Tiêu đề Chủ đề 3 Từ trường - HS.docx ✅

BÀI TOÁN THỰC TẾ - THỰC NGHIỆM – MÔ PHỎNG ICD Máy khử rung tim cấy được (ICD – Implantable Cardioverter Defibrillator) là một thiết bị y tế được cấy vào dưới da bệnh nhân (thường dưới đòn bên trái) với mục đích tái lập lại nhịp tim cơ bản bình thường, cứu bệnh nhân khỏi đột tử do các rối loạn nhịp nhanh nguy hiểm. Một bệnh nhân có máy khử rung tim cấy ghép ICD đang làm việc gần một thiết bị tạo ra từ trường có cường độ B100T . Thiết bị ICD có một vòng dây diện tích 2A2cm được đặt vuông góc với từ trường. Khi bệnh nhân di chuyển ra khỏi vùng có từ trường trong thời gian t2s , từ trường giảm đều từ 100T về 0. a) Tính suất điện động cảm ứng trong ICD khi từ trường giảm đều trong khoảng thời gian 2s ? b) So sánh suất điện động cảm ứng này với ngưỡng chịu đựng tối đa của ICD là 50mV và xác định liệu thiết bị có thể bị ảnh hưởng không. TIVI CRT VÀ SỰ CÁCH MẠNG KHOA HỌC Khung của tivi CRT (Cathode Ray Tube) chính là ống tia âm cực. Các tia âm cực tức là các electron từ cực âm được tập trung và gia tốc bằng cách sử dụng kết hợp thiết lập điện trường và từ trường bên trong ống tia âm cực. Các tia này khi tập trung để bắn phá màn huỳnh quang của tivi, chúng ta nhìn thấy hình ành trên tivi. Nếu đặt một nam châm đủ mạnh gần tivi thì từ trường của nam châm có thể làm biến dạng sự hội tụ chính xác của chùm tia điện tử bời từ trường bên trong ống từ đó làm biến dạng hình ảnh trên màn hình. Để minh họa điều này, hãy tính bán kính cong đường đi của một electron có vận tốc 76,00.10 /ms (tương tương ứng điện áp khoảng 10,0kV được sứ dụng trong một số TV cũ dòng CRT) theo phương vuông góc với từ trường có cảm ứng từ B0,500 T . Nhìn từ mặt bên mô phỏng hiện tượng khi nam châm tiếp xúc với màn hình máy tính hoặc màn hình TV. Các electron chuyển động về phía màn hình theo hình xoắn ốc quanh các đường sức từ, duy tri thành phần vận tốc của chúng song song với các đưởng sức. Điều này làm biến dạng hình ảnh trên màn hình TV Dòng electron
Tách hạt U bằng từ trường Trong lò phản ứng hạt nhân Uranium 235 đóng vai trò quan trọng. Để tách được nhân Uranium 235 người ta cho Uranium qua máy quang phổ tách hạt. Trung bình trong hỗn hợp Uranium cần tách cứ 1 điện tích Uranium 235 thì có 3 điện tích Uranium 238. Khối lượng các ion Uranium 235 và Uranium 238 các lần lượt là 3,9.10 -25 kg và 3,95.10 -25 Kg .Biết chúng di chuyển với tốc độ 3,00. 10 5 m/s trong từ trường đều có B = 0,25T. a, Khoảng cách giữa đường đi của chúng khi đi qua máy tách hạt bắn ra ngoài. b, Khoảng cách giữa các đường đi của chúng có đủ lớn để có thể thực hiện được việc tách uranium 235 khỏi uranium 238 hay không? TÀU ĐỆM TỪ Hiện nay, tàu đệm từ là một trong những phương tiện di chuyển với tốc độ cao ở các quốc gia phát triển. Xét một tàu đệm từ như (hình 2), trong đó tàu được nâng lơ lửng trong không khí bằng hệ thống các nam châm điện (hình 1). Ngoài ra trên thân tàu và đường ray còn được gắn các nam châm điện khác đóng vai trò tăng tốc và giảm tốc cho tàu trong quá trình chuyển động. a) Giả sử tại một thời điểm nào đó, cực từ của các nam châm được mô tả như trong hình 2, khi đó lực từ tổng hợp tác dụng lên tàu đệm từ này đóng vai trò là lực đẩy hay lực cản chuyển động của tàu? Vì sao? b) Khi tàu sắp đến nhà ga và bắt đầu chuyển động chậm lại, khi đó chiều dòng điện chạy qua các nam châm điện cần thay đổi như thế nào? Góc lệch dây trong từ trường Treo một đoạn dây dẫn có chiều dài L5 cm , khối lượng m5 g bằng hai dây mảnh cách điện, nhẹ sao cho dây dẫn nằm ngang. Biết cảm ứng từ của từ trường có độ lớn B0,5 T hướng thẳng đứng lên trên (như hình vẽ) và dòng điện chạy qua dây dẫn là I2 A (và A là cực dương, B là cực âm của nguồn điện . Lấy 2g10 m/s . Tính góc lệch  của dây treo so với phương thẳng đứng. U238
BA ĐOẠN DÂY MANG DÒNG ĐIỆN ĐẶT TRONG TỪ TRƯỜNG Trong các đoạn dây dẫn cùng chiều dài đặt trong từ trường như hình dưới đây, dây nào chịu lực từ lớn nhất ? (đoạn dây và các đường sức từ cùng nằm trên mặt phẳng) Quy ước: Dấu (x) quy ước là dòng điện đi vào và dấu (.) là dòng điện đi ra SINH HỌC Từ trường của cơ thể Tất cả các tế bào sống đều hoạt động bằng điện và dòng điện yếu bên trong cơ thể bạn tạo ra từ trường yếu nhưng có thể đo được. Từ trường do cơ xương tạo ra có cường độ nhỏ hơn 0,9982.10 –10 T, mạnh khoảng một phần triệu so với từ trường của trái đất. Bộ não của bạn tạo ra từ trường yếu hơn nhiều, chỉ khoảng 1,003.10 –12 T. a) Tìm tỉ số cường độ từ trường từ xương và não ? b) Hãy so sánh cường độ từ trường từ xương và não với từ trường của Trái Đất (khoảng 60μT) tại vị trí đang xét ? BÀI MÁY MRI Chụp MRI (hay còn gọi là chụp cộng hưởng từ ) là phương pháp sử dụng từ trường mạnh và máy tính để phác họa hình ảnh chi tiết bên trong cơ thể con người. Máy MRI tạo ra một từ trường mạnh, có cường độ là B = 3 Tesla tại vùng gần lỗ mở của máy (vị trí bệnh nhân nằm). Để đảm bảo an toàn cho kỹ thuật viên, người ta cần xác định khoảng cách an toàn mà tại đó, từ trường giảm xuống dưới mức 0,5 mT (millitesla). Biết rằng từ trường B giảm theo khoảng cách r từ nguồn theo công thức: 02BBr r với 0 3  BTesla là từ trường tại vùng gần lỗ mở của máy. Hãy tính khoảng cách tối thiểu từ máy MRI mà từ trường giảm xuống dưới mức 0,5 mT TỐC ĐỘ DÒNG MÁU Bác sĩ phẫu thuật tim theo dõi tốc độ dòng máu qua động mạch bằng lưu lượng kế điện từ (Hình minh hoạ). Các điện cực A và B tiếp xúc với bề mặt ngoài của mạch máu có đường kính 3,00 mm. (a) Đối với cường độ từ trường bằng 0,0400 T , suất điện động 160V xuất hiện giữa các điện cực. Động mạch Điện cực Dòng máu Dẫn đến nguồn điện
a) Tính vận tốc của máu. b) Giải thích tại sao điện cực A phải dương như hình vẽ. c) Dấu của sức điện động phụ thuộc vào việc các ion di động trong máu mang điện tích dương hay âm? Giải thích. ĐO TỪ TRƯỜNG Hình dưới cho thấy một sơ đồ minh họa của một thiết bị có thể được sử dụng để đo từ trường. Một cuộn dây chữ nhật chứa N vòng dây và có chiều rộng w. Cuộn dây được gắn vào một cánh tay của cân và được treo giữa các cực của một nam châm. Từ trường là đều và vuông góc với mặt phẳng của cuộn dây. Hệ thống được cân bằng ban đầu khi dòng điện trong cuộn dây bằng không. Khi công tắc được đóng và cuộn dây mang dòng điện, một khối lượng phải được thêm vào bên phải để cân bằng hệ thống. Biết lực từ tác dụng nên cuộn dây N vòng được cho bởi ..sinFNBIl . Trong các phát biểu sau, phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai ? a) 90o vì chiều rộng sợi dây vuông góc với vectơ cảm ứng từ B→ b) Biểu thức cho độ lớn của từ trường là . . mg B NIw c) Kết quả không phụ thuộc vào chiều dọc của cuộn dây.