Chuyên đề 1: TỪ TRƯỜNG- CẢM ỨNG TỪ.
1/ Từ trường:
_Là dạng vật chất tồn tại xung quanh nam châm hoặc dòng điện hay nói chính xác hơn là xung quanh một
điện tích chuyển động.
_Đường sức từ là đường cong có hướng được vẽ trong từ trường sao cho vectơ cảm ứng từ tại bất kì điểm
nào trên đường cong cũng có phương tiếp tuyến với đường cong và có chiều trùng với chiều của đường cong tại
điểm xét.
_Từ trường đều : vectơ cảm ứng từ bằng nhau tại mọi điểm. Các đường sức từ là những đường thẳng song
song cách đều nhau.
Theo đònh nghóa thì công thức tính độ lớn của cảm ứng từ như sau:
. .sin
F
B
I l
α
=
Với :
( )
·
; .B I l
α
=
r
r
F: lực từ tác dụng lên dây dẫn(N)
I: cường độ dòng điện (A)
l: chiều dài dây dẫn (m)
.I l
r
B: cảm ứng từ (T)
I: cường độ dòng điện (A)
r: khoảng cách giữa dây dẫn và điểm xét (m)
_Quy ước: ⊕ chiều từ ngoài vào trong.
chiều từ trong ra ngoài.
3/ Từ trường của dòng điện trong dây dẫn tròn :
_Đường sức là những đường cong đi qua mặt phẳng vòng dây, đường sức đi qua tâm của khung dây là
đường thẳng.
Chiều được xác đònh theo quy tắc nắm bàn tay phải: bàn tay phải nắm vòng dây theo chiều dòng điện,
chiều của ngón cái chỉ chiều của đường sức từ xuyên qua mặt phẳng vòng dây.
Hoặc dùng quy tắc cái đinh ốc 2: “Đặt cái đinh ốùc dọc theo một trục vuông góc với vòng dây. Quay cái
đinh ốc theo chiều dòng điện, chiều tiến của cái đinh ốc chỉ chiều của đường sức từ xuyên qua mặt phẳng
vòng dây”
_Vectơ cảm ứng từ
B
r
tại tâm vòng dây:
• Điểm đặt : tại tâm vòng dây.
• Phương: vuông góc với mặt phẳng vòng dây.
• Chiều : xác đònh theo quy tắc nắm bàn tay phải (hoặc cái đinh ốc 2).
• Độ lớn:
R
I
B ..
7
102
−
=
π
hoặc
r
bên trong ống dây:
• Điểm đặt: tại điểm xét.
• Phương : trùng với trục ống dây.
• Chiều: xác đònh theo quy tắc nắm bàn tay phải.
• Độ lớn:
I
l
N
nIB
77
104104
−−
==
...
ππ
n: số vòng dây trên 1m chiều dài của ống dây.
N: số vòng của ống dây.
l: chiều dài của ống dây (m)
5/ Nguyên lí chồng chất từ trường:
n
BBBB
rrrr
+++=
...
21
Chú ý:Công thức chồng chất từ trường đang được thực hiện dưới dạng vec tơ.
*các trường hợp đặc biệt khi tiến hành tính độ lớn từ trường :
12
12 1 2
B B B= −
c)
1
B
uur
⊥
2
B
uur
⇒
2 2
12 1 2
B B B= +
d)
·
( )
1 2
.B B
uur uur
=
α
⇒
2 2
12 1 2 1 2
2. . .cosB B B B B
α
= + +
A.BÀI TẬP TỰ LUẬN
Bài 1 : Dây dẫn thẳng dài vô hạn đặt trong không khí , có dòng điện I = 0,5 A .
= 6 cm .
c) P cách D
1
: R
1
= 15 cm cách D
2
: R
2
= 5 cm .
ĐS : a) B = 0 ; b) 5.10
-5
/ 6 T .
Bài 3 : Cuộn dây tròn gồm 100 vòng dây đặt trong không khí . Cảm ứng từ ở tâm vòng dây là 6,28.10
-6
T . Tìm
dòng điện qua cuộn dây , biết bán kính vòng dây R = 5 cm .
ĐS : I = 5 mA .
Bài 4 :Ống dây dài 20 cm , có 1000 vòng , đặt trong không khí . Cho dòng điện I = 0,5 A đi qua . Tìm cảm ứng từ
trong ống dây .
ĐS : B = 3,14.10
-3
T
Bài 5 : Hai vòng dây tròn , bán kính R = 10 cm có tâm trùng nhau và đặt vuông góc nhau . Cường độ dòng điện
trong 2 vòng dây : I
1
= I
2
= I = 1 A . Tìm vecto cảm ứng từ B tại tâm hai vòng dây .
C
1
: R
1
= 6cm cách D
2
: R
2
= 6 cm.
b)Xác đònh vò trí tại đó cảm ứng từ bằng 0.
ĐS :
Bài 7 : Cho ba dây dẫn thẳng dài đặt song song với nhau và có chiều như hình vẽ
(ba dây đặt các đều nhau một đoạn a=10cm). Cho
1 2 3
I I I 2A.= = =
Xác đònh vò trí tại đó cảm ứng từ tổng hợp tại một điểm trên dây có dòng điện I
1
.
ĐS :
Bài 8: Cho dây dẫn thẳng dài vơ hạn,cường độ dòng điện chạy trong dây là I=5A.
Mơi trường ngồi là khơng khí.
a)Xác định vecto cảm ứng từ B tại điểm M cách dây một khoảng 3cm.
b)Tìm quỹ tích điểm N biết cảm ứng từ tại N là B’=10
-5
T.
ĐS:B=5.10
-5
T;Mặt trụ có R=10cm.
Bài 9: Hai dòng điện thẳng dài vơ hạn đặt song song trong khơng khí và cách nhau một khoảng d=100cm.Dòng
điện chạy trong hai dây dẫn chạy cùng chiều và cùng cường độ I=2A.Xác định cảm ứng từ
B
= 5
(A), dòng điện chạy trên dây 2 là I
2
= 1 (A) ngược chiều với I
1
. Điểm M nằm trong mặt phẳng của hai dây và cách
đều hai dây. Tính cảm ứng từ tại M.
ĐS: 7,5.10
-6
(T)
Bài 11: Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách nhau 32 (cm) trong khơng khí, dòng điện chạy trên dây 1 là I
1
= 5
(A), dòng điện chạy trên dây 2 là I
2
= 1 (A) ngược chiều với I
1
. Điểm M nằm trong mặt phẳng của 2 dòng điện
ngồi khoảng hai dòng điện và cách dòng điện I
1
8(cm). Tính cảm ứng từ tại M.
ĐS: 1,2.10
-5
(T)
Bài 12: Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách nhau cách nhau 40 (cm). Trong hai dây có hai dòng điện cùng
cường độ I
1
= I
2
= 100 (A), cùng chiều chạy qua. Cảm ứng từ do hệ hai dòng điện gây ra tại điểm M nằm trong mặt
1
I
2
I
3
C
T
H
E
P
H
Y
S
I
C
S
I
Bài 17: Hai dòng điện có cường độ I
1
= 6 (A) và I
2
= 9 (A) chạy trong hai dây dẫn thẳng, dài song song cách nhau
10 (cm) trong chân không I
1
ngược chiều I
2
. Tính cảm ứng từ do hệ hai dòng điện gây ra tại điểm M cách I
1
6 (cm)
và cách I
Bài 23: Một dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng, dài. Tại điểm A cách dây 10 (cm) cảm ứng từ do dòng điện gây
ra có độ lớn 2.10
-5
(T). Tính cường độ dòng điện chạy trên dây.
ĐS: 10 (A)
Bài 24: Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách nhau 32 (cm) trong không khí, cường độ dòng điện chạy trên dây 1
là I
1
= 5 (A), cường độ dòng điện chạy trên dây 2 là I
2
. Điểm M nằm trong mặt phẳng 2 dòng điện, ngoài khoảng 2
dòng điện và cách dòng I
2
8 (cm).Để cảm ứng từ tại M bằng không thì dòng điện I
2
co chiều và độ lớn như thế nào?
ĐS: cường độ I
2
= 1 (A) và ngược chiều với I
1
Bài 25: Một khung dây tròn bán kính R = 10 (cm), gồm 50 vòng dây có dòng điện 10 (A) chạy qua, đặt trong
không khí. Tính độ lớn cảm ứng từ tại tâm khung dây.
ĐS: B = 6,28.10
-3
(T).
Bài 26: Dòng điện thẳng dài vô hạn có cường độ I = 0,5A đặt trong không khí.
a. Tính cảm ứng từ tại M cách dòng điện 4cm.
b. Cảm ứng từ tại N bằng 10
-6
T. Tính khoảng cách từ N đến dòng điện.
-6
T
Bài 29: Hai dây dẫn thẳng song song dài vô hạn đặt cách nhau d = 8cm trong không khí. Dòng điện chạy trong hai
dây là I
1
= 10A, I
2
= 20A và ngược chiều nhau. Tìm cảm ứng từ tại điểm
a. O cách mỗi dây 4cm
b. M cách mỗi dây 5cm
ĐS: a. 15.10
-5
T; b. 9,9.10
-5
T
Bài 30: Cuộn dây tròn bán kính R = 5cm (gồm N = 100 vòng dây quấn nối tiếp cách điện với nhau) đặt trong
không khí có dòng điện I qua mỗi vòng dây, từ trường ở tâm vòng dây là B = 5.10
-4
T. Tìm I?
ĐS: 0,4A
Bài 31: Một dây thẳng chiều dài 18,84cm được bọc bằng một lớp cách điện mỏng và quấn thành một cuộn dây
tròn. Cho dòng điện có cường độ I = 0,4A đi qua vòng dây. Tính cảm ứng từ trong vòng dây.
ĐS: 0,84.10
-5
T
Bài 32: Một ống dây thẳng chiều dài 20cm, đường kính 2cm. Một dây dẫn có vỏ bọc cách điện dài 300cm được
quấn đều theo chiều dài ống. Ong dây không có lõi và đặt trong không khí. Cường độ dòng điện đi qua dây dẫn là
0,5A. Tìm cảm ứng từ trong ống dây.
ĐS: 0,015T
C
B D l
I U R
d
ρ
π
−
= =
=4,4V.
Bài 36: Một dòng điện cường độ I = 0,5A đặt trong không khí
a. Tính cảm ứng từ tại điểm M cách dòng điện 4cm.
b. Cảm ứng từ tại N bằng 10-6 T. Tính khoảng cách từ N đến dòng điện.
ĐS: a. B
M
= 0,25. 10
– 5
T ;b. r
N
= 10cm
Bài 37: Một dòng điện có cường độ 5A chạy trong dây dẫn thẳng, dài. Cảm ứng từ tại điểm M có giá trị là B =
4.10
-5
T. Hỏi điểm M cách dây một khoảng bằng bao nhiêu?
ĐS: 2,5cm
Bài 38: Một dây dẫn thẳng dài xuyên qua và vuông góc với mặt phẳng hình vẽ
tại điểm O. Cho dòng điện I = 6A có chiều như hình vẽ. Xác định vecto cảm ứng
từ tại các 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
-5
T ; b 2,4. 10
Bài 43: Một ống dây có dòng điện I = 20 A chạy qua tạo ra trong lòng ống dây một từ trường đều có cảm ứng từ
B = 2,4 .10
-3
T . Số vòng dây quấn trên mỗi mét chiều dài của ống dây là bao nhiêu ?
ĐS : 95,94 vòng
Bài 44: Một ống dây có dòng điện I = 25 A chạy qua . Biết cứ mỗi mét chiều dài của ống dây được quấn 1800
vòng . Độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống dây là bao nhiêu?
ĐS: B = 5,65 . 10
-2
T
Bài 45: Một ống dây thẳng dài có 1200 vòng dây, cảm ứng từ bên trong ống dây là B = 7,5.10
-3
T. Tính cường độ
dòng điện qua ống dây. ho biết ống dây có chiều dài 20cm.
ĐS :0,9947A
Bài 46: Một dây dẫn có đường kính tiết diện d = 0,5 cm, bọc bằng một lớp cách điện mỏng và quấn thành một
ống dây các vòng của ống dây được quấn sát nhau. Cho dòng điện I = 0,4 A đi qua ống dây. Tính cảm ứng từ
trong ống dây.
ĐS : B = 1 .10
-4
T
Bài 47: Tìm cảm ứng từ trường :
a. Ở tâm O một vòng dây dẫn tròn có dòng điện I = 0,2 A chạy qua. Vòng dây có bán kính r = 5 cm đặt
trong không khí.
b. Ở trong lòng một ống dây hình trụ có chiều dài l = 62,8cm. Xung quanh quấn 1000 vòng dây dẫn, có
dòng điện một chiều I = 0,2A chạy qua. Lõi sắt trong lòng ống có độ từ thẩm gấp 3000 lần độ từ thẩm của chân
không.
ĐS : a. 2,512.10
-6
T ; b.1,2T