Tài liệu hướng dẫn ôn thi, bồi dưỡng Vật Lý 11, Ban Cơ bản - Chuyên đề 2: Từ trường - Cảm ứng điện từ

CHUYÊN ĐỀ 2. TỪ TRƯỜNG - CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ KIẾN THỨC CẦN NHỚ Định nghĩa từ trường(SGK 120) Hướng từ trường tại 1 điểm: Nam->Bắc của kim nam châm Dòng điện gây ra từ trường xung quanh nó: Dòng điện chạy trong 2 dây dẫn song song có cùng chiều tác dụng lực đẩy, ngược chiều tác dụng lực (hút) Định nghĩa đường sức từ(SGK- 121) Một số kí hiệu và quy ước: Lực tác dụng về phía sau mặt phẳng hình vẽ: . Lực tác dụng về phía trước mặt phẳng hình vẽ: Mặt nam: Nhìn vào dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ Các đường sức từ a/ Dòng điện thẳng: Là các đường tròn đồng tâm nằm trên mặt phẳng vuông góc với dòng điện Chiều: Quy tắc nắm tay phải(ngón cái dọc theo dây dẫn và chỉ chiều dòng điện, các ngón kia khum lại cho ta chiều các đường sức từ) b/ Dòng điện tròn: Đường sức đi vào mặt nam đi ra mặt bắc Lực từ, cảm ứng từ a/ Lực từ: Phương: Vuông góc với véc tơ B và véc tơ l Chiều: Quy tắc bàn tay trái Độ lớn: F=I.l.B. sin với =(véc tơ B, véc tơ l theo chiều dòng điện) b/ Cảm ứng từ tại 1 điểm: - Kí hiệu: B - ĐỘ lớn: B = Đặc biệt: Dây dẫn thẳng: B = 2.10-7.(cos+ Cos) B = 2.10-7.(Dòng điện dài vô hạn) Dây dẫn uốn thành vòng tròn: B=2.10-7.N..(r: Bán kính ) Ống dây dẫn hình trụ: B= 4.10-7.I.n (n=Tổng số vòng dây), chiều đst theo qt nắm tay phải Nhiều dòng điện: Theo nguyên lí véctơ Lực lorenxơ: =(Véc tơ B và l) - Phương vuông góc với véc tơ B và véc tơ v - Chiều: Quy tắc bàn tay trái - Độ lớn: f =v.B.sin (=(véc tơ B và véctơ v)) - Quỹ đạo chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều là đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với từ trường: R= - Chu kì của chuyển động tròn đều: T = =2 9. Định nghĩa, kí hiệu, đơn vị của từ thông: SGK-142 =B.S.Cos(=(véc tơ pháp tuyến của vòng dây,véc tơ B) ) Chiều dòng điện trong mạch kín sao cho từ trường cảm ứng có chiều (dòng điện xuất hiện khi từ thông biến thiên) chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua nó: Từ trường cảm ứng ngược với từ trường ban đầu khi từ thông tăng 10. Suất điện động cảm ứng: ec =- 11. Từ thông riêng của mạch kín: =L.i (i dòng điện trong mạch kín) Suất điện động tự cảm: etc =-L Năng lượng từ trường của ống dây: W=Li2 Lực hướng tâm: f = B. BÀI TẬP DẠNG 1. Xác định cảm ứng từ A/ PHƯƠNG PHÁP - Quy đổi về đại lượng cơ bản - Sử dụng công thức về cảm ứng từ B - Dùng nguyên lý chồng chất để xác định từ trường tổng hợp - Cộng, trừ véc tơ - Xác định phương, chiều, vẽ cảm ứng từ thành phần -> Véc tơ cảm ứng từ tổng hợp B/ VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP GIAO Ví dụ 1 a/ Dòng điện thẳng có cường độ 5A đặt trong không khí. Tính cảm ứng từ tại điểm M nằm cách dòng điện 2cm b/ Tại điểm N trong không gian có cảm ứng từ 10-6T. Tìm khoảng cách từ N đến dây dẫn nói trên Giải: Đổi về đơn vị cơ bản: r=2cm=10-2m a/ Áp dụng công thức tính cảm ứng từ trong dây dẫn dài vô hạn, ta có: BM = 2.10-7.=.....=5.10-5T b/ Áp dụng công thức trên ta có: BN = 2.10-7. => r=........=1m Ví dụ 2. Dây dẫn thẳng dài vô hạn, cường độ 3A. Xác định cảm ứng từ tại điểm K cách dây 3cm. Xác định cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài vô hạn đã gây ra tại điểm K cách dây 0,3m từ trường 2.10-5T Ví dụ 3. Cho dòng điện cường độ A chạy trong khung dây hình vuông cạnh a=20cm đặt trong không khí. Xác định véc tơ cảm ứng tại tâm hình vuông này ? Hướng dẫn: Sử dụng quy tắc vặn nút trai Xác định điểm đặt: Tâm O(giao điểm 2 đường chéo) Phương: Vuông góc mặt phẳng chứa hình vuông Chiều: Hướng ra sau(quy tắc nắm tay phải) Độ lớn: B o Gọi B1,...B4 là 4 véc tơ cảm ứng từ do 4 dòng điện gây ra tại tâm O B= B1 + ...B4=4B1 Tính B1: B1 = 2.10-7.(cos+ Cos)=........... B=4B1=..... Ví dụ 3. Hai dòng điện cường độ 3A, 2A chạy cùng chiều trong 2 dây dẫn song song và cách nhau 50cm. Xác định véc tơ cảm ứng tại: a/ Điểm M cách dòng thứ nhất 30cm, dòng thứ 2 20cm b/ Điểm N cách dòng thứ nhất 30cm, dòng thứ 2 40cm Ví dụ 4(Dòng điện tròn). Một cuộn dây tròn bán kính 5cm, gồm 100vòng dây quấn nối tiếp nhau thành bó đặt trong không khí. Khi cho dòng điện qua bó dây thì cảm ứng từ ở tâm bó dây là 5.10-4T. Xác định cường độ dòng điện và cảm ứng từ do 1 vòng dây gây ra Giải: Cảm ứng từ do 1 vòng dây gây ra ở tâm bó dây: B1= B/100 = ...=5.10-6T Theo công thức xác định từ trường của ống dây: B=2.10-7.N. Ta suy ra: I = =5.10-4. 5.10-2: 2.3,14.10-7.`102= 0,4A DẠNG 2. A/ PHƯƠNG PHÁP B/ VÍ DỤ C/ BÀI TẬP DẠNG A/ PHƯƠNG PHÁP B/ VÍ DỤ C/ BÀI TẬP DẠNG A/ PHƯƠNG PHÁP B/ VÍ DỤ C/ BÀI TẬP