Tiêu đề CHỦ ĐỀ 2. LỰC TỪ - CẢM ỨNG TỪ-GV.docx ✅

1 Chủ đề 2 LỰC TỪ - CẢM ỨNG TỪ Tóm tắt lí thuyết I Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang điện 1 - Khi cho dòng điện có cường độ I chạy qua đoạn dây dẫn đặt trong từ trường thì xuất hiện lực từ F→ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện. - Lực từ F→ có: + Điểm đặt: là tại trung điểm của đoạn dây. + Phương: vừa vuông góc với đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường và vừa vuông góc với đường sức từ. + Chiều: được xác định bằng quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện, khi đó ngón cái choãi ra 90 chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện Cảm ứng từ 2 a) Định nghĩa Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường tại một điểm về mặt tác dụng lực. - Kí hiệu B→ . Cảm ứng từ là một đại lượng vectơ: - Có phương trùng với phương của kim nam châm nằm cân bằng tại điểm đang xét, có chiều từ cực nam sang cực bắc của kim nam châm; - Có độ lớn là: sin F B Il (1) Trong đó: B là độ lớn cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường đều. F là độ lớn của lực do trường tác dụng lên đoạn dây dẫn I là cường độ dòng điện; l chiều dài đoạn dây mang dòng điện đặt trong từ trường;  là góc hợp bởi đoạn dây mang dòng điện và vectơ cảm ứng từ B.
2 - Đơn vị SI của cảm ứng từ là tesla, kí hiệu T . Cảm ứng từ có độ lớn bằng 1 T khi một dây dẫn mang dòng điện 1 A đặt vuông góc với từ trường đều chịu tác dụng bởi lực 1 N trên 1 m chiều dài của nó. Vì 211Nkgms nên 21211/1/1TNAmkgAskgAs . Từ công thức (1), ta có thể rút ra: F = BILsin  (2) Công thức (2) là công thức của định luật Am-pe về lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều. Lưu ý: Kí hiệu ⊙ chỉ chiều dòng điện từ mặt phẳng hình vẽ hướng thẳng ra ngoài;  chỉ chiều dòng điện từ ngoài hướng thẳng vào mặt phẳng hình vẽ. b) Lực từ tương tác giữa hai dòng điện thẳng Bất kì dòng điện nào cũng có từ trường xung quanh nó. Nếu hai dòng điện thẳng đặt gần nhau thì từ trường của dòng điện thứ nhất tác dụng lên dòng điện thứ hai một lực từ, lực này được kí hiệu là 12F→ . Tương tự như vậy, từ trường của dòng điện thứ hai tác dụng lên dòng điện thứ nhất lực từ 21F→ (Hình 2.5). a) Hai dòng điện ngược chiều đẩy nhau b) Hai dòng điện cùng chiều hút nhau Thực hành đo độ cảm ứng từ 3 a. Mục đích thí nghiệm Xác định độ lớn cảm ứng từ của từ trường điện b. Dụng cụ thí nghiệm Dụng cụ thí nghiệm như Hình 15.1. c. Tiến hành thí nghiệm Bước 1: Treo khung dây vào đầu đòn cân. Bước 2: Điều chỉnh khung dây vuông góc với vectơ cảm ứng từ của nam châm điện ( = 90 0 ). Bước 3: Điều chỉnh gia trọng và dây căng lực Hình 15.1. Bộ thí nghiệm lực từ và cảm ứng từ Lần thí nghiệm I (A) F (N) 1 0,1 0,02 0,010
3 kế để lực kế đo được lực từ. Bước 4: Bật công tắc nguồn điện. Điều chỉnh cường độ dòng điện qua nam châm điện ở mức ban đầu 0,1A. Xác định giá trị của lực từ F qua lực kế. Bước 5: Thay đổi giá trị cường độ dòng điện qua khung dây mỗi lần tăng lên 0,1A. Đọc giá trị cường độ dòng điện I qua khung dây và xác định giá trị lực từ F qua lực kế, ghi kết quả vào vở như ví dụ kết quả thí nghiệm ở Bảng 15.1. 2 0,2 0,05 0,013 3 0,3 0,07 0,012 4 0,4 0,09 0,011 Bảng 15.1. Kết quả thí nghiệm đo cảm ứng từ của nam châm điện. Trường hợp ( = 90 0 ); chiều dài dây dẫn đặt trong từ trường nam châm L = nl = 20 (m) Bước 6: Đánh dấu các điểm thực nghiệm lên hệ trục toạ độ và vẽ đường thẳng đi gần nhất các điểm thực nghiệm (tham khảo Hình 15.6). Hình 15.6. Đồ thị quan hệ F và I d. Kết quả thí nghiệm Giá trị trung bình của cảm ứng từ: Sai số của các lần đo: B 1 = 0,0115 – 0,010 = 0,0015 (T); B 2 = 0,0115 – 0,013 = 0,0015 (T) B 3 = 0,0115 – 0,012 = 0,0005 (T); B 4 = 0,0115 – 0,010 = 0,0005 (T) Sai số trung bình của các lần đo:  Ghi kết quả: B = 0,012  0,001 (T)
4 Nguyên nhân gây ra sai số: Do thao tác đo, cách đọc giá trị đo, do ngoại lực (gió thổi vào khung dây là cho giá trị của lực chưa chuẩn) … Cách khắc phục: Thực hiện thao tác đúng, đảm bảo điều kiện thí nghiệm tốt nhất Cảm ứng từ của một số dòng điện đặc biệt 4 Độ lớn cảm ứng từ của một số dòng điện có dạng đặc biệt đặt trong không khí Độ lớn cảm ứng từ tại một điểm cách dòng điện thẳng một đoạn r: 7 2.10I B r   Độ lớn cảm ứng từ tại tâm dòng điện tròn có N vòng dây và có bán kính R: 7 2.10NI B R Độ lớn cảm ứng từ bên trong ống dây có chiều dài L và N vòng dây (với chiều dài rất lớn so với bán kính vòng dây): 7 4.10NI B L R là bán kính của khung dây (m) N là số vòng dây trong khung I là cường độ dòng điện trong mỗi vòng (A). n = N/l : là số vòng dây trên một đơn vị dài của ống; l: chiều dài của ống (m) + Nếu đề cho đường kính dây: 1 ()dayn dm + Nếu đề cho đường kính ống: dayday ongong ll N Cd Nguyên lí chồng chất từ trường Xét hệ có n dây dẫn lần lượt mang các dòng điện có cường độ dòng điện là 12,,nIII . Cảm ứng từ do mỗi dòng điện gây ra tại điểm M trong không gian là 12,,nBBB→→→ . Khi đó cảm ứng từ tổng hợp tại điểm M là: Dạng 1 TỔNG HỢP LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN KHUNG DÂY PHƯƠNG PHÁP GIẢI