Tài liệu Lý thuyết và bài tập Chương : Từ trường ppt

BÀI TẬP CHƯƠNG IV
I/ TÓM TẮT LÝ THUYẾT:
1. Từ trường:
_ Các tương tác giữa nam châm với nam châm, nam châm với dòng điện gọi là tương tác từ.
_ Tương tác từ chỉ xảy ra giữa các hạt mang điện chuyển động.
_ Từ trường là dạng vật chất tồn tại xung quanh hạt mang điện chuyển động và tác dụng lực
từ lên hạt mang điện khác chuyển động trong nó.
_ Điện tích đứng yên là nguồn góc của điện trường tĩnh. Điện tích chuyển động vừa là
nguồn góc của điện trường vừa là nguồn góc của từ trường.
2. Cảm ứng từ:
_ Đường cảm ứng từ là những đường cong mà tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm trùng với trục
của kim nam châm đặt tại điểm đó. Các đường cảm ứng từ có chiều đi vào từ cực nam và đi
ở cực bắc. Tại mỗi điểm trong từ trường ta chỉ vẽ được mọt đường cảm ứng từ qua nó mà
thôi.
_ Véc tơ cảm ứng từ
B

là đại lượng vật lý đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng
lực. Độ lớn của véc tơ cảm ứng từ gọi là cảm ứng từ B.
+ Trong từ trường đều, cảm ứng từ B được xác định bởi tỉ số B =
Il
F
( Trong đó F là lực
tác dụng của từ trường lên đoạn dây dẫn đặt vuông góc với đường sức từ có dòng điện I
chạy qua, l là chiều dài của đoạn dây dẫn). Trong hệ SI, F tính bằng Niu tơn, I tính bằng
Ampe, l tính bằng m thì B tính bằng Tesla.
+ Phương chiều của véc tơ
B

tại một điểm là phương, chiều nam_ bắc của một kim nam
châm tại điểm đó.

a/ Véc tơ
B

do dòng điện thẳng dài gây ra tại điểm M cách một khoảng r được xác định như
sau:
_ Phương: vuông góc với mặt phẳng hợp bởi dây dẫn và điểm M.
_ Chiều: tuân theo quy tắc: vặn nút chai, nắm tay phải, cái đinh ốc.
_ Độ lớn: B = 2.10
-7
r
I
. Với I là cường độ dòng điện chạy trong dây.
b/ Véc tơ
B

do dòng điện trong dây dẫn uốn thành vòng tròn có bán kính R
gây ra:
_ Phương: vuông góc với mặt phẳng vòng tròn.
_ Chiều: tuân theo quy tắc vào nam ra bắc, cái đinh ốc,
vặn nút chai.
_ Độ lớn: B = 2
π
.10
-7
R
I
.
Nếu có N vòng dây giống nhau thì :
B = 2
π

.10
-7
N
R
I
.
c/ Véc tơ
B

trong lòng ống dây dẫn hình trụ tròn có dòng điện:
_ Phương chiều tuân theo quy tắc cái đinh ốc, nắm tay phải, vặn nút chai.
_ Độ lớn: B = 4
π
.10
-7
.
l
N
I. Với N là số vòng dây quấn, l là chiều dài ống dây.
I
B

M
r
I
B

R
3. Công thức Ampe:
Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn l mang dòng điện I đặt trong từ trường đều

B

có:
_ Phương : vuông góc với mặt phẳng hợp bởi đoạn dây dẫn và véc tơ cảm ứng từ
B

_ Chiều : tuân theo quy tắc bàn tay trái.
_ Độ lớn: F = BIlsin
α
( với
α
là góc hợp bởi dòng điện I và véc tơ
B

).
4. Lực Lorenxơ:
_ Phương vuông góc với mặt phẳng hợp bởi véc tơ vận tốc
v

và véc tơ cảm ứng từ
B

.
_ Chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái.
_ Độ lớn: f =
q
vBsin
θ
. Với : q là điện tích hạt mang điện chuyển động,
θ

là góc hợp bởi
v

và
B

.
5. Bán kính quỹ đạo chuyển động của hạt:
Nếu hạt chuyển động vuông góc với từ trường đều
B

thì bán kính quỹ đạo của hạt là:
R =
Bq
mv
.
Chu kì chuyển động của hạt là: T = 2
π
R
v
.
II/ BÀI TẬP:
Bài 1: Xác định lực từ trong các trường hợp sau:

Bài 2: Một dòng điện có cường độ là 5A chạy trong một đọan dây dẫn dài 40 cm đặt trong từ
trường đều B = 4.10
-6
T theo phương hợp với đường sức từ một góc 30
0
. Hãy xác định lực từ

tác dụng lên đoạn dây dẫn.
Bài 3: Một dây dẫn thẳng có cường độ dòng điện là 4A chạy qua. Hãy xác định cảm ứng từ
tại điểm cách dây dẫn 30 cm.
Bài 4: Khung dây hình tròn quấn 500 vòng có cường độ dòng điện chạy qua là 3A. Hãy xác
định cảm ứng từ tại tâm vòng dây. Biết bán kính của vòng dây là 2cm.
Bài 5: Một ống dây hình trụ có 1000 vòng dây dài 5cm. Cường độ dòng điện chạy qua ống
dây là 2A. Hãy xác định cảm ứng từ trong lòng ống dây.
Bài 6: Hai dây dẫn thẳng dài song song đặt cách nhau 10cm trong chân không. Cường độ
dòng điện chạy trong hai dây dẫn là I
1
= 2A, I
2
= 4A. Hãy xác định:
a/ Cảm ứng từ tại trung điểm của đoạn thẳng nối liền hai dây dẫn.
b/ Những điểm mà tại đó cảm ứng từ tổng cộng bằng không.
Bài 7: Một electron chuyển động theo quỹ đạo tròn bán kính 30 cm dưới tác dụng của một từ
trường đều có B = 9.10
-4
T. Hãy xác định:
a/ Lực lorenxơ tác dụng lên electron.
b/ Tốc độ chuyển động của electron.
c/ Chu kỳ chuyển động của electron.
I
B

B

I
•
B


I
+
B

I
d/c/
b/a/
Bài 8: Hai dây dẫn thẳng dài song song đặt tại hai đỉnh A, B của một tam giác vuông tại C.
Dòng điện chạy trong hai dây dẫn có cường độ là 4A. Hãy xác định cảm ứng từ tại đỉnh C của
tam giác vuông. Biết rằng AB = 5cm, AC = 3cm, BC = 4cm.
Bài 9: Hai dây dẫn thẳng dài vô hạn được đặt cách nhau 5cm. Dòng điện chay trong hai dây
dẫn cùng chiều với nhau và có cường độ 11A. Xác định vectơ cảm ứng từ tại điểm M cách
mỗi dây là 3cm.
Bài 10: Hai hạt mang điện cùng điện tích +e được bắn vào trong một từ trường đều B = 0,5 T
với cùng vận tốc v = 100 m/s theo phương vuông góc với các đường sức từ. Khối lượng của
hai hạt này khác nhau là: m
1
– m
2
= 10
-10
kg. Tính độ chênh lệch bán kính của hai hạt.
Bài 11: Một khung dây cứng đồng chất hình chữ nhật MNPQ, cạnh MN = a = 20 cm, MQ =
10cm, đặt trong một từ trường đều, vec tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng MNPQ.
Dòng điện có cường độ 3A đi vào M và đi ra N.
a/ Biểu diễn các lực từ tác dụng lên các cạnh ?
b/ Tính độ lớn các lực trên.
c/ Xác định kực từ tổng hợp tác dụng lên toàn bộ khung dây.