Trường thpt quang Trung – Đà Nẵng Tổ Vật lí A. TÓM tắt lý thuyết từ trường



tải về 170.22 Kb.
trang1/3
Chuyển đổi dữ liệu14.03.2019
Kích170.22 Kb.
  1   2   3

Trường THPT Quang Trung – Đà Nẵng Tổ Vật lí



A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

1. Từ trường.

Xung quanh nam châm và xung quanh dòng điện tồn tại từ trường. Từ trường có tính chất cơ bản là tác dụng lực từ lên nam châm hay lên dòng điện đặt trong nó.

-Vectơ cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường về mặt tác dụng lực từ. Đơn vị cảm ứng từ là Tesla (T).

2. Từ trường của dòng điện trong dây dẫn thẳng, dài đặt trong không khí:

Vectơ cảm ứng từ tại điểm M cách dây dẫn một đoạn r:

- Điểm đặt: Tại điểm M

- Phương: Vuông góc với mặt phẳng (M. I).

- Chiều: Tuân theo quy tắc vặn đinh ốc.

- Độ lớn:



3. Từ trường tại tâm của dòng điện trong khung dây tròn:

Vectơ cảm ứng từ tại tâm khung dây tròn có:



- Điểm đặt: Tại tâm

- Phương: Vuông góc với mặt phẳng vòng dây.

- Chiều: Theo quy tắc vặn đinh ốc (hoặc vào mặt nam S ra bặt bắc N của vòng dây)

Mắt S: dòng điện cùng chiều kim đồng hồ, mặt N: dòng điện ngược chiều kim đồng hồ



- Độ lớn:

R là bán kính của khung dây, N là số vòng dây trong khung, I là cường độ dòng điện trong mỗi vòng.



4. Từ trường của dòng điện trong ống dây:

Vectơ cảm ứng từ tại một điểm trong lòng ống dây

- Điểm đặt: Tại điểm đang xét.

- Phương: Vuông góc với mặt phẳng vòng dây

- Chiều: Vào mặt nam(S) ra mặt bắc (N) của ống dây

- Độ lớn:

n là số vòng dây trên một đơn vị dài của ống.

l chiều dài của ống

N tổng số vòng dây trên ống



5. Nguyên lý chồng chất từ trường:

Xét trường hợp :



a. Khí cùng hướng với :

cùng hướng với , B = B1 + B2

b. Khi ngược hướng với : .

cùng hướng với

c. Khi

hợp với một góc xác định bởi:

d. Khi B1 = B2 hợp với một góc

II. Lực từ tác dụng lên dòng điện – lực lorenxơ

1. Lực từ tác dụng lên dây dẫn có dòng điện:

- Điểm đặt: Tại trung điểm của đoạn MN.

- Phương: Vuông góc với mặt phẳng ()

- Chiều: Xác định theo quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để cho các đường cảm ứng từ hướng vào lòng bàn tay chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa là chiều dòng điện, thì chiều ngón tay cái choãi ra 900 là chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dây.

- Độ lớn: F = BIlsin là góc hợp bởi đoạn dòng điện và vectơ cảm ứng từ.)

2. Lực từ tác dụng lên hai dòng điện thẳng song song:

- Điểm đặt: Trung điểm của đoạn dây

- Chiều: Là lực hút nếu dòng điện cùng chiều, lực đẩy nếu hai dòng điện ngược chiều

- Độ lớn: r là khoảng cách giữa hai dòng điện.

3. Mômen ngẫu lực từ

Mômen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện: M = IBS.sin

Trong đó S là diện tích phần mặt phẳng giới hạn bởi khung, là góc hợp bởi vectơ pháp tuyến của khung và vectơ cảm ứng từ

4. Lực Lorenxơ

- Điểm đặt: Tại điện tích

- Phương: Vuông góc với mặt phẳng ()

- Chiều: Xác định theo quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái duỗi thẳng sao cho cảm ứng từ đâm xuyên vao lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay là chiều của vận tốc, ngón tay cái choãi ra 900 là chiều của lực lorenxơ nếu q >0, và chiều ngược lại nếu q <0

- Độ lớn:

Trong đó q là điện tích của hạt, là góc hợp bởi vectơ vận tốc của hạt và vectơ cảm ứng từ



B. BÀI TẬP TỰ LUẬN

Bài 1: Một đoạn dây dẫn thẳng MN dài 6 (cm) có dòng điện I = 5 (A) đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,5 (T). Lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn F = 7,5.10-2(N). Tính góc hợp bởi dây MN và đường cảm ứng từ.

ĐS: 300

Bài 2: Dòng điện I = 1 (A) chạy trong dây dẫn thẳng dài. Cảm ứng từ tại điểm M cách dây dẫn 10 (cm) có độ lớn bằng bao nhiêu?

ĐS: 2.10-6(T)

Bài 3: Một dòng điện thẳng, dài có cường độ 20 (A), cảm ứng từ tại điểm M cách dòng điện 5 (cm) có độ lớn bằng bao nhiêu?

ĐS: 8.10-5 (T)

Bài 4: Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách nhau 32 (cm) trong không khí, dòng điện chạy trên dây 1 là I1 = 5 (A), dòng điện chạy trên dây 2 là I2 = 1 (A) ngược chiều với I1. 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 5: 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 B = 25.10-4 (T). Tính số vòng dây của ống dây.

ĐS: 497

Bài 6: Khi tăng đồng thời cường độ dòng điện trong cả hai dây dẫn thẳng song song lên 3 lần thì lực từ tác dụng lên một đơn vị dài dây thay đổi như thế nào?

ĐS: 9 lần

Bài 7: Một khung dây cứng hình chữ nhật có kích thước 2 (cm) x 3 (cm) đặt trong từ trường đều. Khung có 200 vòng dây. Khi cho dòng điện có cường độ 0,2 (A) đi vào khung thì mômen ngẫu lực từ tác dụng vào khung có giá trị lớn nhất là 24.10-4 (Nm). Tính độ lớn cảm ứng từ của từ trường .

ĐS: 0,10 (T)

Bài 8: Tính độ tự cảm của một ống dây dài 30cm, đường kính 2cm, có 1000 vòng dây. Cho biết trong khoảng thời gian 0,01s cường độ dòng điện chạy qua ống dây giảm đều đặn từ 1,5A đến 0. Tính suất điện động cảm ứng trong ống dây.

ĐS: L  2,96.10-3H  3.10-3H ; e = 0,45V.

Bài 9: Tính độ tự cảm của cuộn dây biết sau thời gian t = 0,01s, dòng điện trong mạch tăng đều từ 2A đến 2,5A và suất điện động tự cảm là 10V.

ĐS: L = 0,2H.

Bài 10: Một ống dây dài  = 31,4cm có 100 vòng, diện tích mỗi vòng S = 20cm2, có dòng điện I = 2A chạy qua.

a. Tính từ thông qua mỗi vòng dây.

b. Tính suất điện động tự cảm trong cuộn dây khi ngắt dòng điện trong thời gian t=0,1s. Suy ra độ tự cảm của ống dây.

ĐS: a.  = 1,6.10-5 Wb ; b. e = 0,16V ; L = 0,008H.

Bài 11: Hai dây dẫn thẳng song song dài vô hạn đặt cách nhau d = 14cm trong không khí. Dòng điện chạy trong hai dây là I1 = I2 = 1,25A. Xác định vecto cảm ứng từ tại M cách mỗi dây r = 25cm trong trường hợp hai dòng điện:

a. Cùng chiều b. Ngược chiều



ĐS: a.// O1O2, B = 1,92.10-6T; b. O1O2, B = 0,56.10-6T

Bài 12: 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 = 5.10-4T. Tìm I?

ĐS: 0,4A

Bài 13: 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 14: Một hạt mang điện tích q = 3,2.10-19C bay vào từ trường đều, cảm ứng từ B = 0,5T. Lúc lọt vào trong từ trường vận tốc hạt là v = 106m/s và vuông góc với . Tính lực Lorenxo tác dụng lên hạt đó.

ĐS: 1,6.10-13N

Bài 15: Một electron bay vào trong từ trường đều, cảm ứng từ B = 1,2T. Lúc lọt vào từ trường, vận tốc của hạt là v0 = 107m/s và vecto làm thành với một góc = 300. Tính lực Lorenxo tác dụng lên electron đó.

ĐS: 0,96.10-12N

Bài 16: Xác định lực từ trong các trường hợp sau:






Bài 17: Xác định chiều của vector cảm ứng từ và cực của nam châm trong các hình sau:



Bài 18: Một đoạn dây dẫn có chiều dài l = 15cm, đặt trong từ trường có cảm ứng từ B = 2.10-4 T. Góc giữa dây dẫn và cảm ứng từ là 300. Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn I = 10A. Tính lực từ tác dụng vào dây dẫn.

ĐS: F = 1,5.10-4N

Bài 19: 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. BM = 0,25. 10 – 5 T b. rN = 10cm

Bài 20: Một dòng điện có cường độ 5A chạy trong dây dẫn thẳng, dài. Cảm ứng từ tại điểm M có giá trị là B = 4.10-5T. Hỏi điểm M cách dây một khoảng bằng bao nhiêu?

ĐS: 2,5cm

Bài 21: Một vòng dây tròn bán kính 5cm, xung quanh là không khí. Dòng điện trong dây có cường độ là I, gây ra từ trường tại tâm vòng tròn có B = 2,5.10-6 T. Tính cường độ dòng điện chạy trong vòng dây ?

ĐS : 0,2A

Bài 22: Một khung dây tròn bán kính 30cm gồm 10vòng dây. Cường độ dòng điện qua khung là 0,3A. Tính cảm ứng từ tại tâm của khung dây ?

ĐS : 6,28.10-6T

Bài 23: Hai dây dẫn thẳng dài vô hạn d1 ; d2 đặt song song trong không khí cách nhau khoảng 10 cm, có dòng điện cùng chiều I1 = I2 = I = 2,4A đi qua. Tính cảm ứng từ tại:

a.M cách d1 và d2 khoảng r = 5cm.

b. N cách d1 20cm và cách d­2 10cm.

ĐS : a. BM = 0 ; b. BN = 0,72.10 – 5 T
Bài 24: Cho hai dòng điện I1, I2 có chiều như hình vẽ,

có cường độ :I1 = I2 = I = 2A ; các khoảng cách từ M đến hai

dòng điện là a = 2cm ; b = 1cm. Xác định vector cảm ứng từ tại M.
ĐS : 4,22.10-5 T



A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

1. Từ thông

- Xét một đường cong kín ( C ) có diện tích mặt S đặt trong từ trường đều . Dựng vecto pháp tuyến . Gọi α là góc tạo bởi , Từ thông qua mặt S được định nghĩa

Φ = BS cosα

- Đơn vị từ thông là Wb

2. Hiện tượng cảm ứng điện từ

- Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một mạch kín khi từ thông qua mạch đó biến thiên



3. Định luật Len xơ về chiều dòng điện cảm ứng

- Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua mạch kín.



4. Suất điện động cảm ứng

4.1. Định nghĩa

- Suất điện động cảm ứng sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín



4.2. Định luật Farađây

- Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỷ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó

- Công thức : eC =

5. Từ thông riêng của một mạch kín

- Từ thông do từ trường của dòng điện cảm ứng i gây ra gọi là từ thông riêng.



Trong đó:

L: là độ tự cảm của ống dây, chỉ phụ thuộc vào cấu tạo và kích thước của ống dây.

- Độ tự cảm L có đơn vị là Henry kí hiệu là H.

- Độ tự cảm của ống dây

N: số vòng dây

l: chiều dài của ống dây (m)

S: tiết diện của ống (m2)

- Ống dây có lõi thép



: gọi là độ từ thẩm.

6. Hiện tượng tự cảm

6.1. Định nghĩa

- Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch.



6.2. Suất điện động tự cảm

- Phát biểu: Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch.

- Biểu thức: chỉ xét độ lớn thì

6.3. Năng lượng từ trường của ống dây



II. Bài tập

Bài 1. Một vòng dây phẳng giới hạn bởi diện tích S = 5cm2 đặt trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,1T. Mặt phẳng cuộn dây làm thành với véc tơ một góc α = 300. Tính từ thông qua diện tích S.

Bài 2. Một cuộn dây phẳng có 100 vong, bán kính mỗi vòng dây là 0,1m. Cuộn dây đặt trong từ trường đều và mặt phẳng vòng dây vuông góc với các đường cảm ứng từ. Lúc đầu cảm ứng từ của cuộn dây có giá trị 0,2T. Tìm suất điện động cảm ứng trong cuộn dây nếu trong khoảng thời gian 0,1s:

a. cảm ứng từ của từ trường tăng đều đặn gấp đôi

b. cảm ứng từ của từ trường giảm đều đặn đến không

Bài 3. Một mạch kín hình vuông cạnh a = 10cm đặt vuông góc với một từ trường đều có độ lớn thay đổi theo thời gian. Tính tốc độ biến thiên từ trường, biết cường độ dòng điện cảm ứng qua mạch i = 2A và điện trở mạch r = 5Ω.

Bài 4.Một ống dây dài 50cm, có 1000 vòng dây. Diện tích tiết diện của ống dây là 20cm2. Tính độ tự cảm của ống dây

Bài 5 .Trong một mạch điện có độ tự cảm L = 0,6H có dòng điện giảm đều đặn Từ 0,2A đến 0 trong khoảng thời gian 0,2 phút. Tính suất điện động tự cảm trong mạch trong khoảng thời gian có dòng điện I trong mạch

Bài 6 . Tính độ tự cảm của ống dây dài 30cm có đường kính 2cm, có 1500 vòng dây. Cho biết trong khoảng thời gian 0,01s dòng điện chạy qua ống dây giảm đều từ 1,5A đến không, tính suất điện động cảm ứng trong ống dây.

Bài 7. Một ống dây dài 40cm, bán kính 2cm, có 2000 vòng dây. Tính năng lượng từ trường bên trong ống dây khi có dòng điện 2A chạy qua.

Bài 8. Cho một ống dây dài có độ tự cảm L =0,5H, điện trở thuần R = 2Ω. Khi cho dòng điện có cường độ I chạy qua ống dây thì năng lượng từ trường tích lũy trong ống dây là W = 100J. Tính

a. cường độ dòng điện

b. công suất tỏa nhiệt



  1   2   3


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©tieuluan.info 2017
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương