Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn

Các công thức tính từ trường là một trong những kiến thức quan trọng nhất trong chương 4 từ trường, giúp chúng ta hiểu được nguyên lý của các hiện tượng vật lý. Bên cạnh đó góp phần không nhỏ vào giải bài tập, tính toán và thực hành các thí nghiệm liên quan đến chương này.

Trong bài viết này, đầu tiên Chúng Tôi sẽ tổng hợp tất cả các công thức tính từ trường mà chúng ta đã được học. Tiếp theo là những bài tập trắc nghiệm vận dụng các công thức và cuối cùng chúng ta sẽ tìm đến được đáp án và check lời đáp án của mình nhé.

I. Hệ thống công thức tính từ trường

1. Lực từ sẽ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện với công thức là:

với :

F: lực từ tác dụng lên dây dẫn (N)

B: cảm ứng từ (T)

I: cường độ dòng điện (A)

l : chiều dài dây dẫn(m)

2. Từ trường của dòng điện trong các mạch mà chúng có dạng khác nhau:

Từ trường của dòng điện sẽ mang trong dây dẫn thẳng dài:

với:

I: cường độ dòng điện (A)

r: khoảng cách từ M đến dây dẫn(m)

Từ trường của dòng điện trong khung dây tròn:

với:

I: cường độ dòng điện qua mỗi vòng dây (A)

R: bán kính khung dây (m)

N: số vòng dây

Từ trường của dòng điện trong lòng ống dây dài: là từ trường đều

với:

B : cảm ứng từ tại một điểm trong lòng ống dây

I: cường độ dòng điện qua mỗi vòng dây(A)

l : chiều dài ống dây (m)

n: số vòng dây trên 1 mét chiều dài ống dây(vòng/m)

N: số vòng dây trên ống dây(vòng)

Nguyên lí chồng chất từ trường:

3. Tương tác giữa hai dây dẫn song song mang dòng điện:

với:

F :lực tương tác giữa hai dây dẫn mang dòng điện(N)

I: cường độ dòng điện qua dây dẫn(A)

l : chiều dài dây (m)

r: khoảng cách giữa hai dây dẫn(m)

4. Lực Lorenxơ:

với:

q: điện tích hạt tải điện (C)

v: tốc độ chuyển động của hạt tải điện(m/s)

B: cảm ứng từ (T) θ = v B)

Nếu hạt tải điện chuyển động trên quỹ đạo tròn:

với :

m: khối lượng hạt tải điện (kg)

R: bán kính quỹ đạo(m)

5. Momen ngẫu lực từ:

với :

N: số vòng dây của khung dây

I: cường độ dòng điện qua mỗi vòng dây.(A)

B cảm ứng từ (T)

S: diện tích mỗi vòng dây (m2)

II. Trắc nghiệm phần công thức tính từ trường

1. Một dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng và dài. Tại điểm A cách dây 10 (cm) cảm ứng từ do dòng điện gây ra có độ lớn

(T). Cường độ dòng điện chạy trên dây là:

A. 10 (A)

B. 20 (A)

C. 30 (A)

D. 50 (A)

2. Một ống dây dài 50 (cm), cường độ dòng điện chạy qua mỗi vòng dây là 2 (A). cảm ứng từ bên trong ống dây có độ lớn

(T). Số vòng dây của ống dây là:

A. 250

B.320

C.418

D.497

3. Một dây dẫn rất dài căng thẳng, ở giữa dây được uốn thành vòng tròn bán kính R = 6 (cm), tại chỗ chéo nhau dây dẫn được cách điện. Dòng điện chạy trên dây có cường độ 4 (A). Cảm ứng từ tại tâm vòng tròn do dòng điện gây ra có độ lớn là:

4. Một electron bay vào không gian có từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,2 (T) với vận tốc

ban đầu v0 = 2.105 (m/s) vuông góc với B . Lực Lorenxơ tác dụng vào electron có độ lớn là:

5. Khung dây dẫn hình vuông cạnh a = 20 (cm) gồm có 10 vòng dây, dòng điện chạy trong mỗi vòng dây có cường độ I = 2 (A). Khung dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,2 (T), mặt phẳng khung dây chứa các đường cảm ứng từ. Mômen lực từ tác dụng lên khung dây có độ lớn là:

A. 0 (Nm)

B. 0,016 (Nm)

C. 0,16 (Nm)

D. 1,6 (Nm)

III. Đáp án và hướng dẫn giải trắc nghiệm công thức tính từ trường.

1. Chọn: A

Hướng dẫn: Áp dụng công thức tính cảm ứng từ do dòng điện thẳng dài gây ra tại một điểm trong từ trường, cách dòng điện một khoảng r là

2. Chọn: D

Hướng dẫn: Áp dụng công thức B = 4.π.10-7.n.I và N = n.l với n là số vòng dây trên một đơn vị dài, N là số vòng của ống dây

3. Chọn: C

Hướng dẫn:

Cảm ứng từ do dòng điện thẳng gây ra tại tâm O của vòng dây là:

Cảm ứng từ do dòng điện trong vòng dây tròn gây ra tại tâm O của vòng dây là:

Áp dụng quy tắc vặn đinh ốc để xác định chiều của vectơ cảm ứng từ ta thấy hai vectơ B1 và B2 cùng hướng.

Theo nguyên lí chồng chất từ trường, cảm ứng từ tại tâm O là B = B1 + B2 , do hai vectơ B1 và B2 cùng hướng nên B=

4. Chọn: D

Hướng dẫn: Áp dụng công thức f = |q|vB sinα =

5. Chọn: C

Hướng dẫn: Áp dụng công thức M = N.I.B.S

Vậy là chúng ta đã cùng nhau bước qua bài viết tổng hợp tất cả các công thức tính từ trường đã được học vào chương 4 của Vật Lý lớp 11.

Ngoài những câu hỏi và bài tập phía trên, còn rất nhiều bài tập mà chúng ta có thể sử dụng đến những công thức tính từ trường này, vì vậy hãy tham khảo thêm những bài tập trong sách giáo khoa, những tài liệu bài tập và trong cả những bài viết của Chúng Tôi nhé.

Hẹn gặp lại mọi người vào bài viết tiếp theo.