Đề cương ôn tập môn Vật lý 11 (Đợt 2) - Chương IV: Từ trường

 ĐỀ CƯƠNG ƠN TẬP VẬT LÝ 11 TRONG ĐỢT NGHỈ DỊCH ĐỢT 2
 CHƯƠNG IV:TỪ TRƯỜNG
 CHỦ ĐỀ 1:TỪ TRƯỜNG CỦA DÂY DẪN CĨ HÌNH DẠNG ĐẶC 
 BIỆT.NGUYÊN LÍ CHỒNG CHẤT TỪ TRƯỜNG
A.LÍ THUYẾT
 A- Tĩm tắt lý thuyết .
 I / Các định nghĩa 
 1 - Từ trường : 
- Đ/N: Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong khơng gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện 
 của lực từ tác dụng lên nam châm hay một dịng điện đặt trong nĩ .
- Đặc trưng của từ trường là cảm ứng từ ký hiệu là đơn vị của cảm ứng từ là T ( Tesla)
- Quy ước : Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam - Bắc của kim nam châm cân bằng 
 tại điểm đĩ
2 - Đường sức từ :
- Đ/N : đường sức từ là những đường vẽ trong khơng gian cĩ từ trường sao cho tiếp tuyến tại mỗi 
 điểm cĩ hướng trùng với hướng của của từ trường tại điểm đĩ.
- Tính chất : 
 ➢ Qua mỗi điểm trong khơng gian chỉ vẽ được một đường sức từ 
 ➢ Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vơ hạn ở 2 đầu 
 ➢ Chiều của đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định ( quy tắc nắm tay phải , quy 
 tắc đinh ốc)
 ➢ Quy ước : Vẽ các đường cảm ứng từ sao cho chỗ nào từ trường mạnh thì các đường sức 
 dày và chỗ nào từ trường yếu thì các đường sức từ thưa .
 II / Từ trường tạo bởi các dây dẫn điện cĩ hình dạng đặc biệt 
 1 - Từ trường của dịng điện thẳng dài vơ hạn .
 Giả sử cần xác định từ trường tại M cách dây dẫn một đoạn r do dây dẫn điện cĩ cường độ I (A) gây 
 ra ta làm như sau : 
- Điểm đặt : Tại M
- Phương : cùng với phương tiếp tuyến của đường trịn ( O,r) tại M
- Chiều : được xác định theo quy tắc nắm bàn tay phải họăc quy tắc đinh ốc 1 :
 ➢ Quy tắc nắm bàn tay phải : Để bàn tay phải sao cho ngĩn cái nằm dọc theo dây dẫn và chỉ 
 theo chiều dịng điện , khi đĩ các ngĩn kia khum lại cho ta chiều của cảm ứng từ .
 ➢ Quy tắc cái đinh ốc 1 : Quay cái đinh ốc để nĩ tiến 
 theo chiều dịng điện thì chiều của nĩ tại điểm đĩ là I
 chiều của cảm ứng từ 
 BM
 r M
- Độ lớn : Trong đĩ : B (T) - I (A) - r O
 (m)
2 - Từ trường của dịng điện trịn . Bài 1 : Dây dẫn thẳng dài vơ hạn đặt t trong không khí , cĩ dịng điện I = 0,5 A .
a) Tính cám ứng từ tại M cách dây dẫn 5 cm .
bCảm ứng từ tại N bằng 0,5.10-6 T . Tìm quỹ tích điểm N?.
 ĐS : a) B = 2.10-6 T ; b) Mặt trụ cĩ R= 20 cm .
 y
Bài 2: Một dây dẫn thẳng dài xuyên qua và vuơng gĩc với mặt phẳng hình vẽ 
 I x
tại điểm O. Cho dịng điện I = 6A cĩ chiều như hình vẽ. Xác định vecto cảm ứng 
từ tại các điểm :A1 (x = 6cm ; y = 2cm), A2 (x = 0cm ; y = 5cm), 
A3 (x = -3cm ; y = -4cm), A4 (x = 1cm ; y = -3cm)
 ĐS : a.1,897.10-5T ; b 2,4. 10-5T ;c. 2,4. 10-5T ; d. 3,794. 10-5T .
Bài 3 : Cuộn dây dẫn gồm 100 vịng đặt trong khơng khí . cảm ứng từ tại tâm của vịng dây là 
 6,28.10-6 T . tính cường độ dịng điện qua cuộn dây biết bán kính vịng dây bằng R = 5 cm .
 ĐS : I = 5 mA .
Bài 4 :Ống dây dài 20 cm , gồm 1000 vịng đặt trong khơng khí . Cho dịng điện I = 0,5 A đi qua . Tìm tìm 
cảm ứng từ trong ĩng dây .
 ĐS : B = 3,14.10 -3 T
Bài 5: Cuộn dây trịn bán kính R = 5cm (gồm N = 100 vịng dây quấn nối tiếp cách điện với nhau) đặt trong 
khơng khí cĩ dịng điện I qua mỗi vịng dây, từ trường ở tâm vịng dây là B = 5.10-4T. Tìm I?
 ĐS: 0,4A
BBài 6: Một ống dây thẳng chiều dài 20cm, đường kính 2cm. Một dây dẫn cĩ vỏ bọc cách điện dài 300cm 
được quấn đều theo chiều dài ống. Ong dây khơng cĩ lõi và đặt trong khơng khí. Cường độ dịng điện đi qua 
dây dẫn là 0,5A. Tìm cảm ứng từ trong ống dây.
 ĐS: 0,015T
Bài 7: Một ống dây dài 50 (cm), cường độ dịng điện chạy qua mỗi vịng dây là 2 (A). cảm ứng từ bên trong 
ống dây cĩ độ lớn B = 25.10-4 (T). Tính số vịng dây của ống dây.
 ĐS: 497
 BDạng 2:Nguyên lý chồng chất từ trường
 B1 : xác định từ tại M do từng cảm ứng từ gây ra : , 
 B2: áp dụng nguyên lý chồng chất từ trường cho các trường hơp trên 
 (Hai dây dẫn thẳng) CHỦ ĐỂ 2:LỰC TỪ
 DẠNG 1:LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN ĐOẠN DÂY DẪN MANG DỊNG ĐIỆN
I.Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dịng điện đặt trong từ trường đều :
-điểm đặt : trung điểm của dây dẫn .
  
-Phương : vuơng gĩc với mặt phẳng B;l 
-Chiều : xác định theo quy tắc bàn tay trái
-Độ lớn :
  
 F B.I.l.sin B; I (1) 
Nhận xét :
 0 0
 _ 0  180 )thì F=0
 0
_ 90 thì F= Fmax B.I.l
 DẠNG 2:LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN HAI DỊNG ĐIỆN SONG SONG
II.Lực tương tác giũa 2 đoạn dây dẫn mang dịng điện đặt song song : 
 I .I
 F 2.10 7. 1 2 .l (2)
 r
-Trong đĩ:+r:khoảng cschs giũa 2 dịng điện .
 +I1;I2 :cường độ dịng điện chạy 
trong 2 dây dẫn: 
 +Lực hút nếu I1 Z Z I2
 +Lực đẩy nếu I1 Z [ I2 ĐS: 3,75.10-4 (Nm)
Bài 3: Một khung dây cứng hình chữ nhật cĩ kích thước 2 (cm) x 3 (cm) đặt trong từ trường 
đều. Khung cĩ 200 vịng dây. Khi cho dịng điện cĩ cường độ 0,2 (A) đi vào khung thì 
mơmen ngẫu lực từ tác dụng vào khung cĩ giá trị lớn nhất là 24.10 -4 (Nm). Tính độ lớn cảm 
ứng từ của từ trường .
 ĐS: 0,10 (T)
 DẠNG 4: LỰC LORENXƠ
A.lí thuyết
1. Lực từ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong từ gtruwowngf gọi là lực 
Lorentz:
-Điểm đặt : Điện tích .
  
-Phương : Vuơng gĩc với mp B;v 
-Chiều : Xác định theo quy tắc bàn tay trái *.
  
-Độ lớn : F q .B.v.sin B;v (3)
BÀI TẬP
Bài 1: Một electron bay vào khơng gian cĩ từ trường đều cĩ cảm ứng từ B=0,2(T) với vận 
 5
tốc ban đầu v0 = 2.10 (m/s) vuơng gĩc với B . Tinh lực Lorenxơ tác dụng vào electron.
 ĐS: 6,4.10-15 (N)
Bài 2: Một electron bay vào khơng gian cĩ từ trường đều cĩ cảm ứng từ B = 10 -4 (T) với 
 6 -31
vận tốc ban đầu v0 = 3,2.10 (m/s) vuơng gĩc với B , khối lượng của electron là 9,1.10 (kg). 
Tính bán kính quỹ đạo của electron.
 ĐS: 18,2 (cm)
Bài 3: Một hạt proton chuyển động với vận tốc 2.106 (m/s) vào vùng khơng gian cĩ từ 
trường đều B = 0,02 (T) theo hướng hợp với vectơ cảm ứng từ một gĩc 30 0. Biết điện tích 
của hạt proton là 1,6.10-19 (C). Tính lực Lorenxơ tác dụng lên proton.
 ĐS: 3,2.10-15 (N)
Bài 4: Một hạt tích điện chuyển động trong từ trường đều, mặt phẳng quỹ đạo của hạt vuơng 
 6
gĩc với đường sức từ. Nếu hạt chuyển động với vận tốc v 1 = 1,8.10 (m/s) thì lực Lorenxơ 
 -6 7
tác dụng lên hạt cĩ giá trị f1 = 2.10 (N), nếu hạt chuyển động với vận tốc v 2 = 4,5.10 (m/s) 
thì lực Lorenxơ tác dụng lên hạt cĩ giá trị là bao nhiêu?
 -5
 ĐS: f2 = 5.10 (N) Câu hỏi 1: Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dịng điện cảm ứng khi cho nam châm dịch chuyển lại 
 gần hoặc ra xa vịng dây kín:
 Icư Icư
 v v v v
A. S N B. S N C. S N D. S N
 Icư
 Icư= 
 DẠNG 2: TÍNH TỪ THƠNG, SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG VÀ CƯỜNG ĐỘ DỊNG ĐIỆN CẢM00 
 ỨNG
 I.PHƯƠNG PHÁP
 
 Theo định luật lenxo : e 
 c t
 
 Khung dây gồm n vịng dây thì e N
 c t
 Nếu B biến thiên thì  Scos (B)
 Nếu S biến thiên thì  Bcos (S)
 Nếu α biến thiên thì  BS (cos )
 Nếu đề bài bắt tính dịng cảm ứng thì ic=ec/R
 B
 II.BÀI TẬP
 Bài 1: Một hình vuơng cạnh 5cm đặt trong từ trường đều cĩ cảm ứng từ B=8.10-4T.Từ thơng qua hình vuơng 
 đĩ bằng 10-6Wb.Tính gĩc hợp bởi véc tơ cảm ứng từ với mặt phẳng của hình vuơng đĩ 
 ĐS: =300
 Bài 2: Một khung dây hình trịn diện tích S=15cm2 gồm N=10 vịng dây,đặt trong từ trường đều cĩ B hợp với 
 véc tơ pháp tuyến n của mặt phẳng khung dây một gĩc =300 như hình vẽ. B=0,04T.Tính độ biến thiên của 
 từ thơng qua khung dây khi:
 a.Tịnh tiến khung dây trong vùng từ trường đều DẠNG 4:HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
1. Định nghĩa 
Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện xảy ra trong
 mạch do chính dịng cđiện trong mạch gây ra y ra
2. Suất điện động tự cảm :
a. Hệ số tự cảm : L = 4π.10-7n2.V
 i
b. suất điện động tự cảm : e L
 tc t
II,BÀI TẬP
 Bài 1 Một ống dây dài 50cm, cĩ 1000 vịng dây. Diện tích tiết diện của ống là 20cm 2. Tính độ tự cảm của ống 
 dây đĩ. Giả thiết rằng từ trường trong ống dây là từ trường đều.
 ĐS: L 5.10-3H.
 Bài 2 Một ống dây dài 50cm cĩ 2500 vịng dây.Đường kính ống dây bằng 2cm.Cho một dịng điện biến đổi theo 
 thời gian chạy qua ống dây.Sau thời gian 0,01s dịng điện tăng từ 0 đến 1,5A.Tính suất điện động tự cảm 
 trong ống dây
 ĐS:etc=0,74V
 Bài 3 Một dịng điện trong ống dây phụ thuộc vào thời gian theo cơng thức i=0,4(5-t),i tính bằng A,t tính bằng 
 s.Ống dây cĩ hệ số tự cảm L=0,05H.Tính suất điện động tự cảm trong ống dây 
 ĐS:etc=0,02V
 Bài 4 Tính độ tự cảm của một ống dây dài 30cm, đường kính 2cm, cĩ 1000 vịng dây. Cho biết trong khoảng 
 thời gian 0,01s cường độ dịng điện chạy qua ống dây giảm đều đặn từ 1,5A đến 0. Tính suất điện động 
 cảm ứng trong ống dây.
 ĐS: L 2,96.10-3H 3.10-3H ; e = 0,45V.
 Bài 5 Cho một ống dây dài,cĩ độ tự cảm L=0,5H,điện trở thuần R=2  .Khi cho dịng điện cĩ cường độ I chạy 
 qua ống dây thù năng lượng từ trường trong ống dây là W=100J
 a. Tính cường độ dịng điện qua ống dây?
 b. Tính cơng suất tỏa nhiệt 
 ĐS:a. I=20A; b.P =800W
 Bài 6 Một ống dây dài  = 31,4cm cĩ 100 vịng, diện tích mỗi vịng S = 20cm2, cĩ dịng điện I = 2A chạy qua.
 a) Tính từ thơng qua mỗi vịng dây.
 b) Tính suất điện động tự cảm trong cuộn dây khi ngắt dịng điện trong thời gian t = 0,1s. Suy ra độ tự 
 cảm của ống dây.