Trong lĩnh vực điện từ, một trong những khái niệm được đề cập đến rộng rãi nhất là cảm ứng từ, với ứng dụng đa dạng trong cơ khí chế tạo, điện dân dụng và nhiều lĩnh vực khoa học khác. Dưới đây là bài viết về chủ đề: Độ lớn cảm ứng từ trong lòng một ống dây hình trụ có dòng điện chạy qua tính bằng...?, mời bạn đọc theo dõi.
Mục lục bài viết
1. Độ lớn cảm ứng từ trong lòng một ống dây hình trụ có dòng điện chạy qua tính bằng…?
Câu hỏi: Độ lớn cảm ứng từ trong lòng một ống dây hình trụ có dòng điện chạy qua tình bằng…?
A. B = 2π. 10-7I. N
B. B = 4π. 10-7IN/I
C. B = 4π. 10-7N/I. l
D. B = 4π. IN/l
Lời giải: B
+ Cảm ứng từ trong lòng 1 ống dây hình trụ: B=4π.10−7Nl/I
2. Lý thuyết về cảm ứng từ:
Trong lĩnh vực điện từ, một trong những khái niệm được đề cập đến rộng rãi nhất là cảm ứng từ, với ứng dụng đa dạng trong cơ khí chế tạo, điện dân dụng và nhiều lĩnh vực khoa học khác. Để hiểu rõ hơn về cách cảm ứng từ hoạt động, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu cùng với Nguyễn Giang, đào sâu vào cơ sở lý thuyết và ứng dụng thực tế của nó.
– Cảm ứng từ là gì?
Cảm ứng từ được định nghĩa như một đại lượng vật lý có hướng tại một điểm trong từ trường, được biểu trưng bằng B, thể hiện độ mạnh/yếu của từ trường, hướng của từ trường và tác động của lực từ. Để đo lường cảm ứng từ, chúng ta sử dụng thương số giữa tác động lên dây dẫn mang dòng điện và tích của cường độ dòng điện cùng với chiều dài của sợi dây.
– Lực từ là gì?
Lực từ là lực xuất phát từ tác động của từ trường lên một vật có mang điện tích đang chuyển động (như khung dây, đoạn dây, vòng dây dòng điện, v.v.). Điều quan trọng là từ trường là một từ trường đều, có đặc tính giống nhau tại mỗi điểm, và có các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và được cách đều nhau.
– Vector của cảm ứng từ:
Vector của cảm ứng từ tại một điểm được ký hiệu là B→, có hướng tiếp tuyến với đường sức từ tại điểm đó. Nó chiều từ cực nam sang cực bắc của nam châm tại điểm đó, tạo ra một hình ảnh trực quan về cách cảm ứng từ tương tác trong không gian.
– Đơn vị đo cảm ứng từ:
Năm 1960, theo tên của nhà bác học Nikola Tesla, đơn vị đo cảm ứng từ được ký hiệu là T (Tesla). 1T là độ lớn của cảm ứng từ của vòng dây dẫn kín có diện tích mặt phẳng chắn được bên trong là 1m2. Đơn vị này còn có thể được quy đổi thành đơn vị khác như Gs (đơn vị trong vật lý lý thuyết) và y (đơn vị địa).
– Công thức tính của cảm ứng từ cảm ứng từ (B) có thể được tính bằng công thức:
B = F / I.L
Trong đó:
- B: cảm ứng từ
- F: lực từ
- I: cường độ dòng điện chạy qua dây
- L: chiều dài dây
Công thức này giúp kết nối giữa các yếu tố quan trọng trong quá trình cảm ứng từ, giúp chúng ta hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa lực từ và các tham số khác trong hệ thống.
Tổng cộng, hiểu biết về cảm ứng từ không chỉ mang lại kiến thức sâu sắc về lĩnh vực điện từ mà còn giúp áp dụng nó trong nhiều ứng dụng thực tế khác nhau, từ công nghiệp đến nghiên cứu khoa học, làm giàu kiến thức và ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày.
3. Các bài tập nâng cao về cảm ứng từ:
Bài tập 1: Một cuộn cảm có L=3H được nối với nguồn điện có suất điện động 4V, điện trở trong không đáng kể, điện trở của cuộn dây cũng không đáng kể. Hỏi sau thời gian bao lâu kể từ lúc nối vào nguồn điện, cường độ dòng điện qua cuộn dây tăng đến giá trị 4A? Giả sử cường độ dòng điện tăng đều theo thời gian.
Bài tập 2: Một dây dẫn thẳng dài vô hạn mang dòng điện 0,5A đặt trong không khí.
a) Tính cảm ứng từ M cách dòng điện 4cm
b) Cảm ứng từ tại điểm N là 10-6T. Tính khoảng cách từ N đến dòng điện.
Bài tập 3. Một dây dẫn thẳng dài vô hạn, dòng điện chạy trong dây có cường độ I = 10A. Xác định độ lớn cảm ứng từ do dòng điện trên gây ra tại
a) điểm M nằm cách dây dẫn 5cm
b) điểm N nằm cách dây dẫn 8cm
c) điểm D có cảm ứng từ là 2.10-5T, điểm D nằm cách dây dẫn I bao nhiêu
Bài tập 4. Cho hai dây dẫn thẳng song song dài vô hạn đặt cách nhau 8cm trong không khí. Dòng điện chạy trong hai dây là I1 = 10A, I2 = 20A, cùng chiều nhau. Hãy xác định cảm ứng từ tổng hợp tại M khi
a) M cách đều hai dây đoạn 4cm
b) M cách I1 đoạn 2cm, cạch I2 đoạn 6cm
c) M cách I2 đoạn 2cm, cách I2 đoạn 10cm
d) M cách I1 đoạn 6cm, cách I2 đoạn 10cm
e) M cách đều hai dây đoạn 5cm.
Bài tập 5. Hai dòng điện thẳng dài, đặt song song ngược chiều cách nhau 20 cm trong không khí có I1=I2=12A. Xác định cảm ứng từ tổng hợp tại điểm M cách I1là 16 cm và cách I2 là 12cm.
Bài tập 6. Hai dòng điện thẳng dài, đặt song song ngược chiều cách nhau 20 cm trong không khí có I1=I2=9A. Xác định cảm ứng từ tổng hợp tại điểm M cách đều I1 và I2 một khoảng 30cm.
Bài tập 7. Hai dòng điện thẳng dài, đặt song song cùng chiều cách nhau 10 cm trong không khí có I1=I2=6A. Xác định cảm ứng từ tổng hợp tại điểm M cách đều I1 và I2 một khoảng 20cm.
Bài tập 8. Hai dòng điện thẳng dài, đặt song song cùng chiều cách nhau d=12 cm trong không khí có I1=I2=I=10A. Xác định cảm ứng từ tổng hợp tại điểm M cách đều I1 và I2 một khoảng x. Hãy xác định x để độ lớn cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng điện gây ra đạt giá trị cực đại. Tính giá trị cực đại đó.
Bài tập 9. Hai dòng điện thẳng dài đặt trong không khí trùng với hai trục tọa độ vuông góc xOy. Dòng I1=2A cùng chiều với chiều dương trục Ox, dòng I2=3A ngược chiều với chiều dương trục Oy. Tính cảm ứng từ tổng hợp tại điểm M có tọa độ M(4cm;-2cm)
Bài tập 10. Hai dòng điện thẳng dài, đặt song song cùng chiều cách nhau 10 cm trong không khí có I1=9A; I2=12A. Xác định cảm ứng từ tổng hợp tại điểm M cách I1 là 6 cm và cách I2 là 8cm.
Bài tập 11. Một dòng điện có cường độ I = 5A chạy trong một dây dẫn thẳng dài. Xác định cảm ứng từ hai điểm M, N. Cho biết M, N cách dòng điện một đoạn d = 4cm
Bài tập 12. Cho hai dòng điện I1; I2 có chiều như hình vẽ I1 = I2 = 2A, các khoảng cách từ M đến hai dòng điện là a = 2cm, b = 1cm. Xác định véc tơ cảm ứng từ tại M.
Bài tập 13. Ba dòng điện thẳng song song vuông góc với mặt phẳng. Biết I1 = I2 = I3 = 10A. Xác định cảm ứng từ tại M.
Bài 14: Một ống dây hình trụ có chiều dài 1,5m gồm 4500 vòng dây.
a) Xác định cảm ứng từ trong lòng ống dây khi cho dòng điện I = 5A chạy trong ống dây ?
b) Nếu ống dây tạo ra từ trường có B = 0,03T thì I bằng bao nhiêu?
Bài 15: Một ống dây có chiều dài 10 cm, gồm 2000 vòng dây. Cho dòng điện chạy trong ống dây thì thấy cảm ứng từ trong ống dây là 2π.10-3T.
a) Hãy xác định số vòng dây trên 1 m chiều dài ống dây ?
b) Cường độ dòng điện bên trong ống dây ?
Bài 16: Cuộn dây tròn bán kính R = 5 cm gồm 40 vòng dây quấn nối tiếp với nhau, đặt trong không khí có dòng điện I chạy qua mỗi vòng dây.
a) Từ trường ở tâm O vòng dây là B = 5π.10-4 T. Tính I.
b) Nếu dòng điện qua dây tăng lên gấp đôi, bán kính vòng dây giảm đi một nửa. Thì cảm ứng từ tại tâm O có giá trị là bao nhiêu ?
Bài 17: Cuộn dây tròn bán kính 2π cm, 100 vòng, đặt trong không khí có dòng điện 2 A chạy qua.
a) Tính cảm ứng từ tại tâm vòng dây.
b) Tăng chu vi của dòng điện tròn lên 2 lần mà vẫn giữ nguyên cường độ dòng điện. Hỏi độ lớn cảm ứng từ tại tâm dòng điện lúc này bằng bao nhiêu?
Bài 18: Một ống dây dài 50 cm, cường độ dòng điện chạy qua mỗi vòng dây là 2A. Cảm ứng từ bên trong ống dây có độ lớn B = 8π.10-4. Hãy xác định số vòng dây của ống dây ?
Bài 19: Một ống dây thẳng dài 20 cm, đường kính D = 2 cm. Một dây dẫn có vỏ bọc cách điện dài 300 m được quấn đều theo chiều dài ống dây. Ống dây không có lõi sắt và đặt trong không khí. Cường độ dòng điện đi qua dây dẫn là 0,5 A. Tìm cảm ứng từ bên trong ống dây.
