Nam châm là các vật có khả năng hút các vật bằng sắt hoặc thép, gồm hai cực Bắc và Nam, đẩy các nam châm khi để cùng cực. Show
Nam châm thường là hợp chất hoặc chất: sắt, niken, coban, magan,... Cực của nam châm là những miền có lực hút mạnh nhất. Khi một kim nam châm nhỏ đặt cân bằng, nếu không có một nam châm khác thì hai cực của kim nam châm ấy luôn chỉ theo hướng Bắc – Nam. Giữa hai nam châm khi đặt gần nhau có tương tác với nhay thông qua lực đặt qua các cực. Lực này gọi là lực từ. Tính chất này của nam châm gọi là từ tính. Khi hai nam châm đặt gần nhau, chúng đẩy nhau nếu cùng cực; hút nhau nếu trái cực. II. Từ tính của dây dẫn có dòng điệnDây dẫn có dòng điện (dòng điện) cũng có từ tính như một nam châm. Dòng điện có thế có tác dụng lực lên nam châm. Nam châm có thể có tác dụng lực lên dòng điện. Hai dòng điện có thể tương tác với nhau. Kết luận: Giữa hai dây dẫn có dòng điện (dòng điện), giữa hai nam châm, giữa một dòng điện và một nam châm đều có tương tác từ với nhau (lực từ). Hay dòng điện và nam châm có từ tính. III. Từ trường – Đường sức từ1. Từ trường Từ trường: là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong đó. Cách phát hiện từ trường: Đặt một kim nam châm nhỏ trong miền không gian cần xác định: Nếu kim nam châm chỉ hướng Bắc – Nam thì miền không gian đó không có từ trường. Nếu kim nam châm chỉ hướng bất kì (quay đến vị trí cân bằng xác định), phụ thuộc vào tương tác giữa kim nam châm và từ trường thì miền không gian đó tông tại từ trường. 2. Đường sức từ Đường sức từ là những đường vẽ trong không gia có từ trường sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có phương trùng với phương của từ trường tại điểm đó. Chiều của đường sức từ tại một điểm là chiều của từ trường tại điểm đó. Quan sát đường sức từ bằng từ phổ. Cách quan sát: rắc mạt sắt lên một tấm nhựa nhẵn. do tác dụng của từ trường, mạt sắt trở thành những nam châm nhỏ (bị từ hóa) và sắp xếp theo những đường sức từ. Từ trường của dòng điện thẳng dài
 Từ trường của dòng điện tròn
Từ trường của một nam châm
Đặc biệt, đối với nam châm chữ U thì đường sức từ có đặc điểm
3. Tính chất của đường sức từ Qua mỗi điểm trong không gia chỉ vẽ được một đường sức từ. Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu. Chiều của các đường sức từ tuân theo quy tắc xác định (nắm tay phải, ra Bắc vào Nam). 4. Từ trường của trái đất (địa từ trường) Nghiên cứu cho thấy, Trái Đất luôn tồn tại một từ trường. Từ trường của trái đất xuất hiện do tính chất từ của vật chất Trái Đất hợp thành. Từ trường của Trái đất được coi như một lưỡng cực từ trường, với một cực gần cực bắc địa lí và cực kia gần cực nam địa lí. Một đường thẳng tưởng tượng nối hai cực tạo thành một góc khoảng 110 so với trục quay của Trái Đất. Các công thức tính từ trường là một trong những kiến thức quan trọng nhất trong chương 4 từ trường, giúp chúng ta hiểu được nguyên lý của các hiện tượng vật lý. Bên cạnh đó góp phần không nhỏ vào giải bài tập, tính toán và thực hành các thí nghiệm liên quan đến chương này. Trong bài viết này, đầu tiên Kiến Guru sẽ tổng hợp tất cả các công thức tính từ trường mà chúng ta đã được học. Tiếp theo là những bài tập trắc nghiệm vận dụng các công thức và cuối cùng chúng ta sẽ tìm đến được đáp án và check lời đáp án của mình nhé. I. Hệ thống công thức tính từ trường1. Lực từ sẽ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện với công thức là:
F: lực từ tác dụng lên dây dẫn (N) B: cảm ứng từ (T) I: cường độ dòng điện (A) l : chiều dài dây dẫn(m) 2. Từ trường của dòng điện trong các mạch mà chúng có dạng khác nhau:Từ trường của dòng điện sẽ mang trong dây dẫn thẳng dài:
I: cường độ dòng điện (A) r: khoảng cách từ M đến dây dẫn(m) Từ trường của dòng điện trong khung dây tròn:
I: cường độ dòng điện qua mỗi vòng dây (A) R: bán kính khung dây (m) N: số vòng dây Từ trường của dòng điện trong lòng ống dây dài: là từ trường đều
B : cảm ứng từ tại một điểm trong lòng ống dây I: cường độ dòng điện qua mỗi vòng dây(A) l : chiều dài ống dây (m) n: số vòng dây trên 1 mét chiều dài ống dây(vòng/m) N: số vòng dây trên ống dây(vòng) Nguyên lí chồng chất từ trường: 3. Tương tác giữa hai dây dẫn song song mang dòng điện:F :lực tương tác giữa hai dây dẫn mang dòng điện(N) I: cường độ dòng điện qua dây dẫn(A) l : chiều dài dây (m) r: khoảng cách giữa hai dây dẫn(m) 4. Lực Lorenxơ:
q: điện tích hạt tải điện (C) v: tốc độ chuyển động của hạt tải điện(m/s) B: cảm ứng từ (T) θ = v B) Nếu hạt tải điện chuyển động trên quỹ đạo tròn:
m: khối lượng hạt tải điện (kg) R: bán kính quỹ đạo(m) 5. Momen ngẫu lực từ:
N: số vòng dây của khung dây I: cường độ dòng điện qua mỗi vòng dây.(A) B cảm ứng từ (T) S: diện tích mỗi vòng dây (m2) II. Trắc nghiệm phần công thức tính từ trường1. Một dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng và dài. Tại điểm A cách dây 10 (cm) cảm ứng từ do dòng điện gây ra có độ lớn A. 10 (A) B. 20 (A) C. 30 (A) D. 50 (A) 2. 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 A. 250 B.320 C.418 D.497 3. Một dây dẫn rất dài căng thẳng, ở giữa dây được uốn thành vòng tròn bán kính R = 6 (cm), tại chỗ chéo nhau dây dẫn được cách điện. Dòng điện chạy trên dây có cường độ 4 (A). Cảm ứng từ tại tâm vòng tròn do dòng điện gây ra có độ lớn là: 4. Một electron bay vào không gian có từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,2 (T) với vận tốc ban đầu v0 = 2.105 (m/s) vuông góc với B . Lực Lorenxơ tác dụng vào electron có độ lớn là: 5. Khung dây dẫn hình vuông cạnh a = 20 (cm) gồm có 10 vòng dây, dòng điện chạy trong mỗi vòng dây có cường độ I = 2 (A). Khung dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,2 (T), mặt phẳng khung dây chứa các đường cảm ứng từ. Mômen lực từ tác dụng lên khung dây có độ lớn là: A. 0 (Nm) B. 0,016 (Nm) C. 0,16 (Nm) D. 1,6 (Nm) III. Đáp án và hướng dẫn giải trắc nghiệm công thức tính từ trường.1. Chọn: A Hướng dẫn: Áp dụng công thức tính cảm ứng từ do dòng điện thẳng dài gây ra tại một điểm trong từ trường, cách dòng điện một khoảng r là 2. Chọn: D Hướng dẫn: Áp dụng công thức B = 4.π.10-7.n.I và N = n.l với n là số vòng dây trên một đơn vị dài, N là số vòng của ống dây 3. Chọn: C Hướng dẫn: Cảm ứng từ do dòng điện thẳng gây ra tại tâm O của vòng dây là: Cảm ứng từ do dòng điện trong vòng dây tròn gây ra tại tâm O của vòng dây là: Áp dụng quy tắc vặn đinh ốc để xác định chiều của vectơ cảm ứng từ ta thấy hai vectơ B1 và B2 cùng hướng. Theo nguyên lí chồng chất từ trường, cảm ứng từ tại tâm O là B = B1 + B2 , do hai vectơ B1 và B2 cùng hướng nên B= 4. Chọn: D Hướng dẫn: Áp dụng công thức f = |q|vB sinα = 5. Chọn: C Hướng dẫn: Áp dụng công thức M = N.I.B.S Vậy là chúng ta đã cùng nhau bước qua bài viết tổng hợp tất cả các công thức tính từ trường đã được học vào chương 4 của Vật Lý lớp 11. Ngoài những câu hỏi và bài tập phía trên, còn rất nhiều bài tập mà chúng ta có thể sử dụng đến những công thức tính từ trường này, vì vậy hãy tham khảo thêm những bài tập trong sách giáo khoa, những tài liệu bài tập và trong cả những bài viết của Kiến Guru nhé. Hẹn gặp lại mọi người vào bài viết tiếp theo. |
