Lý thuyết Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt (mới 2023 + Bài Tập) - Vật lí 11

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

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

1. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài

- Đường sức từ của dòng điện thẳng dài vô hạn là những đường tròn đồng tâm.

- $\overrightarrow{B}$có:

+ Điểm đặt: tại điểm đang xét.

+ Phương: vuông góc với bán kính.

+ Chiều: được xác định theo hai cách.

Quy tắc cái đinh ốc: Quay cái đinh ốc để nó tiến theo chiều dòng điện thì chiều quay của nó tại điểm đó là chiều của $\overrightarrow{B}$.

Quy tắc nắm tay phải: Để bàn tay phải sao cho ngón cái nằm dọc theo dây dẫn và chỉ theo chiều dòng điện, khi đó các ngón kia khum lại cho ta chiều của đường sức từ. Từ đó, xác định được chiều của $\overrightarrow{B}$.

+ Độ lớn: $B={2.10}^{-7}\frac{I}{r}$

Trong đó: r là khoảng cách từ điểm đang xét đến tâm.

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

- Đường sức từ đi qua tâm O của vòng tròn là đường thẳng vô hạn ở hai đầu, còn các đường khác là những đường cong có chiều đi vào mặt Nam và đi ra mặt Bắc của dòng điện tròn đó.

- $\overrightarrow{B}$có:

+ Điểm đặt: tại tâm của dòng điện tròn.

+ Phương: vuông góc với mặt phẳng vòng dây.

+ Chiều: được xác định theo ba cách.

Quy tắc cái đinh ốc.

Quy tắc bàn tay phải.

Quy tắc đi vào mặt Nam (S) và đi ra mặt Bắc (N).

+ Độ lớn cảm ứng từ tại tâm O của vòng dây bán kính R:

$B=2\pi {.10}^{-7}\frac{I}{R}$

 Nếu khung dây tròn tạo bởi N vòng dây sít nhau thì:

$B=2\pi {.10}^{-7}N\frac{I}{R}$

3. Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ

- Trong ống dây, các đường sức từ là những đường thẳng song song cùng chiều và cách đều nhau.

$\overrightarrow{B}$ trong lòng ống dây có:

+ Phương: Song song với trục ống dây.

+ Chiều: Xác định theo quy tắc nắm tay phải.

+ Độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống dây:

Trong đó:

$B=4\pi {.10}^{-7}nI=4\pi {.10}^{-7}\frac{N}{l}I$

 + N là tổng số vòng dây.

 + l chiều dài ống dây.

 + n là số vòng dây quấn trên một đơn vị độ dài của lõi.

4. Từ trường của nhiều dòng điện

Nguyên lí chồng chất: Vectơ cảm ứng từ tại một điểm do nhiều dòng điện gây ra bằng tổng các vectơ cảm ứng từ do từng dòng điện gây ra tại điểm ấy.

Trắc nghiệm Vật lí 11 Bài 21: Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt

Câu 1.

A. Đường sức từ của từ trường gây ra bởi dòng điện thẳng dài là những đường thẳng song song với dòng điện.

B. Đường sức từ của từ trường gây ra bởi dòng điện tròn là những đường tròn.

C. Đường sức từ của từ trường gây ra bởi dòng điện tròn là những đường thẳng song song cách đều nhau.

D. Đường sức từ của từ trường gây ra bởi dòng điện thẳng dài là những đường tròn đồng tâm nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây dẫn.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Đường sức từ của từ trường gây ra bởi dòng điện thẳng dài là những đường tròn đồng tâm nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây dẫn.

Câu 2.

A. ${2.10}^{-7}.\frac{NI}{r}$.

B. ${2.10}^{-7}.\frac{I}{r}$.

C. $2\pi {.10}^{-7}.\frac{NI}{r}$.

D. $2\pi {.10}^{-7}.\frac{I}{r}$.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Cảm ứng từ do dòng điện thẳng dài cường độ I gây ra tại điểm cách dây dẫn khoảng r là: $B={2.10}^{-7}.\frac{I}{r}$

Câu 3.

A. ${2.10}^{-7}.\frac{NI}{r}$.

B. ${2.10}^{-7}.\frac{I}{r}$.

C. $2\pi {.10}^{-7}.\frac{NI}{r}$.

D. $2\pi {.10}^{-7}.\frac{I}{r}$.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Cảm ứng từ gây ra tại tâm O của dòng điện tròn mà khung dây gồm N vòng đặt trong không khí là: $B=2\pi {.10}^{-7}.\frac{NI}{r}$.

Câu 4.

A. bán kính tiết diện vòng dây.

B. bán kính vòng dây.

C. cường độ dòng điện chạy trong dây.

D. môi trường xung quanh.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Cảm ứng từ tại tâm vòng dây tròn: $B=2\pi {.10}^{-7}\frac{I}{R}$, R là bán kính vòng dây.

⇒ B không phụ thuộc vào bán kính tiết diện dây dẫn.

Câu 5.

A. hướng vuông góc với dây và ra xa dây.

B. hướng vuông góc với dây và lại gần dây.

C. đường thẳng song song với dây.

D. chiều của đường sức từ.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Cảm ứng từ do dòng điện thẳng dài gây ra tại một điểm: $B={2.10}^{-7}\frac{I}{r}$

⇒ B tăng khi r giảm, tức M dịch chuyển theo hướng vuông góc với dây và lại gần dây.

Câu 6.

A. B_M = 2B_N.

B. B_M = 4B_N.

C. $B_M=\frac{1}{2}{B}_N$.

D. $B_M=\frac{1}{4}{B}_N$.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Cảm ứng từ do dòng điện thẳng dài gây ra tại một điểm:

$B={2.10}^{-7}\frac{I}{r}\Rightarrow B~\frac{1}{r}$

Ta có: $r_M=2r_N\Rightarrow B_N=2B_M$

Câu 7.

A. Vectơ cảm ứng từ tại M và N bằng nhau.

B. M và N đều nằm trên một đường sức từ.

C. Cảm ứng từ tại M và N có chiều ngược nhau.

D. Cảm ứng từ tại M và N có độ lớn bằng nhau.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

A – sai, hai vecto cảm ứng từ tại M và N có đặc điểm cùng phương, ngược chiều và cùng độ lớn.

B – đúng.

C – đúng.

D – đúng.

Câu 8.

A. $B=4\pi {.10}^{-7}nI$.

B. $B=2\pi {.10}^{-7}nI$.

C. $B={4.10}^{-7}nI$.

D. $B=4\pi {.10}^{-6}nI$.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Cảm ứng từ tại một điểm trong lòng ống dây có cường độ I chạy qua đặt trong không khí có độ lớn: $B=4\pi {.10}^{-7}nI$.

Câu 9.

A. Không đổi.

B. Giảm 2 lần.

C. Giảm 4 lần.

D. Tăng 2 lần.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

+ Cảm ứng từ tại một điểm trong lòng ống dây có cường độ I chạy qua đặt trong không khí có độ lớn: $B=4\pi {.10}^{-7}\frac{N}{\mathcal{l}}I$

+ Nếu số vòng dây và chiều dài ống dây đều tăng lên hai lần và cường độ dòng điện qua ống dây giảm bốn lần thì $B^{\text{'}}=4\pi {.10}^{-7}\frac{2N}{2\mathcal{l}}.\frac{I}{4}=\frac{1}{4}B$

Câu 10:

A. r_M = 4r_N.

B. $r_M=\frac{1}{4}{r}_N$.

C. r_M = 2r_N.

D. $r_M=\frac{1}{2}{r}_N$.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

+ Cảm ứng từ do dòng điện thẳng dài gây ra tại một điểm:

$B={2.10}^{-7}\frac{I}{r}\Rightarrow B~\frac{1}{r}$

+ Cảm ứng từ tại M lớn hơn cảm ứng từ tại N 4 lần

$\Rightarrow B_M=4B_N\Rightarrow r_N=4r_M$