K Sẽ Có Dấu Dương Nếu Nó Có Chiều Sao Cho Đường Cảm Ứng Từ Do

n

Hdl

I K k 1

trong đó,

Ik sẽ có dấu dương nếu nó có chiều sao cho đường cảm ứng từ do

nó gây ra cùng chiều với chiều dịch chuyển của đường cong (C), nếu ngược

lại thì

Ik sẽ có dấu âm.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 258 trang tài liệu này.

Cảm ứng từ B tại một điểm bên trong dây điện hình xuyến được xác định bởi biểu thức:

B 

o 2R

Cường độ từ trường tại một điểm bên trong ống dây thẳng dài vô hạn mang dòng điện:

H no I

với

n0 

2R

9. Tương tác từ giữa hai dòng điện

Khi một dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường có vectơ cảm ứng từ B thì dòng điện đó chịu tác dụng của lực từ goi là lực Amper .

dF Idl B

Dựa trên lực Amper ta xác định được lực từ tác dụng trong hai trường hợp:

Hai dòng điện thẳng song song:

F 0lI1I2

2d

Nếu dòng điện thẳng song song cùng chiều thì hút nhau và ngược lại hai dòng điện thẳng song song ngược chiều thì đẩy nhau.

Trường hợp mạch điện khép kín, mômen ngẫu lực làm quay khung

M pm B

trong đó: S ab

diện tích của mặt khung;

pm  IS

độ lớn vectơ mômen từ của

khung. Ngẫu lực này có tác dụng quay khung cho vectơ mômen từ pm định

hướng song song với từ trường, khi đó khung ở vị trí cân bằng vì M  0 .

10. Lực Lorent

Lực từ tác dụng lên điện tích chuyển động gọi là lực Lorentz:

FL 

qB

Phương và chiều của lực Lorentz được xác định theo qui tắc bàn tay

trái.

11. Công của lực từ

Khi dòng điện đặt trong từ trường thì từ trường tác dụng lực lên dòng điện. Nếu dòng điện đặt tự do thì lực từ có thể làm dịch chuyển dòng điện. Điều đó chứng tỏ lực từ đã sinh công.

2 2

A IdI dI

1 1

Công của lực từ trong quá trình làm dịch chuyển một mạch điện bất kì bằng tích số giữa cường độ dòng điện chạy trong mạch và độ biến thiên từ thông gửi qua diện tích của mạch đó.

CÂU HỎI LÝ THUYẾT

1. Phát biểu định luật Amper. Viết biểu thức của định luật.

2. Nêu khái niệm từ trường. Phát biểu định luật Biot-Savart-Laplace.

3. Phát biểu nguyên lý chồng chất từ trường. Vận dụng xác định vectơ cảm ứng từ gây bởi các dòng điện.

4. Định nghĩa đường sức từ và phổ đường sức từ. Nêu những tính chất của đường sức từ.

5. Tại sao nói từ trường có tính chất xoáy. Viết biểu thức chứng tỏ từ trường có tính chất xoáy.

6. Phát biểu định luật Amper về dòng điện toàn phần. Viết biểu thức.

7. Ứng dụng định luật Amper về dòng điện toàn phần xác định cảm ứng từ tại một điểm bên trong cuộn dây điện hình xuyến. Từ đó suy ra biểu thức cảm ứng từ gây bởi ống dây điện dài vô hạn.

8. Viết biểu thức lực Amper của từ trường tác dụng lên một phần tử dòng điện và nêu cách xác định phương chiều của lực Amper.

9. Tìm lực tác dụng tương hỗ giữa hai dòng điện song song dài vô hạn cùng chiều và ngược chiều.

10. Hãy xét tác dụng của từ trường đều lên một mạch điện khép kín và xác định mô men lực từ tác dụng lên mạch đó.

11. Nêu cách xác định lực Lorentz tác dụng lên một điện tích chuyển động. Vận dụng xét chuyển động của hạt tích điện trong từ trường đều.

12. Xác định công của lực từ làm dịch chuyển một mạch điện trong từ trường.

BÀI TẬP CHƯƠNG 3

Bài 3.1.

Một dòng điện có cường độ I  2A chạy trong một dây dẫn được uốn thành hình vuông ABCD cạnh a 10 cm. Xác định độ lớn của vectơ cảm ứng

từ B và vectơ cường độ từ trường H gây nên tại tâm O của mạch điện.

Bài 3.2

Một dòng điện có cường độ I  2A chạy trong một dây dẫn được uốn thành hình tam giác đều cạnh a 10 cm . Xác định vectơ cảm ứng từ B và

vectơ cường độ từ trường H gây nên tại trọng tâm G của tam giác. Biết chiều của dòng điện ngược chiều kim đồng hồ.

Bài 3.3

Một dây dẫn có bán kính tiết diện r 1mm được uốn thành một ống dây. Khi có dòng điện I chạy qua dây dẫn thì vectơ cảm ứng từ trong ống dây có độ lớn B  3.102 T . Xác định cường độ dòng điện chạy trên ống dây. Biết các

vòng dây quấn sát nhau.

Bài 3.4.

Hai dây dẫn mang dòng điện thẳng dài vô hạn đặt song song, cách nhau

d  5cm, mang dòng điện I  3A . Xác định vectơ cảm ứng từ B và vectơ

cường độ từ trường H gây nên tại điểm A trong mặt phẳng chứa hai dây dẫn và cách đều hai dây dẫn, trong các trường hợp:

a. Hai dây dẫn mang dòng điện cùng chiều.

b. Hai dây dẫn mang dòng điện ngược chiều

Bài 3.5.

Hai dây dẫn mang dòng điện thẳng dài vô hạn đặt song song, cách nhau

d  5cm , mang dòng điện I  3A . Xác định vectơ cảm ứng từ B và vectơ

cường độ từ trường H gây nên tại điểm A trong mặt phẳng vuông góc với hai dây dẫn và cách đều hai dây dẫn một đoạn a  3cm, trong các trường hợp:

a. Hai dây dẫn mang dòng điện cùng chiều.

b. Hai dây dẫn mang dòng điện ngược chiều

Bài 3.6.

Hai dây dẫn mang dòng điện thẳng dài vô hạn, mang dòng điện I  3A có chiều như Hình 1. Xác định vectơ cảm ứng từ B và vectơ cường độ từ trường H gây nên tại các điểm A, B, C, D cách đều các dây dẫn một đoạn d  5cm.

Bài 3.7.

Một dây dẫn được uốn thành một mạch điện như Hình 2. Dòng điện chạy trên dây dẫn I  5A. Xác định cảm ứng từ B gây tại tâm O của cung tròn, biết bán kính cung tròn R  20 cm,  450 .

Bài 3.8.

Một dây dẫn được uốn thành một mạch điện như Hình 3. Dòng điện chạy trên dây dẫn I  5A. Xác định cảm ứng từ B gây tại tâm O của cung tròn, biết bán kính cung tròn R 10 cm,  600 .

Bài 3.9.

Nối hai điểm A và B của một dây dẫn hình tròn với hai cực của một nguồn điện một chiều. Phương của các dây nối đi qua tâm của vòng dây và có chiều dài vô cùng lớn Hình 4. Xác định cảm ứng từ B do dòng điện trên dây dẫn gây nên tại tâm của vòng dây.

Bài 3.10.

Hình 1

Hình 2

Hình 3

Hình 4

Hai vòng dây dẫn giống nhau bán kính r  5cm đặt song song, trục trùng nhau và hai mặt phẳng cách nhau một đoạn d 10cm (Hình 5). Xác định cảm

ứng từ B do các dòng điện trên dây dẫn gây nên tại tâm của mỗi vòng dây và tại trung điểm của đường thẳng nối tâm của hai vòng dây. Cho I1 = 1A, I2 = 2A. Các dòng điện chạy cùng chiều kim đồng hồ.

Bài 3.11.

Hình 6

Một dòng điện thẳng dài vô hạn cường độ I1  5A đặt cạnh một hình vuông cạnh a 10cm mang dòng điện I2  2A, cạnh gần nhất của khung dây cách dây dẫn một đoạn a  2cm. Xác định lực từ của dây dẫn tác dụng lên khung dây, biết chiều của các dòng điện như hình vẽ.

Bài 3.12.

Hình 5

Một khung dây tròn có đường kính d 10cm đặt trong một từ trường đều

có cảm ứng từ B  103 T . Khi dòng điện I  5A chạy trên cuộn dây thì cuộn

dây quay một góc  300 . Tìm mômen lực từ tác dụng lên khung dây.

Bài 3.13.

Một electron chuyển động trong từ trường đều, có độ lớn của vectơ cảm ứng từ B  3.102 T . Bán kính chuyển động của electron là R  2 m . Biết

e  1, 6.1019 C ;

electron.

Bài 3.14.

m  9,1.1031 kg . Xác định tốc độ chuyển động và động năng của

Một electron chuyển động trong từ trường đều, có độ lớn của vectơ cảm ứng từ B  5.103 T . Vectơ vận tốc của electron hợp với đường sức từ một góc 600 . Động năng của electron trong quá trình chuyển động là W  2, 5.1016 J .

Biết

e  1, 6.1019 C ;

m  9,1.1031 kg . Xác định:

a. Vận tốc của electron.

b. Bán kính của vòng đinh ốc và chu kì quay của electron trên quỹ đạo chuyển động.

Bài 3.15.

Hai dây dẫn thẳng dài, đặt song song với nhau và cách nhau d 10cm mang dòng điện song song cùng chiều có độ lớn lần lượt là I1  5A và I2  2A. Xác định công cần thực hiện trên một đơn vị dài của dây dẫn để dịch chuyển các dây dẫn ra xa nhau 2 cm.

Bài 3.16.

Một dòng điện thẳng dài vô hạn cường độ I  5A, đặt cạnh một hình vuông ABCD cạnh a 10cm. Cạnh gần nhất của khung dây đăt song song và cách dây dẫn một đoạn a  2cm. Xác định từ thông gửi qua khung dây.

Bài 3.17.

Một đoạn dẫn thẳng dài l  20cm mang dòng điện I 1A, chuyển động với tốc độ v  20cm / s trong một từ trường đều có cảm ứng từ B  0, 5T theo phương vuông góc với các đường sức từ. Tính công của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn. Lực từ trong trường hợp này có tác dụng tăng cường hay cản trở chuyển động của đoạn dây?

Chương 4.HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

Chúng ta đã biết để duy trì dòng điện chạy trên một đoạn mạch ta phải đặt giữa hai đầu một nguồn điện. Nếu không có nguồn điện thì có cách nào để tạo dòng điện chạy trong đoạn mạch hay không?

Năm 1831, Faraday đã làm thực nghiệm và chứng tỏ rằng không cần nguồn điện ông vẫn có thể tạo ra một dòng điện chạy trong mạch. Thực vậy, khi cho từ thông gửi qua một đoạn mạch kín biến thiên thì trên mạch sẽ xuất hiện dòng điện, dòng điện đó gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

4.1. CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

4.1.1. Thí nghiệm Faraday

Một ống dây tròn được mắc với một ampe kế thành một mạch kín và một nam châm vĩnh cửu được bố trí như Hình 4.1.

Khi tiến hành dịch

Hình 4.1 Thí nghiệm Faraday

chuyển tương đối giữa nam châm và ống dây Faraday đã quan sát được hiện tượng:

 Khi có sự dịch chuyển tương đối giữa nam châm và ống dây thì kim điện kế bị lệch. Điều đó chứng tỏ trong ống dây xuất hiện dòng điện.

 Khi không có sự dịch chuyển tương đối giữa nam châm và ống dây thì kim điện kế không bị lệch. Điều đó chứng tỏ trong ống dây không xuất hiện dòng điện.