Vật lí Phổ thông

Chuyên trang Trắc nghiệm Trực tuyến môn Vật lí
Tìm kiếm

Vật lý Lớp 11

Chương 4: Từ trường

I. Từ trường. Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian (quanh hạt mang điện chuyển động) mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện lực từ tác dụng lên dòng điện hoặc nam châm đặt trong nó.

- Hướng từ trường tại một điểm là hướng Nam - Bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó.

II. Cảm ứng từ.

1. Định nghĩa. Cảm ứng từ tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh hay yếu của từ trường tại điểm đó.

- Véctơ cảm ứng từ $ \vec B $: có 4 thành phần.

  + Điểm đặt: tại điểm đang xét.

  + Phương: tiếp tuyến đường sức từ.

  + Chiều: cùng chiều với chiều của từ trường.

  + Độ lớn: $ B = \frac{F}{{I.l}} $

2. Nguyên lí chồng chất từ trường: các điện trường $ {\vec B_1}, {\vec B_2}, {\vec B_3} $ đồng thời xuất hiện tại 1 điểm, thì điểm đó có từ trường tổng hợp $ \vec B $ với:

$ \vec B = {\vec B_1} + {\vec B_2} + {\vec B_3} + ...$

- Xét trường hợp tại điểm đang xét chỉ có 2 Vector cảm ứng từ:

  + Nếu $ {\vec B_1} \uparrow \uparrow {\vec B_2} \Rightarrow B = {B_1} + {B_2} $

  + Nếu $ {\vec B_1} \uparrow \downarrow {\vec B_2} \Rightarrow B = \left| {{B_1} - {B_2}} \right| $

  + Nếu $ {\vec B_1} \bot {\vec B_2} \Rightarrow B = \sqrt {B_1^2 + B_2^2} $

  + Tổng quát: $ \left( {\vec B}_1,{\vec B}_2 \right) = \alpha \Rightarrow B = \sqrt {B_1^2 + B_2^2 + 2{B_1}{B_2}\cos \alpha } $

III. Đường sức từ.

1. Định nghĩa: -Đường sức từ là những đường vẽ trong không gian có từ trường, sao cho tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó.

2. Tính chất:

   - Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được 1 đường sức từ.

  - Các đường sức từ khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu.

  - Chiều của đường sức từ được xác định bằng qui tắc bàn tay phải hoặc vào Nam ra Bắc.

  - Vẽ đường sức dày chỗ từ trường mạnh, thưa chỗ từ trường yếu.

3. Qui tắc xác định chiều đường sức từ:

  - Qui tắc bàn tay phải: Đặt ngón cái tay phải dọc theo dây dẫn, chỉ theo chiều dòng điện, khi đó các ngón khác khum lại, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa chỉ chiều đường sức từ.

  - Qui tắc vào Nam (S) ra Bắc (N):

4. Từ trường đều: Từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó như nhau tại mọi điểm, đường sức từ là những đường thẳng, song song, cùng chiều và cách đều.

Dây dẫn thẳng Vòng dây tròn Ống dây
Các đường sức từ của dòng điện thẳng là những đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với dòng điện và có tâm nằm trên dòng điện.

$ B = {2.10^{ - 7}}\frac{I}{r} $

Các đường sức từ của dòng điện tròn đều là những đường có chiều đi vào một mặt và đi ra ở mặt kia.

$ B = 2.\pi {.10^{ - 7}}.N\frac{I}{R} $

 Đường sức từ trong lòng ống dây là những đường thẳng song song cùng chiều và cách đều.

$ B = 4.\pi {.10^{ - 7}}.\frac{N}{l}I $

1. Lực từ: Mọi nam châm, dòng điện hay hạt mang điện chuyển động trong từ trường đều chịu tác dụng của 1 lực, lực đó gọi là lực từ.

- Véctơ lực từ tác dụng lên dây dẫn điện:

  + Điểm đặt: tại trung điểm dây dẫn.

  + Phương: vuông góc với $\vec {B}$ và $\vec {I}$.

  + Chiều: tuân theo qui tắc bàn tay trái.

  + Độ lớn: $ F = B.I.l.\sin \alpha $

- Qui tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để các đường cảm ứng từ xuyên vào lòng bàn tay và chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều dòng điện. Khi đó ngón tay cái choãi ra 90o sẽ chỉ chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn.

2. Lực tương tác giữa hai dây dẫn song song mang dòng điện:

  - Điểm đặt tại trung điểm của đoạn dây đang xét.

  - Phương nằm trong mặt phẳng tạo bởi 2 dây dẫn và vuông góc với dây dẫn.

  - Chiều hướng vào nhau nếu 2 dòng điện cùng chiều, hướng ra xa nhau nếu hai dòng điện ngược chiều.

  - Độ lớn: $ F = {2.10^{ - 7}}\frac{{{I_1}{I_2}}}{r}\ell $. Với l: Chiều dài đoạn dây dẫn, r Khoảng cách giữa hai dây dẫn.

3. Lực Lorentz: Lực Lorentz là lực từ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động.

- Lực Lorenxơ có 4 thành phần:

  + Điểm đặt: tại hạt mang điện chuyển động.

  + Phương: vuông góc với $\vec {B}$ và $\vec {v}$.

  + Chiều: tuân theo qui tắc bàn tay trái: Để bàn tay trái mở rộng sao cho từ trường xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa là chiều của $\vec {v}$ nếu q0 > 0 và ngưoc chiều $\vec {v}$ khi q0 < 0. Khi đó chiều của lực Lorentz là chiều của ngón cái choãi ra.

  + Độ lớn: $ f = \left| {{q_0}} \right|vB\sin \alpha $

- Quĩ đạo của hạt mang điện $\left| {{q_0}} \right|$ chuyển động với vận tốc ban đầu v vuông góc với từ trường đều B là một đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với từ trường, có bán kính xác định bởi công thức:$ R = \frac{{m.v}}{{\left| {{q_0}} \right|B}} $