Lý Thuyết Về Từ Trường Của Dòng Điện Chạy Trong Các Dây Dẫn Có Hình Dạng Đặc Biệt

Marathon Team - 25/03/2022

Từ trường của dòng điện là phần lý thuyết quan trọng thường xuất hiện trong các bài kiểm tra, bài thi mà các em cần phải nắm chắc để ứng dụng giải bài tập dễ dàng hơn. Các em hãy cùng Marathon Education tìm hiểu về khái niệm và các công thức tính căn bản của từ trường dòng điện trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt qua bài viết sau.

>>> Xem thêm: Lý Thuyết Về Suất Điện Động Cảm Ứng – Định Luật Faraday, Định Luật Len-xơ

Từ trường của dòng điện trong dây dẫn thẳng, dài

Từ trường của dòng điện trong dây dẫn thẳng dài
Từ trường của dòng điện trong dây dẫn thẳng, dài (Nguồn: Internet)

Với dây dẫn thẳng dài, đường sức từ là những đường tròn nằm trong các mặt phẳng vuông góc với dòng điện. Các đường sức từ có tâm nằm trên dây dẫn.

Các em có thể xác định chiều của đường sức từ theo quy tắc nắm tay phải: nắm bàn tay phải sao cho ngón cái choãi ra nằm dọc theo dây dẫn I, khi đó, ngón cái chỉ theo chiều dòng điện về điểm Q, các ngón tay còn lại khum theo chiều đường sức từ trên đường tròn tâm O (O nằm trên dây dẫn I).

Quy tắc nắm tay phải 1
Quy tắc nắm tay phải (Nguồn: Internet)

Độ lớn cảm ứng từ tại điểm M cách dây dẫn thẳng dài có dòng điện I một khoảng r sẽ được tính theo công thức như sau:

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

Trong đó, 

  • B là độ lớn cảm ứng từ (T)
  • I là cường độ dòng điện (A)
  • r là khoảng cách từ M đến dây dẫn (m)

>>> Xem thêm: Dòng Điện Xoay Chiều Là Gì? Cách Tạo Ra Dòng Điện Xoay Chiều

Từ trường của dòng điện trong dây dẫn hình tròn

Từ trường của dòng điện trong dây dẫn hình tròn
Từ trường của dòng điện trong dây dẫn hình tròn (Nguồn: Internet)

Với dây dẫn hình tròn, đường sức từ đi qua tâm O của vòng tròn sẽ là đường thẳng vô hạn tại hai đầu. Những đường khác sẽ là các đường cong có chiều dài đi vào mặt Nam và đồng thời đi ra mặt Bắc của dòng điện tròn đó.

Chiều đường sức từ tại tâm của vòng dây được xác định bằng quy tắc nắm tay phải: nắm bàn tay phải rồi đặt sao cho chiều khum bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện, khi đó, ngón cái choãi ra chỉ hướng của đường sức từ.

Công thức tính độ lớn cảm ứng từ tại tâm O của vòng dây có bán kính R như sau:

B=2\pi10^{-7}\frac{I}{R}

Nếu khung dây tròn được tạo từ N vòng dây sít nhau thì công thức sẽ là:

B=2\pi10^{-7}N\frac{I}{R}

Trong đó:

  • B là độ lớn cảm ứng từ (T)
  • I là cường độ dòng điện (A)
  • R là bán kình vòng dây dẫn (m)
  • N là số vòng dây (vòng)

>>> Xem thêm: Hiện Tượng Cảm Ứng Điện Từ Là Gì? Lý Thuyết Về Cảm Ứng Điện Từ

Từ trường của dòng điện trong dây dẫn hình trụ

Từ trường của dòng điện trong dây dẫn hình trụ
Từ trường của dòng điện trong dây dẫn hình trụ (Nguồn: Internet)

Trong ống dây, đường sức từ là những đường thẳng song song và cùng chiều, đồng thời chúng sẽ cách đều nhau.

Các em sẽ các định chiều của đường sức theo quy tắc nắm tay phải 2.

Quy tắc nắm tay phải
Quy tắc nắm tay phải xác định chiều của đường sức từ trong lòng ống dây (Nguồn: Internet)

Độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống dây được tính theo công thức sau:

B=4\pi^{-7}nI=4\pi^{-7}\frac{N}{ℓ}I

Trong đó:

  • B là độ lớn cảm ứng từ (T)
  • I là cường độ dòng điện (A)
  • n là số vòng dây được quấn trên một đơn vị độ dài của lõi (vòng/m)
  • N là tổng số vòng dây (vòng)
  • 𝓁 là độ dài của ống trụ (m)

Nguyên lý chồng chất từ trường của nhiều dòng điện

Nguyên lí chồng chất từ trường của nhiều dòng điện được định nghĩa như sau: Vectơ cảm ứng từ tại một điểm do nhiều dòng điện tạo ra sẽ bằng tổng những vectơ cảm ứng từ do từng dòng điện tạo ra tại điểm đó.

\vec{B}=\vec{B_1}+\vec{B_2}+...+\vec{B_n}

Bài tập về từ trường của dòng điện

Bài tập 1: Cho hai dòng điện đồng phẳng bao gồm: dòng thứ nhất có dạng thẳng dài với I1 = 2A; dòng thứ hai có hình tròn, tâm O cách dòng thứ nhất với R2 = 40cm, bán kính = 20 cm và I2 = 2A. Em hãy xác định cảm ứng từ tại O2.

Hướng dẫn: 

Ta có: 

Cảm ứng từ tại O2 do dòng điện I1 tạo ra: 

B_1=2.10^{-7}\frac{I_1}{r_1}=2.10^{-7}\frac{2}{0,4}=10^{-6}\ (T)

Cảm ứng từ tại O2 do dòng điện I2 tạo ra: 

B_2=2.10^{-7}\pi\frac{I_2}{r_2}=2.10^{-7}\pi\frac{2}{0,2}=6,28.10^{-6}\ (T)

Cảm ứng từ tổng hợp tại O2:

\vec{B}=\vec{B_1}+\vec{B_2}

Trong trường hợp dòng điện trong vòng dây thứ 2 chạy theo kim đồng hồ:

bài tập 1 dòng điện theo chiều kim đồng hồ
\vec{B_1} \uparrow\uparrow \vec{B_2} \Rightarrow B=B_1+B_2=7,28.10^{-6}\ (T)

Trong trường hợp  dòng điện trong vòng dây thứ 2 chạy ngược chiều kim đồng hồ:

bài tập 1 dòng điện ngược chiều kim đồng hồ
\vec{B_1}\uparrow\downarrow\vec{B_2}\Rightarrow B=B_2-B_1=5,28.10^{-6}\ (T)

Vậy B= 7,28.10-6 (T) hoặc B= 5,28.10-6 (T)

Bài tập 2: Một dây dẫn rất dài và thẳng ở hai đầu, ở giữa dây uốn thành vòng tròn như hình vẽ dưới đây. Bán kính R= 6cm và dòng điện I = 4A . Em hãy tính cảm ứng từ tại tâm vòng dây.

Hướng dẫn: 

Ta có: I = 4A; R = 6cm = 6.10-2 m

Độ lớn cảm ứng từ của dây dẫn thẳng gây ra tại điểm O:

B_1=2.10^{-7}\frac{I}{R}=2.10^{-7}\frac{4}{6.10^{-2}}=1,3.10^{-5}\ (T)

Độ lớn cảm ứng từ của vòng tròn gây ra tại điểm O:

B_2=2\pi.10^{-7}\frac{I}{R}=2.3,14.10^{-7}\frac{4}{6.10^{-2}}=4,2.10^{-5}\ (T)

Độ lớn cảm ứng từ tổng hợp tại điểm O:

\vec{B}=\vec{B_1}+\vec{B_2}

Ta có:

\vec{B_1} \uparrow\uparrow \vec{B_2} \Rightarrow B=B_1+B_2=1,3.10^{-5}+ 4,2.10^{-5}=5,5.10^{-5}\ (T) 

Học livestream trực tuyến Toán - Lý - Hóa - Văn - Anh - Sinh bứt phá điểm số 2022 – 2023 tại Marathon Education

Marathon Education là nền tảng học livestream trực tuyến Toán - Lý - Hóa - Văn - Anh - Sinh uy tín và chất lượng hàng đầu Việt Nam dành cho học sinh từ lớp 8 đến lớp 12. Với nội dung chương trình giảng dạy bám sát chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo, Marathon Education sẽ giúp các em lấy lại căn bản, bứt phá điểm số và nâng cao thành tích học tập.

Tại Marathon, các em sẽ được giảng dạy bởi các thầy cô thuộc TOP 1% giáo viên dạy giỏi toàn quốc. Các thầy cô đều có học vị từ Thạc Sĩ trở lên với hơn 10 năm kinh nghiệm giảng dạy và có nhiều thành tích xuất sắc trong giáo dục. Bằng phương pháp dạy sáng tạo, gần gũi, các thầy cô sẽ giúp các em tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng và dễ dàng.

Marathon Education còn có đội ngũ cố vấn học tập chuyên môn luôn theo sát quá trình học tập của các em, hỗ trợ các em giải đáp mọi thắc mắc trong quá trình học tập và cá nhân hóa lộ trình học tập của mình.

Với ứng dụng tích hợp thông tin dữ liệu cùng nền tảng công nghệ, mỗi lớp học của Marathon Education luôn đảm bảo đường truyền ổn định chống giật/lag tối đa với chất lượng hình ảnh và âm thanh tốt nhất.

Nhờ nền tảng học livestream trực tuyến mô phỏng lớp học offline, các em có thể tương tác trực tiếp với giáo viên dễ dàng như khi học tại trường.

Khi trở thành học viên tại Marathon Education, các em còn nhận được các sổ tay Toán – Lý – Hóa “siêu xịn” tổng hợp toàn bộ công thức và nội dung môn học được biên soạn chi tiết, kỹ lưỡng và chỉn chu giúp các em học tập và ghi nhớ kiến thức dễ dàng hơn.

Marathon Education cam kết đầu ra 8+ hoặc ít nhất tăng 3 điểm cho học viên. Nếu không đạt điểm số như cam kết, Marathon sẽ hoàn trả các em 100% học phí. Các em hãy nhanh tay đăng ký học livestream trực tuyến Toán – Lý – Hóa – Văn lớp 8 – lớp 12 năm học 2022 – 2023 tại Marathon Education ngay hôm nay để được hưởng mức học phí siêu ưu đãi lên đến 39% giảm từ 699K chỉ còn 399K.

Các khóa học online tại Marathon Education

Trên đây là chia sẻ của Team Marathon Education về kiến thức từ trường của dòng điện. Hy vọng qua bài viết trên, các em sẽ nắm rõ và áp dụng vào bài làm của mình thành công. Chúc các em luôn đạt kết quả cao trong kì thi!

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM