Bài giảng Vật lí 11 - Bài thứ 21: Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 11 - Bài thứ 21: Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt

1. CHUYÊN ĐỀ: CẢM ỨNG TỪ GIÁO VIÊN: PHAN CÔNG TÚ 1
2. Cảm ứng từ tại một điểm: ĐN: Là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh hay yếu của từ trường tại một điểm Đơn vị: T (Tesla)
3. Cảm ứng từ tại một điểm M trong từ trường của dòng điện phụ thuộc vào các yếu tố nào? + Tỉ lệ với cường độ dòng điện I gây ra từ trường. + Phụ thuộc vào dạng hình học của dây dẫn. + Phụ thuộc vào vị trí của điểm M. + Phụ thuộc vào môi trường xung quanh.
4. 1. Dßng ®iÖn ch¹y 2. Dßng ®iÖn ch¹y 3. Dßng ®iÖn ch¹y trong trong d©y dÉn trong d©y dÉn uèn èng d©y dÉn hình trô th¼ng dµi thµnh vßng trßn
5. I. TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG DÂY DẪN THẲNG DÀI ISO 9001 X. Power dongnai12N5 ẮC QUY CHÌ – A XÍT CÔNG NGHỆ CHÂU ÂU NĂNG LƯỢNG VƯỢT TRỘI
6. 1) Đường sức từ: I Dạng: Là những đường tròn đồng tâm nằm trong các mặt phẳng vuông góc O với dòng điện, Chiều: Xác định theo quy tắc nắm bàn tay phải.
7. 2) Véc tơ cảm ứng từ tại một điểm M: Vẽ véc tơ cảm ứng từ tại M. I ❖Ñieåm ñaët: ❖Phöông: B r ❖Chieàu: O M
8. Vecto cảm ứng từ B tại điểm M có: + Điểm đặt: Tại điểm M đang xét. I + Phương: Trùng với tiếp tuyến B của đường sức tại điểm đó. O r + Chiều: cùng chiều với đường sức M tại điểm đó. I B = 2.10−7 + Độ lớn: r Với I: cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn (A) r: Khoảng cách từ dòng điện đến điểm ta xét (m)
9. Vận dụng Trong không khí có một dòng điện thẳng dài có cường độ là 1A . Hãy tính cảm ứng từ tại một điểm cách dòng điện 10 cm. Giải: Ta có: I = 1A; r = 10cm = 0,1m I Áp dụng công thức B = 2.10−7 r 1 BT =2.10−−76 = 2.10 ( ) 0,1
10. II. TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG DÂY DẪN UỐN THÀNH VÒNG TRÒN B B O ISO 9001 X. Power dongnai12N5 ẮC QUY CHÌ – A XÍT CÔNG NGHỆ CHÂU ÂU NĂNG LƯỢNG VƯỢT TRỘI
11. 1) Đường sức từ: - Dạng: Là những đường 01 0 0 2 cong; đường đi qua tâm O . là đường thẳng. B - Chiều: Xác đinh theo quy tắc vào Nam ra Bắc R O I
12. 2) Véc tơ cảm ứng từ tại tâm O vòng dây. 01 0 A 0. B 0. 2
13. Vậy cảm ứng từ tại tâm O của dòng điện tròn có: + Điểm đặt: Tại tâm O của dòng điện + Phương: Vuông góc với mặt phẳng chứa dòng điện I + Chiều: Theo quy tắc vào Nam – ra Bắc −7 I BO R + Độ lớn: B = 2 .10 R O Với: I là cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn tròn (A) R là bán kính khung dây tròn (m) Nếu khung dây gồm N vòng dây sít nhau thì: Mặt Nam I BN= 2 .10−7 R
14. Biểu diễn vec-tơ cảm ứng từ tại tâm vòng tròn I B BO O O O Mặt Bắc Mặt Nam
15. Vận dụng: Một dòng điện có cường độ 5A được uốn thành một vòng tròn. Tại tâm O của dòng điện, người ta đo được độ lớn của cảm ứng từ là 31,4.10-6(T). Lấy = 3,14 I Hãy xác định bán kính của dòng điện khi đó. Giải BO R O Ta có: I = 5A; B = 31,4.10-6(T). Áp dụng công thức: I B=2 .10−7 R = 0,1 m R Mặt Nam
16. III. Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ 1 S N 2 3 4 + - Cực N của kim NC màu đỏ 6V
17. III. Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ Hình dạng và chiều của các đường sức từ bên ngoài nam châm thẳng Hình dạng và chiều của các đường sức từ bên trong và bên ngoài ống dây hình trụ
18. III. Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ - Dạng của đường sức từ: - Trong ống dây các đường sức từ là những đường thẳng song song cùng chiều và cách đều nhau - Bên ngoài từ trường giống như một NC thẳng.
19. - Chiều của đường sức từ: Tuân theo qui tắc nắm tay phải hoặc vào Nam – ra Bắc.
20. III. Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ Vectơ Cảm ứng từ B trong lòng ống dây: ▪ Gốc: trong lòng ống dây. (tại điểm ta xét). ▪ Phương: trùng với trục của ống dây. ▪ Chiều: Nắm tay phải – vào Nam ra Bắc ▪ Độ lớn: N B = 4 .10−7 I l N Đặt = n là số vòng dây cuốn trên một đơn vị dài của lõi l −7 + l(m): chiều dài ống dây dẫn B = 4 .10 nI +n(vòng/m): số vòng dây trên một mét chiều dài của ống
21. Vân dụng −7 N Hãy vận dụng công thức: B = 4 .10 I l để so sánh cảm ứng từ bên trong 2 ống dây có dòng điện chạy qua như sau: Ống 1 5A 5000 vòng Dài 2m B1 = 10 .10-3T Ống 2 2A 10000 vòng Dài 1.5m B2 = 12 .10-3T
22. IV. Từ trường của nhiều dòng điện Từ trường do nhiều dòng điện gây ra tuân theo nguyên lý chồng chất từ trường Vectơ cảm ứng từ tại một điểm do nhiều dòng điện gây ra bằng tổng các vectơ cảm ứng từ do từng dòng điện gây ra tại điểm ấy. I1 I2 BBBB=12 + + + n B1 BM O1 • O2 r1 M r2 B2
23. B2 I I 1 M 2 O 1 r1 r2 O2 B B1 BBB=+12 BBB=−12
24. Củng cố I I −7 B = 2.10−7 B = 2 .10−7 N BO = 4 .10 nI T r V R BO BV BT
25. CñNG Cè Bài 1. Một dòng điện 20A chạy trong Bài 2. Một khung dây tròn bán kính cm một dây dẫn thẳng dài (đặt trong có 10 vòng dây (đặt trong không khí). không khí). Cảm ứng từ tại những Cường độ dòng điện qua mỗi vòng dây điểm cách dây 10cm có giá trị nào sau là 0,1A. Cảm ứng từ tại tâm của khung đây ? dây có giá trị nào sau đây ? A. B = 4.10-6 T A. B = 2.10- 5T C. B = 2.10-9 B. B = 8.10-5 B. B = 2.10-2 T D. B = 2.10-7 C. B = 4.10-5 D. B = 8.10-6
26. Bài 3 : Cuộn dây tròn gồm 100 vòng dây đặt trong không khí . Cảm ứng từ ở tâm vòng dây là 6,28.10-6 T . Tìm dòng điện qua cuộn dây , biết bán kính vòng dây R = 5 cm . ĐS : I = 5 mA . Bài 4 :Ống dây dài 20 cm , có 1000 vòng , đặt trong không khí . Cho dòng điện I = 0,5 A đi qua . Tìm cảm ứng từ trong ống dây . ĐS : B = 3,14.10-3 T
27. Bài 5: Cuộn dây tròn bán kính R = 5cm (gồm N = 100 vòng dây quấn nối tiếp cách điện với nhau) đặt trong không khí có dòng điện I qua mỗi vòng dây, từ trường ở tâm vòng dây là: B = 5.10-4T. Tìm I=? ĐS: 0,4A Bài6: Một dây thẳng chiều dài 18,84cm được bọc bằng một lớp cách điện mỏng và quấn thành một cuộn dây tròn. Cho dòng điện có cường độ I = 0,4A đi qua vòng dây. Tính cảm ứng từ trong vòng dây. ĐS: 0,84.10-5 T