Giải Vật Lý 11 Bài 21. Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt
§21. TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG CÁC DÂY DẪN CÓ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG Từ trường của dây diện chạy trong dãy dẫn thẳng dài Vectơ cảm ứng từ B tại điếm M gày ra bới (lòng điện có cường độ I chạy trong dây dần thẳng dài: Có điếm đặt tại M Có phương vuông góc với mặt phẳng tạo bởi M và dây dần Có chiều tuân theo quy tắc nắm tay phải Có độ lớn: B = 2.10’7. 1 . r Với r là khoảng cách từ dây dần đến M, tính bằng đơn vị mét (m). Tù' trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn Cảm ứng tu B tại tâm o gây ra bởi dòng điện có cường độ chạy trong Hình 21.2 dây dẫn uốn thành vòng tròn. Có điểm đặt tại o. Phương vuông góc với mặt phẳng chứa dòng điện. Có chiều đi vào mặt Nam đi ra mặt Bắc của vòng tròn ấy. Có độ lớn: B = 2n.l0-7. — r Từ trường của dòng điện chạy trong Ống dây dẫn hình trụ ’.N.I l Từ trường trong ống dây là đều, cảm ứng từ trong lòng ông dây được tính theo công thức: B - 471.10 Trong dó: N là số vòng dây, l là độ dài hình trụ. N “ = n gọi là số vòng dây quấn trên một dơn vị dài của lõi. > B = 471.10 'ni B. CAÂU HOÚI VAĂN DUỈNG Dòng diện Hình 21.3 Cl. Xác định chiều dòng điện trên hình 21.3. Hướng dẫn Dùng quy tắc khum bàn tay phải ta xác định được chiều dòng điện từ phải sang trái. Hướng dẫn Vận dụng quy tắc “vào Nam ra Bắc” và “nắm bàn tay phải” ta thây C2. Đựa vào quy tắc “vào Nam ra Bắc”, nghiệm lại rằng, chiều các đường sức từ của óng dâ}' điện hình trụ cũng được xác định bằng quy tắc nắm bàn tay phải. cả hai cách làm dẫn đến một kết quả như nhau. C3. Trên hình 21.4 là hai dòng điện cùng chiều và có cùng cường độ. Tìm một điểm trên đoạn O1O2 tại đó cảm ứng từ tổng hợp bằng 0 . Hướng dẫn Vì các dòng điện có cùng cường độ nên theo tính châ't đối xứng, điểm có cam ứng từ bằng 0 là trung điếm của O1O2. c. CÂU HỎI - BÀI TẬP Cảm ứng từ trong từ trường của dòng điện phụ thuộc vào những yếu tố nào? Hướng dần Cảm ứng từ trong từ trường của dòng điện phụ thuộc vào cường độ dòng điện gây ra từ trường, dạng hình học của dây dẫn, vị trí của diêm khảo sát và môi trường xung quanh dòng điện. Độ lớn của cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường của dòng điện thẳng dài thay đổi thế nào khi điểm ây dịch chuyến: song song với dây? vuông góc với dây? theo một đường sức từ xung quanh dây? • Hướng dẫn Độ lớn của cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường của dòng điện thẳng dài không thay đổi khi điểm ấy dịch chuyến song song với dây. B = 2.1 ÍT' I , khi r không đổi thì B cũng không đổi. r Độ lớn của cãm ứng từ tại một diem trong từ trường của dòng điện thẳng dài sẽ tăng nếu điểm ấy dịch chuyển lại gần dây dẫn và giảm nếu dịch chuyển ra xa dây dẫn khi điểm ấy dịch chuyến vuông góc với dây. B = 2.10’7 I , khi r tăng thì B giảm và ngược lại. r Độ lớn của cảm ứng từ tại một điếm trong từ trường của dòng điện thẳng dài không thay đổi khi điểm ấy dịch chuyển theo một đường sức từ xung quanh dây. B = 2.10-7 1 , khi r không đổi thì B cũng không đới. Nhưng ở r đây phương của vectơ cảm ứng từ luôn thay đổi. Phát biểu nào dưới đây là đúng? Độ lớn của cảm ứng từ tâm một dòng điện tròn: tỉ lệ với cường độ dòng điện tỉ lệ với chiều dài đường tròn c. tỉ lệ với diện tích hình tròn D. tỉ lệ nghịch với diện tích hình tròn. Hướng dẫn Phát biểu A đúng. Phát biểu nào dưới đây là đúng? A. luôn bằng 0 c. là đồng đều Cảm ứng từ trong lòng ốhg dây điện hình trụ dài: B. tỉ lệ với chiều dài ông dây D. tỉ lệ với tiết diện ống dây. Hưởng dân Phát biểu c đúng. 5. So sánh cảm ứng từ bên trong hai ông dầy điện sau: Ống 1 5 A 5000 vòng Dài 2 m Ống 2 2 A 10000 vòng Dài 1,5 m Hưởng dẫn Ta có: B = 4k10 7 ni = 4ti10 7y-I. Ống 1: Bi = 4ti107^^ .5 = 5n.lO’3T. 2 ống 2: B2 = 4ti10-7 100°0 .2 = 5,3.71.10’3T. 1)5 Vậy cảm ứng từ bên trong ống dây điện 2 lớn hơn. Hai dòng điện đồng phẳng: dòng thứ nhất thẳng dài, 11 = 2A; dòng thứ hai hình tròn, tâm 02 cách dòng thứ nhất 40cm, bán kính R2 i 20cm, I2 = 2A. Xác định từ cảm tại 02. Hướng dẫn VỊ trí tương đốì của hai dây dẫn và chiều dòng điện của chúng được biểu diễn bằng hai trường hợp như hình 21.5. Độ lớn cảm ứng từ do các dòng điện 11 và I2 tạo tại 02 là: Bl = 2.10-7— = 2.10-7——- = 10-6T r 0,4 ĩ 9 b2 = 27I-1° R = 2*-10~7y^ = 6’28-10_6t Hỉnh 21.5a: B = B| + B2 = 7,28.10 fiT. Vectơ câm ứng từ hướng tư trước ra sau trang giấy. Hỉnh 2l.5b: B = Bọ - Bị = 5,28.10 6T. Vectơ cảm ưng hường từ trước ra sau trang giây. Hai (lòng điện L = BA. 1-2 = 2A. chạy trong hai dây dẫn tháng dài, song song cách nhau 50cm theo cùng một chiều. Xác dinh những diem tại dó B = (j. Hướng dẩn I, I2 '1 M B1 Hình 21.6 ra tại M là: 1,5 (1) (2) Gọi M là diêm có cam ứng từ tổng ©•“- hợp bằng không. BXI - BIX, I- B,XI : Ó(với B|M , B,XI là vectơ cam ứng tu do I], 1-2 gây nên tại M) Vậy, cám ling tu do các dòng điện ỉ| và 1-2 gáy B|M = 2.10 • 1 và B.M = 2.10 7 1 ’ì C Ta có: BM =BIM+B,m =Õ => Bim = ẽ?M 2.10 7-J- = 2.10-?1“ > r' = J' = r, r2 r2 ỉ2 Theo dề bài ta lại có: 1’1 + r2 = 50cm Từ (1) và (2) suy ra: 1’1 - BOcm, 1'2 = 20cm. Vậy những diêm nằm trẽn đường thẳng song song với 11, 12 và cách 1-2 một khoảng 20cm là những diem có B = 0.