Hƣớng dẫn giả
2.2.7. Từ trường Cảm ứng từ Năng lượng từ trường
Bài 1: Đƣa một nam châm mạnh lại gần ống phóng điện tử của máy thu hình thì hình ảnh trên màn hình bị nhiễu. Giải thích vì sao?
Bài 2: Xung quanh nam châm và xung quanh dòng điện có từ tƣờng, vậy phải chăng có 2 loại từ trƣờng: từ trƣờng của nam châm và từ trƣờng của dòng điện?
Bài 3: Có nam châm một cực, ba cực, bốn cực… không?
Bài 4: Cho một nam châm hình chữ U, một khung dây, lực kế, ăcquy, ampe kế, các giá đỡ, đồng hồ đo điện đa năng. Hãy đo độ lớn cảm ứng từ trong lòng nam châm.
Bài 5: Cho 3 dòng điện thẳng song song, vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, đi qua ba đỉnh A, B, C của một tam giác đều. Hãy xác định cảm ứng từ tại tâm O của tam giác khi cả 3 dòng điện đều hƣớng ra phía sau mặt phẳng hình vẽ.
43
A
B
Bài 6: Đặt kim nam châm gần đầu 1 ống dây, thấy kim nam châm định hƣớng nhƣ hình 2.3. Hãy cho biết cực nào là cực dƣơng, cực âm của nguồn điện.
Hình 2.3
Bài 7: Một lõi sắt gồm 2 thanh A và B nối với nhau bằng thanh sắt thứ 3. Ngƣời ta quấn dây trên 2 thanh A và B để tạo ra nam châm hình chữ U. Hỏi khi đó phải quấn dây theo chiều nào trên 2 thanh sắt?
Hình 2.4
Bài 8: Acquy đã bị mất dấu đầu dƣơng, âm. Ngoài cách dựa vào chiều quay của kim vôn kế để xác định thì còn cách nào để xác định các cực của acquy?
Bài 9: Bỏ miếng thép đã đƣợc nhiễm từ vào lọ axit clohiđric (dung dịch HCl) thì nó bị hoà tan. Hỏi năng lƣợng từ của miếng thép biến đi đâu?
Hƣớng dẫn giải
Bài 1: Trong ống phóng điện tử có sử dụng tia catot (là dòng các electron do catot phát ra và bay vào chân không) đƣợc điều chỉnh đi đến màn huỳnh quang tạo nên hình ảnh trên máy thu hình.
Vì vậy khi đƣa nam châm mạnh lại gần, do tác dụng của từ trƣờng nam châm dòng các electron bị lệch hƣớng gây nên hiện tƣợng nhiễu.
Bài 2: Về bản chất từ trƣờng xuất hiện xung quanh điện tích chuyển động.
Dòng điện là dòng dịch chuyển có hƣớng của các điện tích tạo thành nên có từ trƣờng. Trong nam châm tồn tại dòng điện phân tử nên cũng có từ trƣờng.
Bài 3: Ngƣời ta có thể chế tạo ra nam châm có số cực nhiều hơn 2. Tuy nhiên số cực của nam châm bao giờ cũng là một số chẵn, không có nam châm có số cực là số lẻ.
44
Bài 4: Từ trƣờng giữa 2 nhánh nam châm là từ trƣờng đều. Muốn đo B ta có thể dùng công thức sin F B Il . Do đó ta có thể dùng lực kế để đo lực từ, ampe kế đo cƣờng độ dòng điện và thƣớc để đo chiều đoạn dây, để đơn giản ta đặt dây dẫn vuông góc với cảm ứng từ B để α = 900
.
- Ta có thể treo khung dây vào một đầu lực kế, một đầu dây của khung đƣợc nối với acquy, đầu còn lại mắc nối tiếp với ampe kế và nối với cực kia của acquy (hay biến thế nguồn), đặt sao cho cạnh dƣới của khung nằm ngang và vừa lọt vào vùng không gian giữa 2 nhánh nam châm chữ U. Nam châm đặt sao cho B nằm trong mặt phẳng nằm ngang và vuông góc với cạnh khung.
- Quan sát ghi nhận số chỉ của lực kế F1. Bật công tắc ắcquy cho dòng điện qua khung, quan sát ghi nhận số chỉ của lực kế F2. Suy ra lực từ F = F1- F2. Ghi nhận số chỉ ampe kế, đo chiều dài cạnh dƣới của khung. Tính B F
Il
.
- Thay đổi dòng điện qua khung bằng cách điều chỉnh hiệu điện thế của biến thế nguồn, đo lại các giá trị I, và F. Tính lại giá trị B. Thực hiện 3 lần để lấy giá trị trung bình. Cách này phải dùng lực kế nhạy. Chú ý tới dòng điện qua khung quá lớn có thể làm đoản mạch. Với khung dây phòng thí nghiệm có thể sử dụng với hiệu điện thế cỡ 9V.
45
Hình 2.5. Biểu diễn vecto cảm ứng từ B gây bởi 3 dòng điện thẳng đi qua 3 đỉnh của tam giác đều
Dựa vào quy tắc nắm tay phải của dòng điện thẳng xác định cảm ứng từ B1, B2,
B3 tại O
Theo nguyên lý chồng chất từ trƣờng, ta có: Cảm ứng từ tại O: B= B1+B2 +B3
Độ lớn B1 =B2=B3= 2.10-7 I
OA
Các góc hợp bởi B1, B2, B3 bằng nhau và bằng 1200 B= B1+B2 +B3= 0
Bài 6: Theo hình vẽ 2.3, bên phải ống dây là cực Nam. Theo quy tắc nắm tay phải thì dòng điện có chiều từ B đến A. Vậy A là cực (-) , B là cực (+).
Bài 7: Cách 1: Theo quy tắc nắm tay phải, muốn tạo đƣợc nam châm có 2 cực khác nhau phải quấn dây theo chiều ngƣợc nhau nhƣ hình 2.6a.
Cách 2: Quấn dây trên một lõi sắt nhiều vòng, nhiều lớp theo một chiều, Giữa các lớp phết thêm lớp vecni cách điện. Cho hai đầu dây nối với hai cực của nguồn. Chiều dòng điện trong mạch ngoài từ cực dƣơng sang cực âm của nguồn. Dùng quy tắc nắm tay phải suy ra chiều vectơ cảm ứng từ và suy ra đâu là cực Nam, cực Bắc. Nối 2 thanh sắt khác vào 2 bên đầu thanh sắt đã quấn
B1 O B3
B2
A I1
B I2
46 dây tạo nam châm chữ U. Đầu đƣợc nối với đầu nam là cực nam của nam châm chữ U (hình 2.6b).
Hình 2.6
Bài 8: Dựa vào tác dụng từ của dòng điện: Dùng một ống dây đấu với ắcquy, đặt sát kim nam châm vào xem cực nào bị hút và dựa vào qui tắc đinh ốc xác định. Lƣu ý: khi mắc thành mạch điện nên mắc thêm 1 khóa K và 1 điện trở tránh ắcquy có điện áp lớn gây nguy hiểm.
Bài 9: Biến thành nội năng của dung dịch.