Chuyên đề bồi dưỡng từ trường của dòng điện môn Vật Lý 11 năm 2021-2022

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

CHUYEN DE BOI DUONG TU TRUONG CUA DONG DIEN MON VAT LY 11
NAM 2021-2022
1. TOM TAT KIEN THUC
1.1. CÁC ĐỊNH NGHĨA, QUY TAC
—_ Từ trường là dạng vật chất tôn tại xung quanh điện tích chun động (dịng điện, nam châm) và tác dụng
lực từ lên hạt mang điện khác chuyển động trong đó (dịng điện khác, nam châm khác). Hướng của từ

trường tại mỗi điểm là hướng Nam — Bắc của kim nam châm đặt tại đó.
— Đường cảm ứng từ (đường sức từ) là những đường cong vẽ trong
khơng gian có từ trường sao cho tiêp tuyên ở môi điêm trùng với

gens

a

N

=

hướng từ trường tại điểm đó.
— Phần tử dịng điện là một đoạn dây dẫn rất nhỏ (tiết diện ngang
và chiêu dài rất nhỏ so với chiều dài dây dẫn) mang dòng điện. Phần
tử dòng điện được đặc trưng băng cường độ dòng điện 7 và độ dài đoạn dây dẫn A7.

— Từ thông (thông lượng cảm ứng từ hay cảm ứng từ thơng) qua diện tích § trong từ trường B

lượng: ®= 8.5 = BScosø
(a= (5.5)

là đại

(1.1)

là góc hợp bởi B và pháp tuyến n của mạch kín $ ).

— Quy tắc “Cái đinh ốc” (hay quy tắc vặn nút chai): Đặt cái đinh ốc
dọc theo dây dẫn và quay cái đỉnh ốc sao cho nó tiễn theo chiều dịng

%2

điện thì chiêu quay của cái dinh 6c 1a chiéu cua duong stic tt. Quy

Chiêu đường

tac này dùng đê xác định chiêu đường sức từ của dòng điện thăng,

——

dòng điện tròn và dòng điện trong ống dây.
— Quy tắc “Nắm tay phải”: Giơ ngón cái của bàn tay phải hướng

=1 ~

theo chiều dong điện, khum bốn ngón tay kia xung quanh dây dẫn

Quy tie “Cadi dinh be

thì chiều từ cổ tay xuống đến các ngón tay là chiều của đường sức

từ. Quy tắc này dùng để xác định chiều đường sức từ của dòng điện

.

`

-

thăng, dòng điện tròn và dòng điện trong Ống dây.
— Quy tắc “Bàn tay trái”: Đặt bàn tay trái duỗi thắng sao cho
các đường cảm ứng từ đâm vào lòng bản tay, chiều từ cổ tay
đến các ngón tay chỉ chiều dịng điện thì chiều của ngón cái

chỗi ra chỉ chiều của lực từ. Quy tắc này dùng để xác định
chiều của lực từ.

1.2. TU TRUONG

CUA DONG

DIEN TRONG

KHONG

CHAN
Quy

tic “Ban tay trai

a. Dinh luat Bi-6-Xa-va:

W: www.hoc247.net

F: www.facebook.com/hoc247.net

Y: youtube.com/c/hoc247tvc


Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

Cam ứng từ do phần tử dòng điện 7 AI gây ra tại điểm M
đoạn

cach no mét

.

z có:

HN

+ Điểm đặt: tại M.

`

+ Phương: vng góc với mặt phăng chứa phần tử dịng điện 7 .AI và

:

M

diém M .
+ Chiêu: tuân theo quy tắc “Cái đỉnh ốc”.

+ Bo lon: AB= He ESO
An

r

(9),

r

()

(uy =4Z.10 “(HH /m): hằng số từ: Ø = (Az.r)).

b. Cảm ứng từ của một số dịng điện: Vận dụng định luật Bi-ơXa-va ta xác định được độ lớn cảm ứng từ của dòng điện trong một số trường hợp đặc biệt sau:
a) Dòng điện thăng:

Hol (sin a, —sin at, ) = 107.*(sin a, +sin Qty )

— Dây có chiều dài hữu hạn: 8=
—

oA

x.

A

A

r

Arr
rary

Day co chiéu dai v6 han (rat dai): B=

~

I

mr

_—

I

=2.10”.—

(1.3)

(1.4) .

r

(r 1a khoang cach tir day dan dén diém M ).

C

3
B

xT

cy

i BY = -o

XCD

b) Dòng điện tron:

— Tại điểm M

trên trục vòng dây:

(h la khoang cach tir M_

—~
#8=———“~?#———
Hồ he yn
2z(R

_2jg7— —————
1
(R? Lhe yn

(1.5).

dén tém vong day; S = 7R?: dién tich vong day; R 1a ban kinh vong dây).

— Tai tam vong day (h = 0) :B= 2z.107.-

(1.6) .

c) Ông dây thăng (xơ-lê-nơ-it) mang dịng điện:
W: www.hoc247.net

F: www.facebook.com/hoc247.net

Y: youtube.com/c/hoc247tvc


Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

2
`
I
— Ong day co chiéu dài hữu hạn: B= —
(cosØ, —cosØ,)= 2Z.10 ”.m! (cosØ, —=cosØ,)
N

(n= T

là mật độ vịng dây; ẤN,

⁄

Lane

on

Ấ

^

là sơ vịng và chiêu dài của ơng dây).

— ống dây có chiều dai v6 han (rat dài: Ø =z,Ø, =0): 8=4z.10”m

(1.8).

1.3. NGUYÊN LI CHONG CHAT TU TRUONG
Gọi B,,B,.... là các cảm ứng từ do các đòng điện J,,/,,... gay ra tai diém M .
Cảm ứng từ tổng hợp tại M là: B=B,+B,+...

(1.9).

1.4. LUC TU - CONG CUA LUC TU - NĂNG LƯỢNG TỪ CỦA MẠCH ĐIỆN
a. Luc tir:
-

Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện: Lực từ do từ

trường tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong nó có:
+ Điểm đặt: tại điểm trên phần tử dịng điện.
+ Phương: vng góc với mặt phẳng (8. I ) .

+ Chiêu: tuân theo quy tặc “Bản tay trái”.
+ Độ lớn: F=/sinz

(1.10).

2x

(z: góc giữa vec tơ cảm ứng từ Ư và chiều dịng điện).

W: www.hoc247.net

F: www.facebook.com/hoc247.net

Y: youtube.com/c/hoc247tvc

(1.7).


Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

-_

Lực tương tác từ giữa hai dây dẫn thăng song song có dịng điện chạy qua:

Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn có chiều dài / có:

|, 4

+ Điểm đặt: trên các dây dan.

‘ I,

2

C

+ Phương: vng góc với dây dẫn trong mặt phắng chứa hai dây dẫn.
+ Chiều: lực hút nếu hai dòng điện cùng chiều; lực đây nêu hai dòng điện ngược

chiều.

+ Độ lớn: F= 2.102.221

_—ả

(1.11).

(d là khoảng cách giữa hai dây dẫn).
-_

Lực từ tác dụng lên khung dây dẫn kín có dịng điện: Momen của ngẫu lực

từ tác dụng lên khung dây kín có dịng điện chạy qua: M =JBSsinz_
(a= (n,B); S la dién tich khung day;

+ } —

(1.12).

n là pháp tuyến của mặt phắng khung

day).

[
I|

|
“K7 —+—>

i \@

|

b. Công của lực từ:

1

ON

—

Khi một đoạn dây dẫn (hoặc khung dây kín) mang dịng điện dịch chuyển trong

từ trường, lực t thc hin mt cụng: A=/Ađ_

(1.13).

(Ađ = â, đ,: do biến thiên từ thông của mạch).
c. Năng lượng từ của mạch điện:

W=-I®M

(1.14).

(@®= BS cosa: từ thơng qua mạch khi đó).

2. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
2.1. Về dạng bài tập về cảm ứng từ do dòng điện trong các dây dẫn gây ra.
Phương pháp giải là:
-_

Thực hiện các bước:

+ Xác định dạng mạch điện: thăng, trịn, ơng dây.
+ Sử dụng các quy tắc đã biết để xác định chiều vec tơ cảm ứng từ do dòng điện trong các dây dẫn gây ra
(quy tắc “Cái đinh ốc”, quy tặc “Nắm tay phải”, quy tắc “Vào Nam - ra Bắc”).
+ Sử dụng các công thức tính cảm ứng từ do dịng điện trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt như thắng,
trịn, x6-lé-n6-it gây ra.

-_ Một số chú ý:
+ Phân biệt giữa yêu cầu “tính” và “xác định”.
+ Trường hợp khung dây trịn có ý vịng dây thì cảm ứng từ do dịng điện trong khung dây gây ra tại tâm
NI

khung đây có độ lớn: B = NB, = 2.10 .—- .
+ Trường hợp có nhiều dây dẫn mang dịng điện gây ra các cảm ứng từ B,, B,,... tai diém ta xét thi cam
ứng từ tổng hợp tại điểm đó được xác định theo nguyên lí chồng chất từ trường: B= B + B, +...

W: www.hoc247.net

F: www.facebook.com/hoc247.net

Y: youtube.com/c/hoc247tvc

B


Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

+ Trường hợp phân bổ dịng diện có tính đối xứng ta sử dụng định lí Am-pe về lưu số của vec tơ cảm ứng
từ và lưu ý đến chiêu của đường cong kín (C) để xác định cảm ứng từ: Ð' B.Al= pI.
(C)

+

Trường

hợp

có

tính

đến

sự

từ

hóa

của

chất

thì

cảm

ứng

từ

tổng

hợp

trong

vật

là:

B=B,+B'=(I+z„)B,=uB,.
2.2 Với dạng bài tập về lực từ.
Phương pháp giải là:
-_

Sử dụng các công thức:

+ Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có dịng điện (F = B//sinø) ; lực tương tác giữa hai dịng điện
F =2.10

+ 7
tl,

Vua

ˆ

¬

ek

ay

.

.

: lực từ tác dụng lên khung dây kín có dịng điện (M = JBS sina).

+ Công và năng lượng từ của mạch điện: A = ïA(®, W =—7®.

(AÐ =@®, —@,: độ bién thiên từ thơng của mạch; ® là từ thơng của mạch điện tại thời điểm đó).
-_ Một số chú ý: Với đoạn dây dẫn cần kết hợp với định luật II Niu-tơn và điều kiện cân bằng của chất
điểm để giải; với khung dây cần kết hợp với định luật II Niu-tơn và điều kiện cân bằng của vật thé ran dé
giải.

3. BÀI TẬP VẬN DỤNG

Câu 1. Dòng điện có cường độ 7 =2A chạy cùng chiều qua hai dây dẫn thắng chập lại. Tính cảm ứng từ
đo hai dây gây nên tai noi cach ching 5cm.
Bài giải
Cảm

ứng

từ

B.=B, = 2.107 4 = 2.107

r

Cam tng

do

0,05

Ld,

gay

ra

tại

A:

=8.10°7.

I,

tir tong hop tai A: B=B.+B,.

oD

Vì B, cùng chiều với 8, nên B=B, +B, =8.10°+8.10° =16.10°7.

|;

A
ne

:

Seg

Vậy: Độ lớn của cảm ứng từ do hai dây gây nên tại nơi cách chúng 5cm là

ñ

B=16.10°T.
Câu 2. Cuộn dây trịn bán kính R=5cm

(gdm n=100

vong day quan ndi tiép cach dién voi nhau) dat

trong khơng khí có dịng điện 7 qua mỗi vòng dây, từ trường ở tâm vòng dây là B=5.10°7. Tim /.

Bài giải
1
5.107
5.10 *.0,05
Cảm ứng từ do cuộn dây gây ra ở tâm vòng dây là: 8= 2z.10”.— =
=> [1 =———— _=0,4A.
R_
10
100.27.10
Vậy: Cường độ dòng điện qua mỗi vong day la 7 =0,4A.

Câu 3. Một ống dây thắng (xơ-lê-nơ-it) chiều dài 20c, đường kính 2œn. Một dây dẫn có vỏ bọc cách
điện dài 300w được quân đều theo chiều dài ơng. Ơng dây khơng có lõi và đặt trong khơng khí. Cường độ
dịng điện đi qua dây dẫn là 0,54. Tìm cảm ứng từ trong Ống dây.

Bài giải
W: www.hoc247.net

F: www.facebook.com/hoc247.net

Y: youtube.com/c/hoc247tvc


Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

Ta có: Chiều dài của mỗi vịng dây là chu vi của ơng dây thắng.
Số vòng

dây

được

sac

g

quấn trên Ống:

4
Mat d6 vong day: n= == = a>

#2”

300

300

WM=——=——————=4775

zJ

3140/02

(vòn

(vòng)

= 23873 (vong/m)

Cam ứng từ trong ống dây: B= 47.107 nl == 477.107.23873.0,5 =0, 0157 .

Câu 4. Một dây dẫn đường kính tiết dién d=0,5mm

duoc boc băng một lớp cách điện mỏng và quan

thành một ông dây (xô-lê-nô-it). Các vịng của ơng dây được qn sát nhau. Cho dịng điện có cường độ
I=0,4A

đi qua ống dây. Tính cảm ứng từ trong Ống dây.

Bài giải
Mậtat độ d vòng

1

vong dây:day n = ————05102 = 2000

(vong/m
(vong/m)

Cảm ứng từ trong 6ng day: B =47.10 nl = 47.10 7.2000.0,4=0,0017.
Câu 5. Hai dòng điện thăng dài vơ hạn, !¡ =10A, !j =30A vng góc nhau trong khơng khí. Khoảng cách
ngắn nhất giữa chúng là 4œn. Tính cảm ứng từ tại điểm cách mỗi dịng điện 2n.
Bài giải

Gọi M⁄ là điểm cách mỗi dòng điện 2czn.
Cảm

ứng

từ

do

dòng

J,

gây

ra

tại

M

là:
`

4
B,= 2.10 at = 2.10 -1'°.—10 =10'T.
r

Cảm

ứng

E

’

từ

do

M
ee

dòng

J,

gây

ra

ta

M

ee

là:

ven”

wy
( -°-

H

=2. 107,5 =2.107”.——
30 _=3.107.
r

Oe

0,02

Cảm ứng từ tổng hợp tại Xí: B=B.+B,.
Vì

B, L B,

nén

B=./B? +B = (10%) + (3.107), =+x/10.102?=3,16.107
Câu 6. Hai dây dẫn thắng song song dài vô hạn đặt cách nhau ở = 14cm trong khơng khí. Dịng điện chạy
qua trong day J, = J, = 7 =1,25A. Xác định vec tơ cảm ứng từ tại ⁄

cách mỗi dây ®= 25czn trong trường

hợp hai dòng điện:
a) Cùng chiều.
b) Ngược chiêu.
Bài giải
-

,
ự

`
`
FA
^
.
Cam ung tu do dong dién J, gayratai M:

-_

Cảm ứng từ do dòng điện 7, gây ra tại Xí: 5, = 2.10

W: www.hoc247.net

aL,
_, 1,25
6
B, =2.10°.—=2.10 °.— =10°T.
R
0,25

F: www.facebook.com/hoc247.net

_ 1,
_ 1,25
6
Ro = 2.10 095 =10°T

Y: youtube.com/c/hoc247tvc

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

-_

Cảm ứng từ tổng hợp tại Xí : B =B+B,.

a) Hai dịng điện chạy cùng chiều:

O,

Gọi œ là góc hợp bởi B,,B,, ta có:
B.

H

¡9---r--®\,

œ =90 ~ 9; O,MO, = 90” ~ đ = ø =O,MO,; Ý = O,MH.
„
Ta cố:

a
cos— =

=> B=—

B

>
B_

=

MH
MO,

=

Ye

B

Vie.

JMO; -0,H°

M

B

2.105.|0,25?-0,07?

G7

_ 210

Vậy: Cảm tng tir tong hop tai M

B

2”

~-

MO,

2B Mo? ~0,H?
MO,

O›

y0,25° = 0,07
0,25

=1,92.10°T

có độ lớn B=1,92.10°T , co phuong song song OO, .

b) Hai dịng điện chạy ngược chiều:

Ta có: B=B+bB,

(1)

Chiếu (1) lên phương của Bụ:

B=B,cosa+B, cosa =2B, cosa

(vi B 1 =B,).=B,
Mat khéc:

@ = B > cosa =cos B=

A

OM_

|,

`
i:

và Ư có phương vng góc với ØO,, chiều hướng từ 8 đến 77.

W: www.hoc247.net

có độ lớn 8 =0,56.10

chiêu từ M

(@)----

0,25

0,25

phương vng góc ØØ,,

H

_ 0.07

= B=2.10° 2% = 0,56.10°T

Vậy: Cảm ứng từ tổng hợp tại Ä

O;

`

59

7, có

đến H.

F: www.facebook.com/hoc247.net

Y: youtube.com/c/hoc247tvc

,

7

O,

ora

iB
`

+

TC

`
:

6

ể
`

'

,

Y)
H

*

1,


=

:

=«

.

= y=)

Virng vang nén tang, Khai sang tuong lai

~

HOC247-

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

Website HOC247 cung cấp một mơi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội
dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi

về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên danh
tiếng.
LLuyên Thi Online

Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi — Tiết kiệm 90%
-

Luyén thi ĐH, THPT ỌG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng

xây dựng các khóa luyện thi THPTQG

các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh

Học.

-_

Luyện (hi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các

trường PTNK,

Chuyên HCM

(LHP-TĐN-NTH-GĐ),

Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường

Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS. Phạm Sỹ Nam, TS. Trịnh Thanh Déo va Thầy Nguyễn Đức
Tân.

II. Khoa Hoc Nang Cao va HSG

Học Toán Online cùng Chuyên Gia
-_

Toán Nâng Cao THCS:

Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chun dành cho các em HS

THCS lớp 6, 7, 8, 9 u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm
tốt ở các kỳ thi HSG.
-_ Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng 5 phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành
cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12. Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS. Lê Bá Khánh Trình, TS.

Trần Nam Dũng, TS. Phạm Sỹ Nam, TS. Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cần cùng
đơi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia.

HI.Kênh học tập miễn phí
HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí

HOC247 TV kênh Video bài qiẳng miễn phi
-_

HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả

các môn học

với nội dung bài giảng chỉ tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu

tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất.
- HOC247 TV: Kénh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi
miễn phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các mơn Tốn- Lý - Hố, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng
Anh.
W: www.hoc247.net

F: www.facebook.com/hoc247.net

Y: youtube.com/c/hoc247tvc