Lý 11 Bài 21: Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt

• Véctơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng tạo bởi M và dây dẫn. 

• Chiều: xác định theo quy tắc nắm tay phải.

• Độ lớn: \(B = {2.10^{ - 7}}.\frac{I}{r}\)

- Lưu ý: 

• Qui tắc nắm tay phải 1: Tay phải nắm lấy vòng dây sao cho ngón cái choãi ra là chiều dòng điện, khi đó các ngón tay trỏ chỉ hướng theo chiều của đường sức từ.

- Lưu ý: 

• Quy tắc nắm tay phải 2: Tay phải nắm lấy vòng dây sao cho các ngón tay trỏ hướng theo chiều dòng điện, khi đó ngón cái choãi ra là chiều của đường sức từ.

• Trong ống dây các đường sức từ là những đường thẳng song song cùng chiều và cách đều nhau.
• Cảm ứng từ trong lòng ống dây: \(B = 4\pi {.10^{ - 7}}.nI = 4\pi {.10^{ - 7}}.\frac{N}{\ell }I\)

• Với n: mật độ vòng dây.

• Khi tính từ trường của nhiều dòng điện, ta phân dòng điện thành những dòng điện có hình dạng xác định rồi áp dụng các quy tắc, công thức để tính. Từ trường gây ra bởi nhiều dòng điện là từ trường tổng hợp tuận theo nguyên lí chồng chất.
• Nguyên lí chồng chất từ trường: Vectơ cảm ứng từ gây ra bằng tổng các vecto cảm ứng từ do từng từ dòng điện gây ra tại điểm ấy.

Hướng dẫn giải

Ta có:

Cảm ứng từ tại O₂ do dòng điện I₁ gây ra: \({B_1} = {2.10^{ - 7}}.\frac{{{I_1}}}{{{r_1}}} = \,{2.10^{ - 7}}.\frac{2}{{0,4}} = {10^{ - 6}}(T)\)

Cảm ứng từ tại O₂ do dòng điện I₂ gây ra: \({B_2} = {2.10^{ - 7}}\pi .\frac{{{I_2}}}{{{r_2}}} = \,{2.10^{ - 7}}\pi .\frac{2}{{0,2}} = 6,{28.10^{ - 6}}(T)\)

Cảm ứng từ tổng hợp tại O₂ : \(\overrightarrow B  = \overrightarrow {{B_1}}  + \overrightarrow {{B_2}} \)

Dựa vào quy tắc bàn tay phải, ta xác định được chiều của \({\vec B_1}\) và \({\vec B_2}\)

Hình vẽ:

Trường hợp dòng điện trong vòng dây thứ hai chạy theo chiều kim đồng hồ

Vì \(\overrightarrow {{B_1}}  \uparrow  \uparrow \overrightarrow {{B_2}} \) nên \(B = {B_1} + {B_2} = 7,{28.10^{ - 6}}(T)\)

Trường hợp dòng điện trong vòng dây thứ hai chạy ngược chiều kim đồng hồ

Vì \(\overrightarrow {{B_1}}  \uparrow  \downarrow \overrightarrow {{B_2}} \) nên \(B = {B_1} - {B_2} = 5,{28.10^{ - 6}}(T)\)

Vậy, \(B = 7,{28.10^{ - 6}}(T)\) hoặc \(B = 5,{28.10^{ - 6}}(T)\).

Câu 2: Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường của dòng điện trong một dây dẫn không phụ thuộc vào

A. cường độ dòng điện

B. hình dạng của dây dẫn

C. môi trường xung quanh dây dẫn

D. tiết diện của dây dẫn

Hướng dẫn giải

Véctơ cảm ứng từ B tại một điểm M:

Tỉ lệ với cường độ dòng điện I gây ra từ trường.

Phụ thuộc dạng hình học của dây dẫn.

Phụ thuộc vào vị trí của điểm M.

Phụ thuộc vào môi trường xung quanh.

⇒ Chọn đáp án D

Câu 1: Một dòng điện không đổi chạy trong dây dẫn thẳng, dài đặt trong chân không. Trên đường thẳng ∆ vuông góc với dây dẫn có hai điểm M và N nằm ở một phía so với sợi dây. Biết cảm ứng từ tại M và N có độ lớn lần lượt là B_M = 3.10^-5T và BN = 2.10^-5T. Cảm ứng từ tại trung điểm của đoạn MN có độ lớn là bao nhiêu?

Câu 2: Một dòng điện không đổi chạy trong dây dẫn thẳng, dài đặt trong chân không. Gọi M và N là hai điểm trên đường thẳng ∆ nằm vuông góc với dây dẫn, ở cùng một phía so với dây dẫn và điểm M gần dây dẫn hơn. Biết độ lớn của cảm ứng tại M lớn gấp 1,2 lần độ lớn cảm ứng từ tại N và khoảng cách MN bằng 2cm. Khoảng cách từ M đến dây dẫn bằng bao nhiêu?

Câu 3: Gọi d₁, d₂ là hai đường thẳng song song cách nhau 4cm trong chân không. M là một điểm trong mặt phẳng chứa d₁ , d₂. Biết khoảng cách từ M đến d₁ lớn hơn khoảng cách từ M đến d₂ là 4cm. Đặt một dòng điện không đổi trùng với đường thẳng d₁ thì cảm ứng từ tại M có độ lớn là B₁ = 0,12T. Đưa dòng điện tới vị trí trùng với đường thẳng d₂ thì cảm ứng từ tại M có độ lớn là B₂ = 0,10T. Cảm ứng từ tại một điểm trên đường d₁ có độ lớn là bao nhiêu?

Câu 4: Một ống dây hình trụ, tiết diện đều, không có lõi thép. Số vòng dây trên mỗi mét chiều dài ống là 5000 vòng. Nếu cường độ dòng điện chạy trên mỗi vòng của ống dây là 12A thì cảm ứng từ trong lòng của ống dây có độ lớn bằng bao nhiêu?

Câu 5: Một khung dây dẫn tròn mỏng phẳng gồm 500 vòng dây, bán kính của mỗi vòng dây là 10cm, đặt trong chân không. Dòng điện chạy trong các vòng dây có cường độ I = 10A. Cảm ứng từ tại tâm O của khung dây có độ lớn gần đúng là bao nhiêu?

Câu 1: Một dòng điện không đổi chạy trong dây dẫn thẳng dài, dài đặt trong chân không có cường độ I = 5A. Gọi M là một điểm gần dòng điện, cảm ứng từ tại M có độ lớn là 2.10^-5T. Khoảng cách từ M đến dòng điện là

A. 5m

B. 5cm

C. 0,05cm

D. 0,05mm

Câu 2: Một dòng điện không đổi chạy trong dây dẫn thẳng, dài đặt trong chân không. Biết cảm ứng từ tại vị trí cách dòng điện 3cm có độ lớn là 2.10^-5T. Cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn là

A. 3 A

B. 1,5A

C. 2A

D. 4,5A

Câu 3: Một dòng điện không đổi chạy trong dây dẫn thẳng, dài đặt trong chân không có cường độ I = 10 A. Cảm ứng từ tại một điểm nằm cách dòng điện 2cm có độ lớn là

A. 10-⁶T

B. 10^-4T

C. 10^-5T

D. 10^-7T

Câu 4: Trong hình vẽ, mũi tên nào đúng hướng của từ trường tạo ra bởi dòng điện trong ống dây thẳng, dài?

A. 1

B. 2

C. 4

D. 3

Câu 5: Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường của dòng điện thẳng, rất dài không thay đổi khi điểm đó dịch chuyển

A. song song với dòng điện

B. vuông góc với dòng điện

C. trên một đường sức từ

D. trên một mặt trụ

Qua bài giảng Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Phát biểu được cách xác định phương chiều và viết được công thức tính cảm ứng từ B của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài, dòng điện chạy trong dây dẫn tròn và dòng điện chạy trong ống dây.

• Vận dụng được nguyên lí chồng chất từ trường để giải các bài tập.