Từ trường của dòng điện thẳng, vật lí 11

Trong chương trình vật lí lớp 11 từ trường của dòng điện thẳng nằm trong chủ đề vật lí lớp 11 từ trường cảm ứng từ.

Từ trường của dòng điện thẳng

  • Đường sức từ của dòng điện thẳng là những đường tròn đồng tâm nằm trong mặt phẳng vuông góc với dòng điện thẳng.

Từ trường của dòng điện thẳng, vật lí 11 19

Công thức tính từ trường của dòng điện thẳng

Từ trường của dòng điện thẳng, vật lí 11 21

Cảm ứng tại một điểm M nằm trong mặt phẳng vuông góc với dòng điện thẳng

\[B_M = 2.10^{-7}\dfrac{I}{r}\]

Trong đó:

  • BM: cảm ứng từ tại một điểm M (T)
  • r: khoảng cách từ điểm M đến dòng điện thẳng (m)

Chiều của các đường sức từ của dòng điện thẳng tuân theo quy tắc tay phải 1 như hình dưới.

Từ trường của dòng điện thẳng, vật lí 11 23

Bài tập vận dụng công thức từ trường của dòng điện thẳng

Bài tập 1: Một dây dẫn thẳng dài vô hạn mang dòng điện 0,5A đặt trong không khí.

a/ Tính cảm ứng từ M cách dòng điện 4cm

b/ Cảm ứng từ tại điểm N là 10-6T. Tính khoảng cách từ N đến dòng điện.

Spoiler

a/ B$_{M}$=2.10-7\[\dfrac{I}{r}\]=2,5.10-6T

b/ B$_{N}$=2.10-7\[\dfrac{I}{r}\] => r=0,1m

[collapse]

Bài tập 2. Dòng điện có cường độ 2A chạy cùng chiều qua hai dây dẫn thẳng chập sát lại. Tính cảm ứng từ do hai dây dẫn gây ra tại nơi cách chúng 5cm.

Spoiler

Từ trường của dòng điện thẳng, vật lí 11
bài tập Từ trường của dòng điện thẳng, vật lí 11

[collapse]

Bài tập 3. Một dây dẫn thẳng dài vô hạn, dòng điện chạy trong dây có cường độ I = 10A.

1/ Xác định độ lớn cảm ứng từ do dòng điện trên gây ra tại

a/ điểm M nằm cách dây dẫn 5cm

b/ điểm N nằm cách dây dẫn 8cm

2/ điểm D có cảm ứng từ là 2.10-5T, điểm D nằm cách dây dẫn I bao nhiêu

Spoiler

bài tập Từ trường của dòng điện thẳng, vật lí 11
bài tập Từ trường của dòng điện thẳng, vật lí 11

[collapse]

Bài tập 4. Hai dòng điện thẳng dài, đặt song song ngược chiều cách nhau 20 cm trong không khí có I1=I2=12A. Xác định cảm ứng từ tổng hợp tại điểm M cách I1là 16 cm và cách I2 là 12cm.

Hướng dẫn

Từ trường của dòng điện thẳng, vật lí 11 27

B1=2.10$^{-7 }$\[\dfrac{I_{1}}{AM}\]= 1,5.10-5 T

B2=2.10$^{-7 }$\[\dfrac{I_{2}}{BM}\]= 2.10-5 T.

B=\[\sqrt{B_{1}^{2}+B_{2}^{2}}\]=2,5.10-5 T.

[collapse]

Bài tập 5. Hai dòng điện thẳng dài đặt trong không khí trùng với hai trục tọa độ vuông góc xOy. Dòng I1=2A cùng chiều với chiều dương trục Ox, dòng I2=3A ngược chiều với chiều dương trục Oy. Tính cảm ứng từ tổng hợp tại điểm M có tọa độ M(4cm;-2cm)

Hướng dẫn

Từ trường của dòng điện thẳng, vật lí 11 29

B1=2.10$^{-7 }$\[\dfrac{I_{1}}{|y|}\]=2.10-5 T.

B1=2.10$^{-7 }$\[\dfrac{I_{2}}{|x|}\]=1,5.10-5 T.

B=B1 – B2=0,5.10-5 T.

[collapse]

Bài tập 6. Hai dòng điện thẳng dài, đặt song song cùng chiều cách nhau d=2a trong không khí  có I1=I2=I . Xác định cảm ứng từ tổng hợp tại điểm M cách đều I1 và I2 một khoảng x. Hãy xác định x để độ lớn cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng điện gây ra đạt giá trị cực đại. Tính giá trị cực đại đó.

Spoiler

Hướng dẫn giải Bài tập vận dụng công thức từ trường của dòng điện thẳng

B1= B$_{2 }$= 2.10$^{-7 }$$\frac{I}{x}$

B = 2B1cosα  = 4.10-7 $\frac{I}{x}$$\frac{{\sqrt {{x^2} – {a^2}} }}{x}$ = 2.10-6$\sqrt {\frac{{{x^2} – {a^2}}}{{{x^4}}}} $

ta có: $\sqrt {\frac{{{x^2} – {a^2}}}{{{x^4}}}} $= $\sqrt {\frac{1}{{{x^2}}}(1 – \frac{{{a^2}}}{{{x^2}}})} $

B$_{max}$ khi biểu thức trong căn max => áp dụng bất đẳng thức cosi

$\sqrt {ab}  \le \frac{{a + b}}{2}$ dấu bằng xảy ra khi a = b

=> $\frac{1}{{{x^2}}} = 1 – \frac{{{a^2}}}{{{x^2}}}$ => x = $\sqrt{(1+a^2)}$ (m)

=> B$_{max}$ = 4.10$^{-7 }$$\frac{I}{1+a^2}$

[collapse]
+1
2
+1
0
+1
0
+1
0
+1
0
Subscribe
Notify of
guest

0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
Scroll to Top