Đang tải... (xem toàn văn)
"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 đễn các ngón tay là chiều của đường sức từ" Độ lớn cảm ứng từ xá[r]
(1)HỆ THỐNG KIẾN THỨC VỀ CHƯƠNG TỪ TRƯỜNG e⃗v ⃗f ⃗ B O R Thầy: Nguyễn Kiếm Anh – THPT An Mỹ - BD - Bài viết này tóm tắt nội dung lý thuyết và phân loại số dạng toán chương từ trường nhằm hỗ trợ các em học sinh việc: - Tự tìm hiểu kiến thức từ trường - Định hướng ôn tập kiến thức đã học - Xác định phương pháp giải các dạng bài tập định lượng TÓM TẮT LÝ THUYẾT CHỦ ĐỀ 1: TỪ TRƯỜNG Tìm hiểu tương tác từ: Những tương tác nào gọi là tương tác từ? Tương tác nam châm với nam châm, dòng điện với nam châm, dòng điện với dòng điện gọi là tương tác từ Lực tương tác các trường hợp trên gọi là lực từ Tìm hiểu khái niệm từ trường: Từ trường tồn đâu? Từ trường tồn xung quanh nam châm dòng điện hay các hạt mang điện chuyển động Tính chất từ trường: Từ trường có tính chất nào? Từ trường tác dụng lực từ lên nam châm, lên dòng điện đặt nó hay hạt điện tích chuyển động nó Cảm ứng từ: - Cảm ứng từ đặc trưng cho từ trường phương diện nào? Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường phương diện tác dụng lực Cảm ứng từ là đại luông véc tơ, kí hiệu ⃗ B - Để xác định phương, chiều cảm ứng từ người ta sử dụng phương pháp nào? Dùng nam châm thử đặt vào từ trường, nam châm thử cân thì: Phương trục nam châm thử là phương cảm ứng từ ⃗ B , chiều cảm ứng từ là chiều từ cực nam sang cực bắc nam châm thử Đường sức từ: - Đường sức từ là gì? Có tính chất nào? * Đường sức từ là đường vẽ từ trường cho hướng tiếp tuyến điểm nào trên ⃗ BM đường đó trùng với hướng véc tơ cảm ứng từ điểm đó * Tính chất đường sức từ : M Các đường sức từ từ trường không cắt (chiều đường sức) Các đường sức từ là đường cong kín Độ mau (dày), thưa các đường sức phản ánh độ lớn, nhỏ cảm ứng từ - Thế nào là từ trường đều? ⃗ Từ trường là từ trường mà cảm ứng từ điểm nhau; B đường sức từ trường là đường thẳng song song, cách - Dạng và chiều đường sức từ xác cách nào? Sử dụng phương pháp từ phổ để xác định dạng đường sức và dùng nam châm thử để xác định chiều đường sức (Hãy trình bày PP từ phổ? ) CHỦ ĐỀ 2: TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC LOẠI MẠCH ĐƠN GIẢN Từ trường dòng điện dây dẫn thẳng dài Các đường sức từ có dạng nào? Các đường sức từ là đường tròn đồng tâm nằm mặt phẳng vuông góc với dây dẫn và có tâm nằm trên dây Điểm đăt, phương và chiều đường sức xác định nào? + Điểm đặt: điểm ta xét + Phương : Tiếp tuyến với đường cảm ứng qua điểm ta xét + Chiều: Tuân theo quy tắc nắm tay phải sau: I r M ⃗ BM (2) "Giơ ngón tay cái bàn tay phải hướng theo chiều dòng điện, khum bốn ngón xung quanh dây dẫn thì chiều từ cổ tay đễn các ngón tay là chiều đường sức từ" Độ lớn cảm ứng từ xác định biểu thức nào? −7 I + Độ lớn: B=2 10 Trong đó r là khoảng cách từ điểm khảo sát đến dây dẫn, I là cường r độ dòng điện dây Từ trường dòng điện khung dây tròn: Các đường sức từ có dạng nào? Các đường sức từ là đường cong khép kín bao quanh dây dẫn Chỉ có đường sức từ qua tâm khung dây là đường thẳng vuông góc với mặt phẳng khung Cảm ứng từ tâm O dòng điện tròn có bán kính R có phương chiều và độ lớn nào? + Hướng(Phương +Chiều): Tuân theo qui tắc nắm tay phải sau: "Khum bàn tay phải theo vòng dây khung cho chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện khung , ngón cái choãi chiều các đường sức từ xuyên qua mặt phẳng dòng điện" + Độ lớn: I I −7 I Đối với khung có vòng dây: B=2 π 10 R −7 I Đối với khung có N vòng dây : B=N π 10 R Từ trường dòng điện ống dây dài: I Các đường sức từ có dạng nào? Đường sức là các đường cong khép kín, phần lòng ống dây là đoạn thẳng song song, cách Cảm ứng từ điểm lòng ống dây có phương chiều và độ lớn nào? + Phương: Trong lòng ống dây là từ trường đều, cảm ứng từ có phương trùng với các đường sức từ + Chiều: - Cực nam ống dây có I chạy cùng chiều kim đồng hồ và các đừơng sức vào - Cực bắc có I chạy ngược chiều kim đồng hố và có ⃗ B −7 + Độ lớn: B=4 π 10 n I N Trong đó n là só vòng dây trên m chiều dài nên ta còn có công thức sau: n= l N: là số vòng dây ; l: là chiều dài ống dây (đơn vị: m) Ghi nhớ : I cùng thì nam, ngược thì Bắc ; ⃗ B vào nam bắc I CHỦ ĐỀ 3: LỰC TỪ Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện + Điểm đặt: Trung điểm đoạn dây có chiều dài l + Phương: Vuông góc với mặt phẳng chứa l và ⃗ B + Chiều : Tuân theo qui tắc bàn tay trái sau: "Xòe bàn tay trái cho các đừong cảm ứng từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay chiều dòng điện, chiều ngón tay cái choãi 900 chiều lực từ ⃗ F " ⃗ ⃗ ⃗ + Độ lớn: f =BIl sin ( B , I ) I là chiều dòng điện Lực (từ) tương tác hai dây dẫn // mang dòng điện Lực tương tác giữ hai dây dẫn // mang dòng điện có điểm đặt, phương, chiều độ lớn nào? + Phương: Nằm mặt phẳng chứa dây và vuông góc với dây + Chiều: O ⃗ B ⃗f Có thể vẽ sau: I ⃗ B ⃗f II11 II2 F F F’F’ (3) - Lực hút hai dòng điện cùng chiều - Lực đẩy hai dòng điện ngược chiều + Độ lớn: I1 I2 l r I I F=2 10− r F=2 10− - Lực tương tác đoạn dây có chiều dài l: - Lực tương tác đoạn dây có chiều dài l= 1m : Lực lo-ren-xơ: ⃗ B ⃗f Lực lorenxơ là gì? ⃗f q>0 Lực lorenxơ là lực từ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động tử trường Lực loren xơ có phương, chiều và độ lớn nào? + Phương: vuông góc với mặt phẳng chứa ⃗v và ⃗ B + Chiều: Tuân theo quy tắc bàn tay trái sau: "Xòe bàn tay trái cho các đường cảm ứng hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều chuyển động hạt mang điện, chiều ngón tay choãi 900 chiều ⃗f đặt lên hạt mang điện dương (+), còn hạt mang điện âm (-) thì chiều ngược lại" B) + Độ lớn: f =|q|Bv sin(⃗v , ⃗ D I C Lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện: a/ Trường hợp đường sức từ nằm mặt phẳng khung dây ⃗ F AD - Lực từ tác dụng vào trung điểm hai cạnh vuông góc với các đường sức (cạnh AD và BC), tạo thành ngẫu lực có tác dụng ⃗ F BC làm cho khung dây quay I - Lực từ tác dụng vào hai cạnh // vớ các đường sức A b/ Trường hợp đường sức từ vuông góc mặt phẳng khung dây ⃗ FCD Các lực tác dụng vào các cạnh khung dây nằm mặt phẳng khung dây, đó vị trí này lực từ không có tác dụng làm D cho khung dây quay I c/ Mô men ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện ⃗ F AD - Trường hợp đường sức từ nằm mặt phẳng khung dây và ⃗ B ⃗ FCB vuông góc với hai cạnh đối diện khung thì ngẫu lực từ gây mô men quay : M =IBS ; S là diện tích khung dây (m2) - Trường hợp đường sức từ không nằm mặt phẳng khung A dây, vị trí véc tơ pháp tuyến ⃗n khung dây hợp với véc tơ ⃗ B ⃗ F AB góc θ thì mô men ngẫu lực là: M =IBS sin θ - Ứng dụng lực từ tác dụng lên khung dây: + Chế tạo động điện chiều + Chế tạo điện kế khung quay PHÂN DẠNG BÀI TẬP Dạng : Xác định cảm ứng từ dòng điện Phương pháp : Vận dụng các kiến thức cảm ứng từ dòng điện các mạch điện đơn giản - Về độ lớn : độ lớn cảm ứng từ −7 I * Dòng điện thẳng dài: B=2 10 r −7 I * Dòng điện tròn: B=N π 10 (Tại tâm O khung dây có N vòng dây) R + B C I B (4) N l - Dựa vào các qui tắc đã học để xác định phương chiều véctơ cảm ứng từ * Ống dây dài: B=4 π 10−7 n I ; n= Dạng 2: Xác định cảm ứng từ tổng hợp Phương pháp: n - Áp dụng nguyên lý chồng chất từ trường ⃗ B =∑ ⃗ Bi i=1 B i vận dụng: - Để xác định độ lớn và phương chiều ⃗ B ta tìm các véc tơ ⃗ * qui tắc hình bình hành qui tắc đa giác để tổng hợp véctơ * định lí cosin để tính độ lớn vectơ tổng Dạng 3: Xác định lực từ Phương pháp: Loại 1/ Lực từ tác dụng lên đoạn dây l mang dòng điện + Điểm đặt: Trung điểm đoạn l B , ⃗I ) + Độ lớn: f =BIl sin ( ⃗ B) + Phương: vuông góc với mặt phẳng (l , ⃗ + Chiều: theo qui tắc bàn tay trái + Đơn vị: N Chú ý : Cần rèn luyện vẽ hình xác định đúng quan hệ dòng điện I, cảm ứng từ ⃗ B và lực từ ⃗f Loại 2/ Lực lo-ren-xơ + Bản chất : Là lực từ tác dụng vào hạt mang điện chuyển động từ trường B) + Độ lớn : f =qBv sin( ⃗v , ⃗ eB , ⃗v ) + Phương: vuông góc với mặt phẳng ( ⃗ + Chiều: Theo qui tắc bàn tay trái Chú ý: - Một hạt mang điện chuyển động với vận tốc ⃗v vuông góc với ⃗ B thì lực lorenxơ đóng vai trò là lực hướng tâm làm cho hạt chuyển động B ⃗ trên quỹ đạo tròn bán kính R O v2 - Công thức lực hướng tâm : F ht =m R Loại 3/ Lực tương tác từ hai dòng điện thẳng dài, song song Loại 4/ Mô men lực tác dụng vào khung dây mang dòng điện PP: Vận dụng các kiến thức đã nói trên để giải bài toán theo yêu cầu đề CHÚC CÁC EM THÀNH CÔNG ⃗v ⃗f =⃗ F ht R (5)