Công Thức Tính Cường độ Từ Trường H

I. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài

Tại một điểm khảo sát cách dòng điện thẳng dài một khoảng r, vectơ cảm ứng từ có phương vuông góc với bán kính nối điểm khảo sát với tâm O (giao của dòng điện với mặt phẳng chứa vuông góc với dòng điện chứa điểm khảo sát).

+ Độ lớn cảm ứng từ tại một điểm cách dây dẫn thẳng dài mang dòng điện I một khoảng r trong chân không được tính bằng công  thức: B = \(k\dfrac{I}{r}\)

Trong hệ số SI, hệ số có tỉ lệ k có giá trị bằng 2.10-7.

Vậy: B = 2.10-7.\(\dfrac{I}{r}\)                 (21.1)

Trong đó, I tính ra ampe (A), r tính ra mét (m), B tính ta tesla (T).

Dựa vào đặc điểm của vec tơ cảm ứng từ ta  có phương, chiều của vectơ cảm ứng từ tuân theo quy tắc nắm tay phải.

II. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn

+ Độ lớn cảm ứng từ B ở tâm dây dẫn tròn bán kính R có  dòng điện I chạy qua, được tính bằng công thức:

Vectơ cảm ứng từ có hướng trùng với hướng của đường sức trong lòng vòng dây

                           B = 2π10-7.\(\dfrac{I}{r}\)     (21.1a)

Với R là bán kính của khung dây tròn. Nếu khung dây tròn tạo bởi N vòng dây sít nhau thì: 

                           B = 2π10-7.N.\(\dfrac{I}{r}\)  (21.1b) 

trong đó, I đo bằng ampe (A), R đo bằng mét (m).

Tại một điểm trong lòng ống dây có dòng điện qua, vectơ cảm ứng từ có phương trùng với trục ống dây, có chiều tuân theo quy tắc nắm tay phải.

III. Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ.

Ống dây có dòng chạy qua:

-Bên trong ống dây, các đường sức từ song song với trục ống dây và cách đều nhau. Nếu ống dây đủ dài (chiều dài rất lớn so với đường kính của ống dây và cách ống) thì đường bên trong ống dây là từ trường đều. Bên ngoài ống, đường sức từ có dạng giống đường sức từ của nam châm thẳng. Cảm ứng từ trong long ống dây được cho bởi công thức: B =  4π.10-7\(\dfrac{N}{l}I\)   (21.3a)

trong đó N là tổng số vòng dây, l là độ dài hình trụ. Chú ý rằng \(\frac{N}{l}\) = n = số vòng dây quấn trên một đơn vị dài của lõi, vậy cũng có thể viết:

                     B = 4π.10-7nI                              (21.3b)  

-Chiều các đường sức từ trong lòng ống dây được xác định theo quy tắc nắm tay phải: Khum bàn tay phải sao cho chiều từ cổ tay đến ngón tay chỉ chiều dòng điện chạy qua ống dây, thì ngón choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trong lòng ống dây.

Mô phỏng từ trường trong dây dẫn đặc biệt

IV. Từ trường của nhiều dòng điện

Phương pháp tính toán tương tự như đối với cường độ điện trường gây bởi nhiều điện tích điểm. Nghĩa là từ trường do nhiều dòng điện gây ra tuân theo nguyên lý chồng chất: Vectơ cảm ứng từ tại một điểm, do nhiều dòng điện gây ra bằng tổng các vectơ cảm ứng từ do từng dòng điện gây ra tại điểm ấy.

Sơ đồ tư duy về từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt

Bài toán Hai dây dẫn thẳng dài vô hạn đặt song song cách nhau 10cm có dòng điện ngược chiều nhau và cùng cường độ dòng điện là 5A. Tính cường độ từ trường tại điểm cách đều 2 dây 5cm.

Lời giải$B_1=B_2=2.10^{-7}\dfrac{I}{R}$ $ \Rightarrow B=2B_1=2.2.10^{-7}\dfrac{I}{R}$

$ \Rightarrow B=4.10^{-5}T$

Tính cường độ từ trường là tính H mà bạn. Bạn tính B là cảm ứng từ phãi k?

$B=\mu H$ trong không khí độ từ thẩm $\mu=0 \Rightarrow B=H$

$H=\dfrac{B}{\mu _{0}\mu } $ mà $\mu _{0}$ = $4\pi .10^{-7}$

$\mu =1 $ thì đúng ròi

• Luyện 100 đề thi thử 2021. Đăng ký ngay!

Với loạt bài Công thức tính từ trường của dòng điện hay nhất Vật Lí lớp 11 sẽ giúp học sinh nắm vững công thức, từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu quả để đạt kết quả cao trong các bài thi môn Vật Lí 11.

Bài viết Công thức tính từ trường của dòng điện hay nhất gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức - Đơn vị đo, Mở rộng và Bài tập minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ Công thức tính từ trường của dòng điện hay nhất Vật Lí 11.

                             

1. Định nghĩa 

- Xung quanh dòng điện tồn tại một từ trường. Thực nghiệm và lý thuyết đã xác định được cảm ứng từ tại một điểm cho trước trong từ trường của một dòng điện chạy trong dây dẫn có hình dạng nhất định.

Cảm ứng từ  tại một điểm M:

+ Tỉ lệ với cường độ dòng điện I gây ra từ trường;

+ Phụ thuộc vào dạng hình học của dây dẫn;

+ Phụ thuộc vào vị trí của điểm M;

+ Phụ thuộc vào môi trường xung quanh.

1, Từ trường của dòng diện chạy trong dây dẫn thẳng dài

+ Đường sức từ là những đường tròn nằm trong những mặt phẳng vuông góc với dòng điện và có tâm nằm trên trục dây dẫn.

+ Chiều đường sức từ được xác định theo qui tắc nắm tay phải.

Nắm bàn tay phải sao cho ngón cái choãi ra 900 chỉ chiều dòng điện, các ngón tay kia khum lại chỉ chiều của đường sức từ.

2, Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn.

+ Đường sức từ đi qua tâm O  là đường thẳng vô hạn ở hai đầu và vuông góc với mặt phẳng chứa vòng tròn, còn các đường khác là những đường cong, có chiều đi vào mặt Nam và đi ra mặt Bắc của dòng điện tròn đó.

3, Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ

+ Trong lòng ống dây: các đường sức từ là những đường thẳng song song cùng chiều và cách đều nhau (từ trường đều). Ở gần miệng ống và ở ngoài ống: các đường cảm ứng từ là những đường cong, có dạng giống các đường sức từ của nam châm thẳng. 

+ Chiều của các đường sức từ được xác định bằng quy tắc nắm tay phải.

2. Công thức – đơn vị đo

1, Từ trường của dòng diện chạy trong dây dẫn thẳng dài

- Có độ lớn: B =  2.10-7.

Trong đó: 

+ B là cảm ứng từ, có đơn vị tesla (T);

+ I là cường độ dòng điện, có đơn vị ampe (A);

+ r là khoảng cách từ dòng điện đến vị trí ta xét, có đơn vị mét (m).

2, Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn

- Có độ lớn: B = 2p.10-7 ;

  Nếu khung dây tròn tạo bởi N vòng dây sít nhau thì: B = 2p.10-7 N .

Trong đó:

+ B là cảm ứng từ, có đơn vị tesla (T);

+ I là cường độ dòng điện, có đơn vị ampe (A);

+ R là bán kính vòng dây mang dòng điện, có đơn vị mét (m).

+ N là số vòng dây

3, Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ.

- Có độ lớn: B = 4p.10-7.I = 4p.10-7 nI;

Trong đó:

+ B là cảm ứng từ, có đơn vị tesla (T);

+ I là cường độ dòng điện, có đơn vị ampe (A);

+ N là tổng số vòng dây;

+ l là chiều dài ống dây, có đơn vị mét (m);

+ n =  là số vòng dây quấn trên một đơn vị dài của ống dây.

3. Mở rộng

1, Quy tắc nắm tay phải để xác định chiều cảm ứng từ tại tâm O của vòng dây tròn: Khum bàn tay phải theo các vòng dây sao cho chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện trong vòng dây, ngón tay cái choãi ra 900chỉ chiều các đường sức từ xuyên qua mặt phẳng vòng dây.

2, Véc tơ cảm ứng từ tại một điểm do nhiều dòng điện gây ra bằng tổng các véctơ cảm ứng từ do từng dòng điện gây ra tại điểm đó.

Nguyên lí chồng chất từ trường:  

Trong đó:

+  là vecto cảm ứng từ do nhiều dòng điện gây ra tại điểm ta xét.

+ … là vecto cảm ứng do từng dòng điện riêng lẻ gây ra tại điểm mà ta xét.

Việc cộng các vecto cảm ứng từ thực hiện theo quy tắc hình hình hành.

Quy tắc hình bình hành: Nếu vecto đồng quy làm thành hai cạnh của một hình bình hành, thì đường chéo kẻ từ điểm đồng quy biểu diễn vecto tổng của chúng.

- Nếu tại điểm xét có hai vectơ cảm ứng từ lần lượt do I1 và I2 gây ra thì

Cảm ứng từ tổng hợp tại điểm xét là:  

 + Khi  hợp với nhau một góc thì, độ lớn cảm ứng từ tổng hợp:

 

Nếu B1 = B2;

+ Khi cùng chiều thì B = B1 + B2, và cùng chiều với

+ Khi ngược chiều thì B = |B1 - B2|, và  cùng chiều với vecto cảm ứng từ nào lớn hơn.

+ Khi vuông góc với nhau thì  

3. Từ các công thức xác định độ lớn cảm ứng từ, ta có thể suy ra công thức xác định cường độ dòng điện, số vòng dây, khoảng cách đến dây dẫn hoặc bán kính dòng điện tròn.

Với dòng điện thẳng:

 

Với dòng điện tròn:

Với ống dây:

                                 

4. Ví dụ minh họa

Bài 1: Dòng điện I = 1 (A) chạy trong dây dẫn thẳng dài. Cảm ứng từ tại điểm M cách dây dẫn 10 (cm) có độ lớn bao nhiêu?

Bài giải:

Áp dụng công thức:  

Bài 2 : Một dòng điện 2A chạy trong một dây dẫn uốn thành vòng tròn có bán kính 20 cm gồm 20 vòng dây. Cảm ứng từ tại tâm vòng dây có độ lớn là bao nhiêu ?

Bài giải :

Áp dụng công thức

Đáp án: 1,256.10-4 (T)

Bài 3: Một ống dây dài 50 (cm), cường độ dòng điện chạy qua mỗi vòng dây là 2 (A). cảm ứng từ bên trong ống dây có độ lớn B = 25.10-4 (T). Số vòng dây của ống dây là bao nhiêu ?

Bài giải :

Áp dụng công thức : 

Đáp án: 497 vòng

Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 11 quan trọng hay khác:

Giới thiệu kênh Youtube VietJack