Từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua là chuyên đề tiếp theo HOCMAI sẽ giới thiệu đến các em trong bài viết này. Thông qua bài viết, các em sẽ nắm chắc được lý thuyết, cách áp dụng định lý để giải các dạng bài tập liên quan đến chuyên đề này trong SGK Vật Lý 9 và các bài tập vận dụng khác.
Bài viết tham khảo thêm:
I – Lý thuyết Từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua
1. Từ phổ, đường sức từ của ống dây có dòng điện chạy qua
– Phần từ phổ ở phía bên ngoài ống dây có dòng điện chạy qua và phía bên ngoài của thanh nam châm giống nhau. Ở trong lòng ống dây cũng có các đường sức từ, chúng được sắp xếp gần như là song song với nhau.
– Đường sức từ của ống dây là các đường cong khép kín.
– Giống như thanh nam châm, ở hai đầu ống dây, các đường sức từ có chiều đi cùng vào một đầu và đi ra cùng ở đầu kia. Đầu ra của các đường sức từ được gọi là cực Bắc, đầu vào của các đường sức từ được gọi là cực Nam.
2. Quy tắc nắm tay phải
– Chiều đường sức từ trong ống dây phụ thuộc vào chiều dòng điện chạy qua ống dây.
– Quy tắc nắm tay phải: Nắm bàn tay phải, sau đó đặt sao cho bốn ngón tay đều hướng theo chiều dòng điện chạy qua các vòng dây vậy thì ngón tay cái sẽ choãi ra và chỉ chiều của đường sức từ ở trong lòng ống dây.
II. Phương pháp giải bài tập Từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua
1. Xác định chiều đường sức từ hay chiều dòng điện của ống dây
Áp dụng quy tắc nắm tay phải, bằng cách này ta có thể suy ra được:
- Chiều đường sức từ ở trong lòng ống dây khi ta biết chiều dòng điện qua ống dây.
- Chiều của dòng điện ở trong ống dây khi ta biết được chiều đường sức từ ở trong lòng ống dây lúc có dòng điện chạy qua.
2. Xác định sự định hướng của nam châm thử khi được đặt gần một ống dây có dòng điện chạy qua
– Vẽ đường sức từ của một ống dây có dòng điện.
– Xác định chiều đường sức từ của ống dây ấy theo quy tắc nắm tay phải.
– Xác định sự định hướng của nam châm thử tuân theo quy tắc: Trục của kim nam châm thử trùng với đường tiếp tuyến của đường sức từ tại điểm đặt nó, chiều phía cực Bắc của nam châm thử trùng với chiều đường sức từ.
3. Ví dụ mẫu bài tập
Ví dụ 1: Có một số quả đấm được làm bằng đồng và một số quả được làm bằng sắt mạ đồng. Hãy tìm ra cách để phân loại chúng.
Hướng dẫn giải bài tập
Các quả cầu làm bằng sắt mạ đồng sẽ bị nam châm hút, các quả cầu làm bằng đồng sẽ không bị nam châm hút. Dựa vào đó ta có thể sử dụng một thanh nam châm để phân loại được các quả cầu.
Ví dụ 2: Tại một điểm ở trên bàn làm việc, người ta thử lại vẫn thấy rằng kim nam châm luôn nằm dọc theo hướng được xác định, không trùng với hướng Nam – Bắc. Từ đó có thể rút ra được kết luận gì về không gian xung quanh của nam châm?
Hướng dẫn giải bài tập
Nếu ở xung quanh không có tác nhân nào khác tạo ra từ trường (nam châm, dây dẫn hay ống dây dẫn hoặc ống mang dòng điện), lúc cân bằng, nam châm thử sẽ nằm dọc theo hướng Nam – Bắc.
Khi nằm cân bằng nam châm nằm dọc theo một hướng mà hướng này lại không trùng với hướng Nam – Bắc. Do đó ở xung quanh nam châm sẽ có một tác nhân gây ra từ trường khác (có thể đó là một thanh nam châm hoặc là một dòng điện được đặt gần đó).
III – Giải bài tập Từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua SGK Vật lí 9
Câu C1 | Trang 65 SGK Vật Lý 9
So sánh với từ phổ của một thanh nam châm và cho biết chúng có điểm gì giống và khác nhau?
Gợi ý đáp án
- Giống nhau: Từ phổ ở bên ngoài thanh nam châm và từ phổ ở bên ngoài ống dây đều có dòng điện chạy qua rất giống nhau.
- Khác nhau: Trong lòng ống dây cũng sẽ có các đường sức mạt sắt nhưng được sắp xếp gần như là song song với nhau.
Câu C2 | Trang 65 SGK Vật Lý 9
Nhận xét về hình dạng của các đường sức từ?
Gợi ý đáp án
Đường sức từ ở bên trong và bên ngoài ống dây có dòng điện chạy qua đều tạo thành những đường cong khép kín.
Câu C3 | Trang 65 SGK Vật Lý 9
Cho nhận xét về chiều của đường sức từ ở phía hai đầu ống dây so với chiều của các đường sức từ ở phía hai cực của thanh nam châm?
Gợi ý đáp án
Giống như thanh nam châm, ở tại hai đầu ống dây, các đường sức từ cũng đi vào từ một đầu và cùng đi ra tại đầu kia
Câu C4 | Trang 67 SGK Vật Lý 9
Cho một ống dây AB có dòng điện chạy qua. Một nam châm thứ nhất tại đầu B của ống dây, khi đứng yên sẽ nằm định hướng như ở hình 24.4. Hãy xác định tên các cực của ống dây.
Gợi ý đáp án
Đầu A của ống dây là cực Bắc và đầu B của ống dây là cực Nam.
Câu C5 | Trang 67 SGK Vật Lý 9
Một kim nam châm trên hình 24.5 đã bị vẽ sai chiều. Hãy chỉ ra kim nam châm vẽ sai và vẽ lại cho đúng. Dùng quy tắc nắm tay phải để xác định chiều của dòng điện chạy qua các vòng dây.
Gợi ý đáp án
Kim số 5 là kim nam châm bị vẽ sai chiều. Dòng điện chạy qua các vòng dây sẽ có chiều đi ra tại đầu dây B
Câu C6 | Trang 67 SGK Vật Lý 9
Hình 24.6 cho ta biết chiều dòng điện chạy qua các vòng dây. Em hãy dùng quy tắc nắm bàn tay phải để xác định được tên các từ cực của ống dây.
Gợi ý đáp án
Đầu A của ống dây là cực Bắc và đầu B của ống dây là cực Nam.
IV. Bài tập Trắc nghiệm Từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua
Câu 1: Các đường sức từ ở trong lòng của ống dây có dòng điện một chiều chạy qua thì có những đặc điểm gì?
A) Là những đường thẳng song song, chúng cách đều với nhau và vuông góc cùng với trục của ống dây.
B) Là những vòng tròn cách đều với nhau, có tâm nằm ở trên trục của ống dây.
C) Là những đường thẳng song song, cách đều với nhau và hướng từ cực Bắc đến phía cực Nam của ống dây.
D) Là những đường thẳng song song, cách đều với nhau và hướng từ cực Nam đến phía cực Bắc của ống dây.
Đáp án
→ Đáp án D
Câu 2: Vì sao có thể xem ống dây có dòng điện một chiều chạy qua như là một thanh nam châm thẳng?
A) Vì ống dây cũng có tác dụng lực từ lên kim nam châm.
B) Vì ống dây cũng tác dụng lực từ lên kim loại sắt.
C) Vì ống dây cũng có hai cực từ như một thanh nam châm.
D) Vì một kim nam châm đặt ở trong lòng ống dây cũng phải chịu tác dụng của một lực giống như khi đặt nó trong lòng thanh nam châm.
Đáp án
Có thể xem ống dây có dòng điện một chiều chạy qua như là một thanh nam châm thẳng vì ống dây cũng có hai cực từ như một thanh nam châm
→ Đáp án C
Câu 3: Nếu ta dùng quy tắc nắm tay phải để xác định được chiều của từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua vậy thì ngón tay cái choãi ra chỉ điều gì?
A) Chiều của dòng điện ở trong ống dây.
B) Chiều của lực điện từ tác dụng lên nam châm thử.
C) Chiều của lực điện từ tác dụng lên phía cực Bắc của nam châm thử đặt ở phía ngoài ống dây.
D) Chiều của lực điện từ tác dụng lên phía cực Bắc của nam châm thử ở trong lòng ống dây.
Đáp án
Nếu dùng quy tắc nắm bàn tay phải để xác định được chiều của từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua vậy thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của lực điện từ tác dụng lên phía cực Bắc của nam châm thử ở trong lòng ống dây.
→ Đáp án D
Câu 4: Quy tắc nào dưới đây xác định được chiều của đường sức từ trong lòng của một ống dây có dòng điện một chiều chạy qua?
A) Quy tắc bàn tay phải.
B) Quy tắc bàn tay trái.
C) Quy tắc nắm tay phải.
D) Quy tắc nắm tay trái.
Đáp án
→ Đáp án C
Câu 5: Cho một ống dây AB có dòng điện chạy qua. Một nam châm thử đặt tại đầu B của ống dây, khi đứng yên sẽ nằm định hướng như hình sau:
Tên các từ cực của ống dây ấy được xác định là:
A) A là cực Bắc và B sẽ là cực Nam.
B) A là cực Nam và B sẽ là cực Bắc.
C) Cả A và B đều là cực Bắc.
D) Cả A và B đều là cực Nam.
Đáp án
→ Đáp án B
Câu 6: Một ống dây dẫn được đặt với yêu cầu trục chính của nó phải nằm dọc theo thanh nam châm như hình dưới. Khi đóng công tắc K, đầu tiên ta thấy thanh nam châm bị đẩy ra xa.
Đầu B của nam châm sẽ là cực gì?
A) Cực Bắc
B) Cực Nam
C) Cực Bắc Nam
D) Không đủ dữ kiện để xác định
Đáp án
→ Đáp án B
Câu 7: Một dụng cụ để phát hiện dòng điện (một kiểu điện kế) có cấu tạo được mô tả như ở hình sau:
Dụng cụ này gồm có một ống dây B, trong lòng ông dây B có một thanh nam châm A đặt nằm thăng bằng, vuông góc cùng với trục ống dây và có thể quay xung quanh một trục OO’ đặt ở giữa thanh, vuông góc cùng với mặt phẳng trang giấy. Nếu dòng điện chạy qua ống dây B có chiều được đánh dấu như ở hình vẽ thì kim chỉ thị sẽ:
A) Quay sang bên phải
B) Quay sang bên trái
C) Đứng yên
D) Dao động xung quanh vị trí cân bằng
Đáp án
Nếu dòng điện chạy qua ống dây B có chiều được đánh dấu như ở hình vẽ thì kim chỉ thị sẽ quay sang phía bên phải.
→ Đáp án A
Câu 8: Phát biểu quy tắc nắm tay phải:
A) Nắm tay phải, rồi đặt sao cho bốn ngón tay đều hướng theo chiều của đường sức từ ở trong lòng ống dây thì ngón tay cái sẽ choãi ra và chỉ chiều dòng điện chạy qua các vòng dây.
B) Nắm tay phải, rồi đặt sao cho bốn ngón tay đều hướng theo chiều của dòng điện chạy qua các vòng dây vậy thì ngón tay cái choãi ra và chỉ chiều của đường sức từ ở trong lòng ống dây.
C) Nắm tay phải, rồi đặt sao cho ngón tay cái hướng theo chiều của dòng điện chạy qua các vòng dây vậy thì ngón tay còn lại sẽ chỉ chiều của đường sức từ ở trong lòng ống dây.
D) Nắm tay phải, rồi đặt sao cho bốn ngón tay đều hướng theo chiều của dòng điện chạy qua các vòng dây vậy thì ngón tay cái sẽ khom lại theo bốn ngón tay và chỉ chiều của đường sức từ ở trong lòng ống dây.
Đáp án
Quy tắc nắm tay phải: Nắm bàn tay phải, sau đó đặt sao cho bốn ngón tay đều hướng theo chiều dòng điện chạy qua các vòng dây vậy thì ngón tay cái sẽ choãi ra và chỉ chiều của đường sức từ ở trong lòng ống dây.
→ Đáp án B
Câu 9: Trong hình dưới đây, kim nam châm nào đã bị vẽ sai?
A) Kim nam châm số 1
B) Kim nam châm số 3
C) Kim nam châm số 4
D) Kim nam châm số 5
Đáp án
→ Đáp án D
Trên đây là nội dung đầy đủ bài viết giới thiệu chuyên đề Từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua được biên soạn trực tiếp bởi HOCMAI. Hy vọng rằng bài viết này sẽ là tư liệu giúp các em học sinh nắm chắc kiến thức và đạt kết quả tốt khi học môn Vật Lý 9.
