vật lí lớp 11 từ trường của dòng điện tròn thuộc chương trình vật lí 11 chủ đề từ trường cảm ứng từ
Từ trường của dòng điện tròn
Đường sức từ của dòng điện tròn là những đường nằm trong mặt phẳng vuông góc với dòng điện tròn, có xu hướng đi xuyên qua tâm xòng điện tròn và tạo thành các vòng tròn đồng tâm tại vùng gần với dây điện như hình vẽ dưới.
Hình ảnh từ phổ của dòng điện tròn
Công thức tính từ trường của dòng điện tròn
Công thức tính Cảm ứng tại tâm của dòng điện tròn:
\[B=N.2\pi .10^{-7}\dfrac{I}{R}\]
Trong đó:
- B: độ lớn cảm ứng từ tại tâm vòng dây(T)
- R: bán kính của vòng dây (m)
- I: Cường độ dòng điện (A)
- N: số vòng dây
Cách xác định phương chiều véc tơ cảm ứng từ tại tâm của dòng điện tròn
Sử dụng quy tắc tay phải 2 để xác định chiều của véc tơ cảm ứng từ tại tâm vòng tròn
- Chiều từ cổ tay đến các ngón tay (nắm thành vòng cung) chỉ chiều dòng điện \[\vec{I}\]
- ngón cái chỉ chiều của véc tơ cảm ứng từ \[\vec{B}\]
Bài tập áp dụng công thức tính từ trường của dòng điện tròn
Bài tập 1. Một vòng dây tròn đặt trong chân không có bán kín R = 10 cm mang dòng điện I = 50 A.
a/ Tính độ lớn của véc tơ cảm ứng từ tại tâm vòng dây.
b/ Nếu cho dòng điện trên qua vòng dây có bán kín R’ = 4R thì cảm ứng từ tại tâm vòng dây có độ lớn là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải bài tập từ trường của dòng điện tròn
a) B = 2π.10-7 \[\dfrac{I}{R}\]= 31,4.10$^{-5 }$
b) Với vòng dây có bán kính R’ = 4R thì:
B’ = 2π.10-7 \[\dfrac{I}{{4R}}\]= B/4 = 7,85.10$^{-5 }$T.
Bài tập 2. Một khung dây tròn đặt trong chân không có bán kín R = 12 cm mang dòng điện I = 48 A. Biết khung dây có 15 vòng. Tính độ lớn của véc tơ cảm ứng từ tại tâm vòng dây.
Hướng dẫn giải bài tập từ trường của dòng điện tròn
B = 2π.10-7N \[\dfrac{I}{R}\]= 367,8.10$^{-5 }$T.
Bài tập 3. Một dây dẫn thẳng, dài có vỏ bọc cách điện, ở khoảng giữa được uốn thành vòng tròn, bán kính R = 20 cm như hình vẽ. Dòng điện chạy qua dây dẫn có cường độ 5 A. Xác định cảm ứng từ tại tâm O của vòng tròn.
Hướng dẫn giải bài tập từ trường của dòng điện tròn
Dòng điện chạy trong vòng tròn gây ra tại tâm O cảm ứng từ \[\vec{B_1}\] vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, hướng từ ngoài vào và có độ lớn: B1 = 2π.10-7\[\dfrac{I}{R}\]= 15,7.10-6T.
Dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng gây ra tại tâm O cảm ứng từ \[\vec{B_2}\] vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, hướng từ trong ra và có độ lớn: B2 = 2.10-7\[\dfrac{I}{R}\]= 5.10-6T.
B = B1 – B2 = 10,7.10-6 T.
Bài tập 4. Cho dòng điện cường độ I = 0,15 A chạy qua các vòng dây của một ống dây, thì cảm ứng từ bên trong ống dây là B = 35.10$^{-5 }$T. Ống dây dài 50 cm. Tính số vòng dây của ống dây.
Hướng dẫn giải bài tập từ trường của dòng điện tròn
B = 4π.10-7I\[\dfrac{N}{L}\] => N = 929 vòng.
Bài tập 5.Xác định cảm ứng từ tại tâm vòng tròn? Biết một sợi dây rất dài căng, thẳng, ở khoảng giữa được uốn thành vòng tròn như hình. Bán kính vòng tròn là R = 6cm, cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn I = 3,75A
Hướng dẫn giải bài tập từ trường của dòng điện tròn
Bài tập 6. Cuộn dây tròn dẹt gồm 20 vòng, bán kính là π cm. Khi có dòng điện đi vào thì tại tâm của vòng dây xuất hiện từ trường là B = 2.10-3T. Tính cường đọ dòng điện trong cuộn dây.
Hướng dẫn giải bài tập từ trường của dòng điện tròn
