Lý thuyết và bài tập Vật lí 11_Học kì II

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.04 MB, 66 trang )

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II

MỤC LỤC
Chương 4: TỪ TRƯỜNG......................................................................................................................4
Bài 19: TỪ TRƯỜNG........................................................................................................................4
I – Nam châm..............................................................................................................................4
II – Từ tính của dây dẫn có dịng điện......................................................................................4
III – Từ trường...........................................................................................................................4
IV – Đướng sức từ......................................................................................................................4
BÀI TẬP......................................................................................................................................5
Bài 20: CẢM ỨNG TỪ. LỰC TỪ....................................................................................................7
I – Cảm ứng từ............................................................................................................................7
II – Lực từ...................................................................................................................................7
BÀI TẬP......................................................................................................................................8
Bài 21: TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN....................................................................................10
I – Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng.......................................................10
II – Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn tròn N vòng...........................................11
III – Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây N vòng..................................................11
IV - Từ trường của nhiều dòng điện.......................................................................................12
BÀI TẬP....................................................................................................................................12
Từ trường gây ra bởi một dòng điện......................................................................................12
Bài 22: LỰC LO-REN-XƠ..............................................................................................................13
I - Lực Lo-ren-xơ......................................................................................................................13
II - Chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều (đọc thêm)...................................14
BÀI TẬP....................................................................................................................................14
Chương 5: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ.......................................................................................................16
Bài 23: TỪ THÔNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ................................................................................16
I – Từ thông...............................................................................................................................16
II – Hiện tượng cảm ứng điện từ.............................................................................................16
III – Định luật Lenz về chiều của dịng điện cảm ứng..........................................................16
IV – Dịng điện Fu-cơ...............................................................................................................17

BÀI TẬP....................................................................................................................................17
Bài 24: SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG......................................................................................18
I – Suất điện động cảm ứng trong mạch kín..........................................................................18
II - Chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ..........................................19
BÀI TẬP....................................................................................................................................19
Bài 25: TỰ CẢM...............................................................................................................................21
I - Từ thơng riêng của một mạch kín......................................................................................21
GV: Mai Quang Hưởng

1

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
II - Hiện tượng tự cảm.............................................................................................................21
III - Suất điện động tự cảm......................................................................................................21
IV - Năng lượng từ trường của ống dây tự cảm (đọc thêm).................................................22
V - Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ.....................................................................22
BÀI TẬP....................................................................................................................................22
Chương 5: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG...................................................................................................24
Bài 26: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG.....................................................................................................24
I – Sự khúc xạ ánh sáng...........................................................................................................24
II – Chiết suất của môi trường................................................................................................24
III – Tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng..............................................................25
BÀI TẬP....................................................................................................................................25
Bài 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN...................................................................................................26
I – Sự truyền của ánh sáng vào mơi trường có chiết quang kém hơn.................................26
II – Điều kiện để có phản xạ tồn phần..................................................................................26
III - Ứng dụng...........................................................................................................................27
BÀI TẬP....................................................................................................................................27
Chương 7: MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC....................................................................29

Bài 28: LĂNG KÍNH........................................................................................................................29
I – Cấu tạo lăng kính................................................................................................................29
II – Khảo sát đường truyền của tia sáng qua lăng kính.......................................................29
III – Cơng thức lăng kính........................................................................................................29
IV - Ứng dụng...........................................................................................................................30
BÀI TẬP....................................................................................................................................30
Bài 29: THẤU KÍNH MỎNG.........................................................................................................31
I – Phân loại thấu kính.............................................................................................................31
II – Khảo sát thấu kính hội tụ.................................................................................................31
III – Khảo sát thấu kính phân kỳ............................................................................................32
IV – Sự tạo ảnh bởi thấu kính.................................................................................................33
V – Cơng thức thấu kính..........................................................................................................34
VI - Ứng dụng...........................................................................................................................35
BÀI TẬP....................................................................................................................................35
Bài 31: MẮT......................................................................................................................................37
I – Cấu tạo về mặt quang học của mắt...................................................................................37
II – Sự điều tiết của mắt. Điểm cực cận và cực viễn..............................................................37
III – Năng suất phân li của mắt...............................................................................................38
IV – Các tật của mắt và cách khắc phục................................................................................38

GV: Mai Quang Hưởng

2

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
V – Hiện tượng lưu ảnh ở mắt.................................................................................................39
BÀI TẬP....................................................................................................................................39
Bài 32: KÍNH LÚP...........................................................................................................................41
I – Tổng quát về dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt............................................................41

II – Công dụng và cấu tạo của kính lúp.................................................................................41
III – Sự tạo ảnh bởi kính lúp...................................................................................................41
IV – Số bội giác của kính lúp...................................................................................................41
V – Một số cơng thức liên quan...............................................................................................42
BÀI TẬP....................................................................................................................................42
Bài 33: KÍNH HIỂN VI...................................................................................................................43
I – Cơng dụng và cấu tạo của kính hiển vi.............................................................................43
II – Sự tạo ảnh bởi kính hiển vi...............................................................................................43
III – Số bội giác cuả kính hiển vi.............................................................................................44
BÀI TẬP....................................................................................................................................44
Bài 34: KÍNH THIÊN VĂN............................................................................................................45
I – Cơng dụng và cấu tạo kính thiên văn................................................................................45
II – Sự tạo ảnh bởi kính thiên văn..........................................................................................45
III – Số bội giác của kính thiên văn........................................................................................46
BÀI TẬP....................................................................................................................................46

GV: Mai Quang Hưởng

3

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
Chương 4: TỪ TRƯỜNG
Bài 19: TỪ TRƯỜNG
I – Nam châm
- Nam châm là các vật có khả năng hút được sắt. Vật liệu dùng để làm nam châm thường là
sắt, niken, côban, mangan….
- Mỗi nam châm bao giờ cũng có hai cực được gọi là cực Nam (S) và cực Bắc (N).
- Hai cực của hai nam châm đặt gần nhau sẽ đẩy nhau khi chúng cùng tên và hút nhau khi
chúng khác tên.

- Lực tương tác của hai nam châm với nhau gọi là lực từ, các nam châm được gọi là vật có từ
tính.
II – Từ tính của dây dẫn có dịng điện
- Thực nghiêm cho thấy dây dẫn có dịng điện cũng có từ tính như nam châm.
o Hai dây dẫn có dịng điện cùng chiều thì hút nhau.
o Hai dây dẫn có dịng điện ngược chiều thì hút nhau.
o Nam châm và dây dẫn có dịng điện cũng hút nhau.
- Kết luận: Lực từ là lực tương tác giữa nam châm với nam châm, dòng điện với dòng điện
và nam châm với dòng điện. Dịng điện và nam châm đều có từ tính.
III – Từ trường
1. Đặt vấn đề: Dây dẫn có dịng điện và nam châm có thể tương tác với nhau mà khơng cân
tiếp xúc trực tiếp. Vậy phải có một mơi trường truyền tương tác. Đó chính là từ trường.
2. Định nghĩa: Từ trường là dạng vật chất tồn tại xung quanh nam châm và dòng điện. Biểu
hiện của từ trường là tác dụng lực từ lên NC hoặc dòng điện khác đặt trong nó.
3. Để phát hiện từ trường ta có thể dùng cách nào ?
Để phát hiện sự tồn tại của từ trường tại một điểm, người ta sử dụng kim nam châm nhỏ, đặt
tại điểm đó. Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam – Bắc của kim nam châm nằm cân
bằng tại đó.
IV – Đướng sức từ
Để biểu diễn về mặt hình học của từ trường trong không gian người ta đưa ra khái niệm
đường sức từ.
1. Định nghĩa
Đường sức từ là những đường vẽ lên trong khơng gian xung quanh vật có từ tính mà tiếp
tuyến tại mỗi điểm có hường trùng với ĐST tại điểm đó.
Hình dạng của đường sức từ được quan sát bằng phương pháp từ phổ.
2. Các ví dụ về đường sức từ

a) Đặc điểm ĐST của nam châm thẳng

GV: Mai Quang Hưởng

4

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
-

Bên ngoài thanh NC các ĐST là những đường cong đi ra từ cực Bắc và đi vào từ cực Nam
của NC.
Ờ xa NC thì ĐST thưa, càng gần thì ĐST càng dày (hình vẽ).
b) Đặc điểm ĐST của nam châm hình chữ U
Bên ngồi thanh NC các ĐST là những đường cong đi ra từ cực Bắc và đi vào từ cực Nam
của NC.
Ờ xa NC thì ĐST thưa, càng gần thì ĐST càng dày (hình vẽ).
Ở khoảng giữa của hai cực của NC ĐST là những đường thẳng, song song và cách đều nhau.
c) Đặc điểm ĐST dây dẫn thẳng dài có dịng điện

-

ĐST là những đường trịn nằm trong mặt phẳng vng góc với dây dẫn và có tâm nằm trên
dây.
- Chiều ĐST được xác định bằng quy tắc nắm bàn tay phải: Đặt bàn tay sao cho ngón cái dọc
theo dây dẫn và chỉ theo dịng điện, khi đó các ngón kia nắm lại chỉ chiều của ĐST.
d) Đặc điểm ĐST của dây dẫn trịn có dịng điện
- ĐST là những đường trịn có chiều đi vào một mặt và đi ra mặt kia của dòng điện tròn ấy.
- ĐST ở tâm dòng điện là đường thẳng vng góc với mặt phẳng dịng điện tròn ấy.
Quy ước: mặt ĐST đi ra là mặt Bắc còn mặt ĐST đi vào là mặt Nam. Mặt Nam là mặt là
khi nhìn vào ta thấy dịng điện chạy theo chiều kim đồng hồ còn mặt Nam là mặt ngược lại.
3. Tính chất của ĐST
- Các ĐST khơng cắt nhau.

- Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vơ hạn ở hai đầu.
- Chiều của các đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định (quy tắc nắm tay phải, quy tắc
vào Nam ra Bắc).
- Những chổ từ trường mạnh thì ĐST dày, chỗ từ trườn yếu thì ĐST thưa.
BÀI TẬP
Câu 1: Từ trường là
A. dạng vật chất tồn tại xung điện tích chuyển động.
B. dạng vật chất tồn tại xung quanh electron.
C. dạng vật chất tồn tại xung quanh ion dương, ion âm.
D. dạng vật chất tồn tại xung quanh hạt mang điện.
Câu 2: Cho hai thanh kim loại M và N đặt gần nhau thì chúng hút nhau. Tình huống nào sau đây
không thể xảy ra
A. N là nam châm và M là thanh sắt.
B. M và N là hai thanh nam châm.
C. M là nam châm và N là thanh sắt.
D. M và N là hai thanh sắt.
Câu 3: Vật liệu nào sau đây không phải là vật liệu từ ?
GV: Mai Quang Hưởng

5

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
A. Niken
B. Mangan
C. Cơban
D. Phót pho
Câu 4: Lực nào sau đây không phải lực từ ?
A. Lực Trái đất tác dụng lên kim nam châm ở trạng thái tự do làm nó định hướng theo
phương bắc nam.

B. Lực hai dây dẫn mang dòng điện tác dụng lên nhau.
C. Lực Trái Đất tác dụng lên vật nặng.
D. Lực nam châm tác dụng lên dây dẫn bằng nhôm mang dịng điện.
Câu 5: Vật liệu nào sau đây khơng thể là nam châm ?
A. Đồng ôxit.
B. Sắt ôxit.
C. Sắt non.
D. Mangan ơxit.
Câu 6: Ta có thể thấy được
A. đường sức từ.
B. từ phổ.
C. từ trường.
D. vectơ cảm ứng từ.
Câu 7: Các đường sức từ là các đường cong vẽ trong khơng gian có từ trường sao cho
A. tiếp tuyến tại mọi điểm tạo với hướng của từ trường một góc không đổi.
B. pháp tuyến tại mọi điểm trùng với hướng của từ trường tại điểm đó.
C. pháp tuyến tại mỗi điểm tạo với hướng của từ trường một góc khơng đổi.
D. tiếp tuyến tại mọi điểm trùng với hướng của từ trường tại điểm đó.
Câu 8: Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A. Các đường sức từ là những đường cong kín.
B. Đường sức mau ở nơi có cảm ứng từ lớn, đường sức thưa ở nơi có cảm ứng từ nhỏ.
C. Qua bất kỳ điểm nào trong từ trường ta cũng có thể vẽ được một đường sức từ.
D. Đường sức từ do nam châm thẳng tạo ra xung quanh nó là những đường thẳng.
Câu 9: Phát biểu nào sau đây là không đúng? Người ta nhận ra từ trường tồn tại xung quanh dây
dẫn mang dòng điện vì
A. có lực tác dụng lên một kim nam châm đặt song song cạnh nó.
B. có lực tác dụng lên một hạt mang điện đứng yên đặt bên cạnh nó.
C. có lực tác dụng lên một dịng điện khác đặt song song cạnh nó.
D. có lực tác dụng lên một hạt mang điện chuyển động dọc theo nó.
Câu 10: Nhận định nào sau đây không đúng về nam châm ?

A. Các cực cùng tên của các nam châm thì đẩy nhau.
B. Mọi nam châm khi nằm cân bằng thì trục đều trùng theo phương bắc nam của Trái Đất.
C. Mọi nam châm bao giờ cũng có hai cực.
D. Mọi nam châm đều hút được sắt.
Câu 11: Chọn câu đúng.
A. Đường sức từ của nam châm là đường đi ra từ cực Bắc và đi vào cực Nam
B. Nam chân tác dụng lực từ lên dịng điện nhưng dịng điện khơng tác dụng lực từ lên nam
châm.
C. Từ trường là một dạng vật chất tồn tại xung quanh hạt mang điện.
D. Mỗi nam châm có hai cực Bắc và Nam. Tuy nhiên có một số nam châm chỉ có một cực.
Câu 12: Trường hợp nào sau đây khơng có từ trường ?
A. Xung quanh một điện tích đang chuyển động.
B. Xung quanh dây dẫn có dịng điện.
C. Xung quanh điện tích đứng yên.
D. Xung quanh nam châm.
GV: Mai Quang Hưởng

6

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
Câu 13: Hình vẽ nào sau đây vẽ đúng chiều của đường sức từ xung quanh dây dẫn thẳng có dịng
điện ?

A. Hình 1

B. Hình 4

C. Hình 2

D. Hình 3

Bài 20: CẢM ỨNG TỪ. LỰC TỪ
I – Cảm ứng từ
1. Cảm ứng từ
a) Đặt vấn đều
Xét một đoạn dây dẫn có chiều dài l đặt vng góc với đường sức từ, dòng điện qua dây dẫn
là I, lực từ tác dụng lên dây dẫn là F. Tiến hành thí nghiệm khi cho I và l thay đổi thì ta thấy thương
F
số Il khơng thay đổi. Nếu vectơ cảm ứng từ hợp với chiều dịng điện một góc α thì độ lớn cảm ứng
B

F
Il sin 

từ được tính bởi:
b) Định nghĩa cảm ứng từ
Cảm ứng từ B tại điểm M là đại lượng đặc trưng cho tác dụng của từ trường tại điểm M,
B

F
Il sin 

được đo bằng thương số
o Trong đó:
o B: Cảm ứng từ (T)
o F: lực từ (N)
o I: CĐDĐ (A)
o l: chiều dài dây dẫn (m)

ur r
a
=
(
B; I l )
o

2. Véctơ cảm ứng từ

-

Vì lực từ là đại lượng véctơ nên cảm ứng từ cũng là đại lượng véctơ. Véctơ
Điểm đặt tại vị trí đang xét.
Hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đang xét.

GV: Mai Quang Hưởng

ur
B

ur
F
Il sin  có:

7

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
B

F
Il sin  (T)

- Độ lớn
II – Lực từ
1. Từ trường đều
Là từ trường mà các đướng sức là những đường thẳng song song
và cách đều nhau.
Từ trường giữa hai nhanh của nam châm hình chữ U là từ trường
đều.
2. Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dịng điện
r
B
Trong một từ trường đều có cảm ứng từ , ta đặt một đoạn dây
dẫn M1M2 = ℓ hợp với đuờng sức từ một góc  cho dịng điện có cường
r
độ I chạy qua thì xuất hiện lực từ F tác dụng lên đọan dây có:
- Điểm đặt tại trung điểm của đọan dây.
r
- Phương vng góc mặt phẳng chứa B và ℓ.
- Chiều theo qui tắc bàn tay trái : Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ đâm xuyên vào
lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều dịng điện, thì ngón tay cái chỗi
ra 90o chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện.
- Độ lớn được xác định bởi cơng thức:

F  BIl sin 
Trong đó:
o
o
o

o
o

F: lực từ (N)
B: Cảm ứng từ (T)
I: CĐDĐ (A)
l: chiều dài dây dẫn (m)
r r
  ( B; l )

Chú ý:
o α = 900 thì Fmax= BIℓ
o α = 00 hay α = 1800 thì Fmin= 0. Vậy, khi đoạn dây dẫn đặt song song với đường cảm
ứng từ thì khơng có lực từ tác dụng lên nó.
BÀI TẬP
1. Vận dụng qui tắc bàn tay trái xác định véctơ của đại lượng còn thiếu:

GV: Mai Quang Hưởng

8

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II

2. Các hình vẽ bên dưới là đoạn dây dẫn dài ℓ, mang dòng điện I được đặt trong từ trường đều .
a) Hình a: nằm ngang, B = 0,02 T; I = 2 A; ℓ = 5 cm;  = 300. Tìm .
b) Hình b: thẳng đứng, B = 0,03 T; ℓ = 10 cm; F = 6.10–3 N. Tìm I và phương, chiều của .
c) Hình c: I = 5 A; ℓ = 10 cm; F = 0,01 N. Tìm và góc .
(F = 10–3 N; I = 2 A; 0,02 T)

dẫn và đường sức từ.
ĐS: 38,60
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
6. Một đoạn dây dẫn có chiều dài ℓ = 15 cm, mang dòng điện I = 10 A, được đặt trong từ trường
đều sao cho dây dẫn hợp với đường sức từ một góc 450 thì chịu một lực tác dụng một lực là 0,8
N. Tính độ lớn cảm ứng từ nơ đặt dây dẫn.
ĐS: 0,75 T
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
7. Cho một khung dây hình chữ nhật ABCD có AB = 15 cm; BC = 25 cm, có
dịng điện I = 5 A chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường cảm
ứng từ vng góc với mặt phẳng chứa khung dây và hướng từ ngồi vào
trong như hình vẽ. Biết B = 0,02 T. Vẽ và tính độ lớn của lực từ tác dụng lên
mỗi cạnh của khung dây.
ĐS: FAB=FCD=0,015N; FBC=FDA=0,025N
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................

GV: Mai Quang Hưởng

10

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
8. Một dây dẫn hình tam giác vuông KMN đặt trong một từ trường đều
cùng hướng từ K đến N như hình vẽ. Cho B=0,1T, KN=12cm,
KM=16cm. Dịng điện qua dây có chiều như hình và I=5A.
a) Vẽ các lực từ tác dụng lên trung điểm các cạnh của tam giác.
b) Tính độ lớn các lực tác dụng lên các cạnh của tam giác.
ĐS: FMN=0,08N, FNK=0N; FKM=0,08N
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
9. Cho một khung dây hình chữ nhật ABCD có AB=10cm ; BC=20cm,
có dịng điện I=4A chạy qua đặt trong một từ trường đều có các
đường sức từ song song với mặt phẵng chứa khung dây như hình
vẽ. Biết B=0,04T.
a) Vẽ và tính độ lớn của lực từ tác dụng lên mỗi cạnh của khung
dây.

b) Dưới tác dụng của lực từ như trên thì trạng thái của khung dây sẽ như thế nào nếu nó
được đặt tự do ?
ĐS: FAB=FCD=0N; FBC=FDA=0,032N; Xoay quanh một trục đi qua trung điểm của hai
cạnh AB và CD
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
10. Một khung dây dẫn có dạng tam giác vng cân ADC như hình. Khung dây đặt từ trường
đều có cảm ứng từ B=0,1T, sao cho vectơ cảm ứng từ vng góc với mặt phẳng ADC. Cho
GV: Mai Quang Hưởng

11

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
AD=AC=20cm, dòng điện qua khung I=5A theo chiều CADC. Vẽ
và tính độ lớn của lực từ tác dụng lên mỗi cạnh của khung dây.
ĐS: FAD=0,1N, FDC=0,14N; FCA=0,1N
................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
11. Cho một khung dây hình chữ nhật ABCD có AB=10cm; BC=20cm, có
dịng điện I=5 A chạy qua đặt trong một từ trường đều có các đường sức
từ song song với mặt phẳng chứa khung dây và hợp với cạnh AD một
góc =300 như hình vẽ. Biết B=0,02T. Vẽ và tính độ lớn của lực từ do từ
trường đều tác dụng lên các cạnh AB, BC, CD và DA.
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................

Bài 21: TỪ TRƯỜNG CỦA DỊNG ĐIỆN
CHẠY TRONG CÁC DÂY DẪN CĨ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT
I – Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng
1. Đường sức từ
Từ trường do dđiện thẳng gây ra với đường sức từ có:

GV: Mai Quang Hưởng

12

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
-

Hình dạng là những đường trịn đồng tâm, nằm trong mặt phẳng
( ) vng góc với dây dẫn, có tâm O là giao điểm của dây dẫn
và mặt phẳng ( ) .

-

Chiều được xác định bởi quy tắc nắm tay phải: Để bàn tay phải
sao cho ngón cái nằm dọc theo dây dẫn và chỉ theo chiều dịng
điện, khi đó các ngón kia khum lại cho ta chiều của các đường sức từ.
2. Công thức
Độ lớn của cảm ứng từ B của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài gây ra tại một điểm M
cách dây dẫn là r:

B  2.107

I

r

Trong đó:
o BM: cảm ứng từ tại M (T)
o I: CĐDĐ chạy trong dây dẫn (A)
o r: khoảng cách từ M đến dây dẫn (m)
II – Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn tròn N vòng
1. Đường sức từ
Từ trường do dòng điện trong dây dẫn trịn gây ra với đường sức
từ có :
- Hình dạng là những đường cong, càng gần tâm O độ cong càng
giảm, tại tâm O đường sức là đường thẳng trùng với trục của vòng
tròn.
- Chiều của đường sức từ đi vào mặt Nam và đi ra mặt Bắc của dòng điện tròn (hoặc xác định
theo quy tắc nắm bàn tay phải).

o Mặt Nam của dòng điện tròn là mặt khi nhìn vào ta thấy dịng điện chạy theo chiều kim
đồng hồ.
o Mặt Bắc của dòng điện tròn là mặt khi nhìn vào ta thấy dịng điện chạy ngược chiều kim
đồng hồ.
2. Công thức
Độ lớn của cảm ứng từ B của dòng điện chạy trong dây dẫn tròn gây ra tại tâm O:
I
B  2 .107 N
R
Trong đó:
o Với R là bán kính đường trịn (m)
o N: số vịng của dây dẫn tròn.
III – Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây N vòng
1. Đường sức từ

Từ trường do dịng điện trong ống dây dẫn hình trụ gây ra với đường sức từ có:
GV: Mai Quang Hưởng

13

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
-

Hình dạng như hình vẽ, bên trong ống dây đường sức
là những đường thẳng song song với trục của ống dây
và cách đều nhau (từ trường đều). Bên ngoài ống dây,
giống đường sức từ bên ngoài của một nam châm
thẳng.
- Chiều của đường sức từ được xác định bởi quy tắc nắm bàn tay phải.
- Phát biểu qui tắc: “Đặt nắm bàn tay phải dọc theo trục vng góc với mặt phẳng khung dây,
chiều 4 ngón nắm lại theo chiều dịng điện trong khung, khi đó chiều ngón tay cái là chiều
của các đường sức từ.”
2. Cơng thức
Độ lớn của cảm ứng từ B của dòng điện chạy trong dây dẫn tròn gây ra tại một điểm bên
trong ống dây:
B  4 .10 7 N

I
l

Trong đó:
o l: chiều dài ống dây (m)
o N: số vòng quấn của ống dây.
Chú ý: Gọi

n

N
l là số vòng dây quấn trên một đơn vị dài (mật độ quấn) của ống dây thì

B  4 .107 nI .
IV - Từ trường của nhiều dịng điện
Khi có hai từ trường chồng chất lên một điểm thì cảm ứng từ tổng hợp tại đó tính bởi:
B  B12  B12  2 B1 B2 cos 

r r


(
B
1 ; B2 )
Với

BÀI TẬP
Từ trường gây ra bởi một dịng điện
1. Một dịng điện thẳng dài có cường độ I = 10 A đặt trong khơng khí. Tính độ lớn cảm ứng từ
tại M cách dây dẫn 5 cm.
ĐS: 4.10-5 T
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
2. Dòng điện I = 5 A chạy qua một vòng dây dẫn tròn, gây ra tại tâm O cảm ứng từ có độ lớn
B0 = 31,4.10–6 T. Tính đường kính của vịng dây dẫn.

(20 cm)
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................

GV: Mai Quang Hưởng

14

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
3. Cuộn dây tròn gồm 100 vòng dây đặt trong khơng khí. Cảm ứng từ ở tâm vịng dây là
6,28.10-6 T. Tìm dịng điện qua cuộn dây, biết bán kính vịng dây R = 5 cm.
ĐS: I = 5 mA
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
4. Ống dây dài ℓ = 20 cm, có 80 vịng dây đang có dịng điện I = 5 A chạy qua. Tính cảm ứng
từ bên trong lịng ống dây.
ĐS: 2,5.10-3 T
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
5. Ống dây dài ℓ = 40 cm, có 800 vịng dây và điện trở R = 4 . Ống dây mắc vào nguồn điện
( = 3 V; r = 2 ). Tính cảm ứng từ bên trong lịng ống dây.
(12,56.10–4 T)
................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
6. Cuộn dây trịn bán kính R = 5cm gồm N = 100 vòng dây quấn nối tiếp cách điện với nhau
đặt trong khơng khí có dòng điện I qua mỗi vòng dây, từ trường ở tâm vịng dây là B =
5.10-4T. Tính cường độ dịng điện I.
ĐS: 0,4A
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
7. Một dây thẳng chiều dài 18,84 cm được bọc bằng một lớp cách điện mỏng và quấn thành
một cuộn dây trịn. Cho dịng điện có cường độ I = 0,4 A đi qua vịng dây. Tính cảm ứng từ
trong vòng dây.
ĐS: 0,84.10-5T
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
8. Một ống dây thẳng chiều dài 20 cm, đường kính 2 cm. Một dây dẫn có vỏ bọc cách điện
dài 300 cm được quấn đều theo chiều dài ống. Ống dây khơng có lõi và đặt trong khơng
khí. Cường độ dịng điện đi qua dây dẫn là 0,5 A. Tìm cảm ứng từ trong ống dây.
ĐS: B=0,015T
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
GV: Mai Quang Hưởng

15

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
................................................................................................................................................................
Từ trường gây ra bởi hai dòng điện thẳng
9. Hai dây dẫn thẳng dài đặt song song và vng góc với mặt giấy có dịng điện I 1=I2=5A có
chiều như hình vẽ bên. Vẽ và tính độ lớn cảm ứng từ tổng hợp do dòng điện I 1 và I2 gây ra
tại điểm M. Cho AB=BM=10cm.
ĐS : 5.10-6T
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
10. Hai dây dẫn thẳng, rất dài, đặt song song, cách nhau 20 cm trong khơng khí, có hai dịng
điện ngược chiều, cùng cường độ I1 = I2 = 9 A chạy qua. Xác định cảm ứng từ tổng hợp do
hai dòng điện này gây ra tại điểm M tại trung điểm của đường nối hai dây.
ĐS: 3,6.10-5T
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
11. Hai dây dẫn thẳng D1 và D2 rất dài đặt song song cách nhau 6 cm trong khơng khí, có dịng
điện I1 = I2= 2A đi qua cùng chiều. Xác định véc tơ cảm ứng từ tại:
a) M cách D1 và D2 một khoảng 3 cm.
b) N cách D1 khoảng 4 cm, cách D2 khoảng 2 cm.

c) K cách D1 khoảng 10 cm, cách D2 khoảng 4 cm.
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
12. Hai dây dẫn thẳng, rất dài, đặt song song, cách nhau 20 cm trong khơng khí, có hai dịng
điện ngược chiều, có cường độ I1=12A; I2=15A chạy qua. Xác định cảm ứng từ tổng hợp do
GV: Mai Quang Hưởng

16

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
hai dòng điện này gây ra tại điểm M cách dây dẫn mang dòng I 1 15 cm và cách dây dẫn
mang dòng I2 5cm.
ĐS: 7,6.10-5T
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................

f 
Độ lớn:
Trong đó:
o
o
o

q vB sin 

f: lực Lo-ren-xơ (N)
q: độ lớn điện tích (C)
v: tốc độ bay của điện tích (m/s)

GV: Mai Quang Hưởng

17

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
o B: cảm ứng từ (T)
r r

o   ( B; v )
Chú ý:

r r
B  v :   900  f max  q vB
o Khi
ur r
B

 v :   0;1800  f min  0
o Khi
II - Chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều (đọc thêm)
BÀI TẬP
1. Một electron bay vào trong từ trường đều với vận tốc v = 2.10 6 m/s vng góc với từ trường
có độ lớn B = 0,2 T. Tính độ lớn của lực Lo-ren-xơ, biết qe = -1,6.10-19C.
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
2. Vẽ lực Lorentz tác dụng lên hạt mang điện tích q = – 5.10 –8 C, chuyển động B
v
trong từ trường đều B = 0,02 T với véctơ vận tốc nằm trên mặt phẳng hình vẽ
và v = 5.105 m/s, véctơ cảm ứng từ B vuông góc mặt phẳng và có chiều như hình vẽ. Tính
độ lớn lực Lorentz.
(0,5.10–3 N)
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
3. Proton chuyển động theo đường tròn đường kính d = 6,8 cm trong từ trường đều có  . Biết
B = 1,5 T; mp = 1,67.10–27 kg. Tìm vận tốc của proton.
Cho biết điện tích của proton là
-19
qp = + 1,6.10 C.
(4,9.107 m/s)
................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
6. Một electron khối lượng m = 9,1.10-31kg chuyển động với vận tốc v = 107m/s vng góc
trong từ trường đều. Quỹ đạo của electron là đường trịn bán kính R = 20 mm. Tính độ lớn
cảm ứng từ.
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
7. Một proton có khối lượng m1=1,6.10-27kg, bay vào từ trường đều B=0,4T với vận tốc
v1=106m/s theo hướng vng góc với vecto cảm ứng từ .
a) Tính độ lớn lực Lorentz.
b) Tính bán kính quỹ đạo điện tích.
ĐS: 6,4.10-14N; 0,15m
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
8. Điện tích q = 10-6C khối lượng m = 10-4g chuyển động vng góc trong từ trường đều cảm
ứng từ B = 0,2 T. Tính chu kỳ chuyển động của điện tích trên. Cho biết điện tích của proton
là qp = + 1,6.10-19C.
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................

GV: Mai Quang Hưởng

19

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
9. Hạt proton chuyển động theo quỹ đạo trịn bán kính 5 m dưới tác dụng của một từ trường
đều B = 10-2 T. Cho biết điện tích của proton là qp = + 1,6.10-19C. Xác định :
a) Tốc độ của proton.
b) Chu kì chuyển động của proton.
Cho mp=1,672.10-27kg, qp=-e
ĐS: 4,8.106m/s; 6,56.10-6s
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
________________________________________________

GV: Mai Quang Hưởng

20

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II

Chương 5: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
Bài 23: TỪ THƠNG. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

I – Từ thơng
1. Định nghĩa

r
Xét một mặt trịn (C) có diện tích S đặt trong từ trường đều. Véctơ cảm ứng từ B hợp với
r
véctơ pháp tuyến n một góc α. Từ thơng  xuyên qua tiết diện S được tính bởi:
  BSN cos 

Trong đó:
o  : từ thơng (Wb)
o B: cảm ứng từ (T)
o N: Số vòng
r r
  ( B; n )

o
2. Đơn vị từ thơng
Từ thơng có đơn vị là Vêbe (Wb).

r
Từ thơng nói chung có giá trị đại số, dấu của từ thông phụ thuộc vào việc chọn chiều của n .
r
Thông thường ta sẽ chọn n sao cho α nhọn để  dương.

II – Hiện tượng cảm ứng điện từ

1. Thí nghiệm
Một mạch kín (C) hai đầu nối vào điện kế G đặt (C) vào trong từ trường của một nam châm
SN. Ta thấy kim điện kế cho biết có dịng điện chạy trong (C) khi:
- Cho nam châm hay khung dây dịch chuyển tịnh tiến lại gần hoặc xa nhau.
- Cho khung dây hoặc nam châm quay một góc .
- Thay đổi diện tích của khung dây.
Nhận xét: Dòng điện trong (C) tắt khi dừng các thay đổi trên, dòng điện trong (C) đổi chiều
khi các thay đổi trên đổi chiều.
2. Hiện tượng cảm ứng điện từ
Hiện tượng làm xuất hiện dòng điện trong cuộn dây dẫn kín khi từ thơng xun qua mạch
biến thiên gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. Dòng điện xuất hiện đó gọi là dịng điện cảm ứng i c.
GV: Mai Quang Hưởng

21

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
III – Định luật Lenz về chiều của dịng điện cảm ứng
Lenz đã tìm ra quy luật về chiều của dòng điện cảm ứng và khái quát thành định luật.
1. Định luật
Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường của dịng điện cảm
ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thơng ban đầu qua mạch kín.
2. Áp dụng
Định luật Lenz cho ta xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín. Gọi B là
từ trường ban đầu tạo từ thơng  qua mạch kín và Bc là từ trường do dòng điện cảm ứng Ic gây ra.
-

Trường hợp từ thông qua (C) tăng: Bc cùng chiều với B  chiều của ic.

-

Trường hợp từ thông qua (C) giảm: Bc nguợc chiều với B  chiều của ic.
Chiều của Ic được xác định bằng quy tắc vặn nút chai: Vặn nút chai sao cho chiều tiến của

r
Bc

nút là chiều của cảm ứng từ thì chiều xoay của nút là chiều của dòng điện ic.
VD2: Áp dụng định luật Lenz để xác định chiều của dòng điện cảm ứng khi nam châm rơi
lọt qua vòng dây.

IV – Dịng điện Fu-cơ
1. Dịng điện Fu-cơ
Là dịng điện cảm ứng xuất hiện trong khối kim loại khi nó chuyển động trong từ trường
theo hướng cắt các đường sức từ hoặc đặt trong một từ trường biến thiên theo thời gian.
2. Ứng dụng
- Bộ phanh điện từ của những ô tơ hạng nặng.
- Bếp điện từ.
- Lị cảm ứng để nung nóng kim loại.
- Dịng Fu-cơ cũng được ứng dụng trong một số lị tơi kim loại.
- Trong trường hợp, dịng Fu-cơ có hại như làm nóng máy điện. Để giảm tác dụng của dịng
Fu-cơ, khối kim loại ngun vẹn được thay bằng một khối nhiều lá kim loại xếp liền nhau,
cách điện đối với nhau.
BÀI TẬP
1. Vẽ lại vào tập và áp dụng định luật Len-xơ để xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong
các trường hợp sau:

a) Thanh nam châm rơi lọt qua khung dây (hình 1).
GV: Mai Quang Hưởng

22

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
b) Tịnh tiến khung dây ra xa dây dẫn thẳng (hình 2).
c) Biến trở R di chuyển theo chiều từ M sang N sang phải (hình 3).
2. Khung dây đồng ABCD hình chữ nhật có kích thước 5cm x 10cm đặt vào từ trường đều, có
B = 0,2 T. Vectơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung 60o.
a) Tính từ thơng qua khung dây.
b) Nếu tăng độ lớn cảm ứng từ lên 2 lần đồng thời tăng số vịng của khung dây lên 100
vịng thì từ thông qua khung thay đổi thế nào ?
ĐS: 8,66.10-4 Wb, tăng 200 lần
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
3. Khung dây bằng đồng ABCD có dạng hình chữ nhật có kích thước 5 cm X 10 cm đặt vào từ
trường đều, có B = 0,2 T. Vectơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung góc  = 600. Tính từ
thơng gởi qua khung dây.
(8,66.10–4 Wb)
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................

4. Một khung dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,06 T sao cho mặt phẳng khung
dây vng góc với các đường sức từ. Từ thơng qua khung dây là  = 1,2.10-5Wb.
a) Tính bán kính vòng dây.
b) Bây giờ nghiêng khung dây sao cho mặt phẳng của khung làm với cảm ứng từ một góc
600. Tính lại từ thơng qua khung.
ĐS: 0,8cm; 10-5Wb
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
5. Khung dây dẫn ABCD có dạng hình chữ nhật gồm 200 vịng dây, được đặt vào từ trường
đều, có B = 0,2 T. Kích thước các cạnh của khung là AB = 2 cm và BC = 3 cm. Tìm vị trí
của khung dây để
a) Từ thơng gởi qua khung có giá trị bằng 0.

GV: Mai Quang Hưởng

23

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II
b) Từ thơng gởi qua khung có giá trị lớn nhất. Tìm giá trị này.
(900; 00 và max = 0,024 Wb)
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................


t

Trong đó:
o Ec: suất điện động cảm ứng (V)
o

   2  1

o

t  t2  t1

GV: Mai Quang Hưởng

: độ biến thiên từ thông (Wb)

: độ biến thiên thời gian (s)

24

Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ II

o


t : tốc độ biến thiên từ thông (Wb/s)

Ec  


t

Nếu chỉ quan tâm đến độ lớn của Ec thì
.
II - Chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ
Bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ là q trình chuyển hóa cơ năng thành điện năng.
BÀI TẬP
1. Khung dây dẫn bằng đồng ABCD có dạng hình chữ nhật, có kích thước 20 cm x 10 cm,
được đặt vào từ trường đều, có B = 0,5 T. Vectơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung góc
 = 300.
a) Tính từ thơng gởi qua khung dây.
b) Cho từ trường giảm đều đến giá trị 0 trong thời gian t = 0,1 s. Tính suất điện động cảm
ứng xuất hiện trong khung trong thời gian biến đổi.
(0,005 Wb; 5.10–2 V)
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
2. Khung dây dẫn phẳng gồm 1000 vịng, bán kính mỗi vịng là R = 0,1 m. Khung dây được
đặt trong từ trường đều, pháp tuyến của khung dây song song với đường sức từ. Lúc đầu,
cảm ứng từ có giá trị B = 0,2 T. Hãy tìm suất điện động cảm ứng từ trong cuộn dây nếu
trong thời gian t = 0,1s.
a) Cảm ứng từ của từ trường tăng gấp đôi.
b) Cảm ứng từ của từ trường giảm đều đến 0.

(62,8 V; 62,8 V)
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
3. Mạch kín hình vng, cạnh 10 cm, đặt vng góc với từ trường đều có độ lớn thay đổi theo
thời gian. Tính tốc độ biến thiên của từ trường, biết cường độ dòng điện cảm ứng i = 2 A và
điện trở của mạch là r = 5 .
(103 T/s)
................................................................................................................................................................
GV: Mai Quang Hưởng

25

Lý thuyết và bài tập Vật lí 11_Học kì II

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về