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

Kiểm tra bài cũ - Từ trường là gì ? Nêu đặc điểm của véc tơ cảm ứng từ tại một điểm ? Trả lời: -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 nam châm hay một dòng điện đặt trong đó. -Đặc điểm của véc tơ cảm ứng từ tại một điểm: +Có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó; +Có độ lớn là: Bài 21TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG CÁC DÂY DẪN CÓ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT I- Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài Đường sức từ đi qua M là đường tròn nằm trong mặt phẳng đi qua M vuông góc với dây dẫn , có tâm O nằm trên dây dẫn . I M P Q . Véc tơ cảm ứng từ tại điểm M : Phương: vuông góc mặt phẳng tạo bởi M và dây dẫn, tiếp tuyến với đường sức từ qua M O Chiều: xác định bởi quy tắc nắm bàn tay phải Độ lớn: I 1 M I 2 . I Véc tơ cảm ứng từ tại một điểm do nhiều dòng điện gây ra bằng tổng các véc tơ cảm ứng từ do từng dòng điện gây ra tại điểm ấy * Từ trường của nhiều dòng điện : Đây chính là nguyên lý chồng chất từ trường Hệ quả : Khi có hai dòng điện I 1 và I 2 chạy trong hai dây dẫn thẳng dài , song song , cách nhau một đoạn r cảm ứng từ do dòng điện I 1 gây ra dọc trên dây dẫn mang dòng điện I 2 là : r I 1 I 2 Lực từ của từ trường của dòng điện I 1 tác dụng lên mỗi đoạn l của dòng I 2 là : II- Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn Đường sức từ của dòng điện tròn là những đường cong có chiều đi vào mặt nam , đi ra mặt bắc Đường đi qua tâm O là đường thẳng dài vô hạn ở hai đầu . O . I I Cảm ứng từ tại tâm của vòng dây có : - Phương : vuông góc với mặt phẳng chứa dòng điện Nếu có N vòng : - Chiều:đi vào mặt Nam, đi ra mặt B ắc Độ lớn : III- Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ Ống dây dẫn hình trụ tạo thành bởi một dây dẫn quấn đều quanh một lõi hình trụ ( thường có chiều dài lớn hơn nhiều so với đường kính tiết diện ). Thí nghiệm : Bên ngoài ống dây các đường sức từ giống các đường sức của nam châm thẳng Bên trong ống dây các đường từ là những đường thẳng song song cùng chiều , cách đều nhau . Vậy từ trường trong lòng ống dây là từ trường đều . B I Cảm ứng từ trong lòng ống dây được xác định : Trong đó N là tổng số vòng dây , l là độ dài hình trụ n là số vòng dây quấn trên một đơn vị dài . Quy tắc nắm tay phải Chiều các đường sức từ được xác định bằng quy tắc nắm bàn tay phải : Tưởng tượng dùng bàn tay phải nắm lấy ống dây sao cho các ngón trỏ , ngón giữa .. Hướng theo chiều dòng điện ; khi đó ngón cái choãi ra cho ta chiều của đường sưc từ . N S Đặc điểm của cảm ứng từ tại một điểm M nào đó : 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 điểm M Phụ thuộc vào môi trường xung quanh Củng cố 1. Độ lớn của cảm ứng từ do dòng điện thẳng rất dài gây ra tại điểm M cách nó một đoạn r là 2. đường sức từ do dòng điện thẳng rất dài có cường độ I là những 3. Độ lớn cảm ứng từ B tại tâm của khung dây tròn có bán kính R mang dòng điện I là 4.Các đường sức từ của dòng điện tròn có chiều 5. Độ lớn của cảm ứng từ B ở trong lòng ống dây dẫn hình trụ có dòng điện I chạy qua là a.Đi vào mặt Nam và đi ra mặt Bắc của dòng điện tròn ấy . b. c. d. đường tròn nằm trong những mặt phẳng vuông góc với dòng điện và có tâm nằm trên dây dẫn . e. Ghép một mệnh đề ở cột bên trái với một mệnh đề ở cột bên phải để được câu đúng Bài toán : Một dây dẫn thẳng dài vô hạn mang dòng điện có cường độ 0,5A đặt trong không khí . - Xác định cảm ứng từ do dòng điện này gây ra tại điểm M cách dây 2 cm. - Tìm điểm N sao cho : Bài giải - Cảm ứng từ tại điểm M có phương chiều như hình vẽ và có độ lớn là : Theo đề , để : Nghĩa là véc tơ cảm ứng từ tại N cùng phương , ngược chiều với véc tơ cảm ứng từ tại M và có độ lớn bằng cảm ứng từ tại M N nằm đối xứng với m qua dây dẫn M N I