c B hợp với hhung dây góc 300 Một khung dây cứng hình chữ nhật có kích thước 2cm x 3cm đặt từ trường Khung có 200 vòng dây Khi cho dòng điện có cường độ 0,2 (A) vào khung thì mômen ngẫu lực từ tác dụng vào khung có giá trị lớn là 24.10 -4 Nm Tính độ lớn cảm ứng từ từ trường mặt phẳng khung dây Khung dây dẫn hình vuông cạnh a = 20 (cm) gồm có 10 vòng dây, dòng điện chạy vòng dây có cường độ I = (A) Khung dây đặt từ trường có cảm ứng từ B = 0,2 (T), mặt phẳng khung dây chứa các đường cảm ứng từ Tính mômen lực từ tác dụng lên khung dây ĐS: 0,16 (Nm) Một khung dây dẫn hình chữ nhật ABCD đặt từ trường có cảm ứng từ B=5.10 -2 (T) Cạnh AB khung dài (cm), cạnh BC dài (cm) Dòng điện khung dây có cường độ I = (A) Giá trị lớn mômen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây có độ lớn là bao nhiêu? ĐS: 3,75.10-4 (Nm) Một dây dẫn gập thành khung dây có dạng tam giác vuông cân MNP Cạnh MN = NP = 10 (cm) Đặt M khung dây vào từ trường B = 10-2 (T) có chiều hình vẽ Cho dòng điện I có cường độ 10 (A) vào khung dây theo chiều MNPM Tính độ lớn lực từ tác dụng vào các cạnh khung dây ĐS: FMN = 10-2 (N), FNP = 10-2 (N), FMP = 1,41.10-2 (N) B Khung dây hình vuông ABCD cạnh a = 4cm có dòng điện I2 = 20A qua ( hình A B P vẽ), dòng điện thẳng I1 = 15A nằm mặt phẳng ABCD cách AD đoạn N –5 2cm Tính lực điện tổng hợp I1 tác dụng lên khung ĐS : F = 8.10 N I I D C (5)