Mục lục bài viết

1. Giải đề

Câu hỏi: 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 = 25. 10^{-4} . Số vòng dây của ống dây gần giá tri nào nhất sau đây?

A. 320

B. 418

C. 497

D. 250

Đáp án đúng là D

Hướng dẫn giải:

l = 0,5 m; I = 2 A; B = 25. 10^{-4}

Cảm ứng từ trong lòng ống dây: B = 4\pi. 10^{-7}. \frac{NI}{l}=> N = \frac{B. l}{4\pi. 10^{-7}. I} = \frac{25. 10^{-4}. 0,5}{4\pi. 10^{-7}. 2} = 497 (vòng)

 

2. Ôn lại kiến thức về từ trường của dòng điện trong dây dẫn

- Từ trường của dòng điện trọng dây dẫn thẳng: 

+ Đường sức từ là đường chỉ hướng và chiều của sức từ mà một điện tích đặt tại một vị trí nào đó tác động lên điện tích khác. Các đường sức từ thường được biểu diễn bằng các đường vẽ trên không gian, cho biết hướng và chiều của sức từ. Đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với dòng điện: Điều này có thể ám chỉ đến đường sức từ xung quanh một dòng điện chạy qua dây dẫn. Các đường sức từ thường tạo thành các vòng tròn có tâm là dây dẫn. Tâm nằm trên dây dẫn: Điều này có thể ám chỉ rằng trung tâm của các đường sức từ nằm trên dây dẫn, đặc biệt là nếu dòng điện là dòng thẳng. Chiều đường sức từ theo quy tắc nắm tay phải: Quy tắc này nói rằng nếu bạn đặt ngón tay cái của tay phải theo chiều dòng điện và ngón tay trỏ theo chiều đường sức từ, thì ngón giữa sẽ trỏ theo chiều từ tích điện.

+ Quy tắc nắm tay phải (phần 1): Bước 1: Nắm lấy một đoạn dây dẫn trong tay phải. Bước 2: Cho ngón cái vươn ra theo chiều dòng điện (hướng dòng điện chảy). Bước 3: Các ngón tay còn lại (trỏ, giữa và áp út) sẽ tự nhiên uốn theo chiều của đường sức từ. Như vậy, nếu áp dụng quy tắc này khi nắm lấy dây dẫn, ngón trỏ sẽ chỉ hướng theo chiều của đường sức từ. Quy tắc này giúp xác định hướng của đường sức từ tạo ra bởi dòng điện trong dây dẫn.

- Từ trường của dòng điện trong dây dẫn uốn thành vòng tròn: 

+ Khi đường sức từ đi qua tâm O của một vòng tròn, nó tạo thành một đường thẳng vô hạn ở cả hai đầu của vòng tròn. Các đường sức từ khác trên vòng tròn này có hình dạng cong, với chiều dài hướng vào mặt Nam và ra mặt Bắc của dòng điện tròn. Để xác định chiều của đường sức từ, có thể áp dụng quy tắc nắm tay phải phần 2 như sau: Bước 1: Đưa bàn tay phải vào khung dây sao cho các ngón tay và cổ tay đều nằm trong mặt phẳng của khung dây. Bước 2: Định hình bàn tay sao cho cổ tay hướng theo chiều của dòng điện trong khung. Bước 3: Ngón cái nên trỏ ra theo chiều đường sức từ xuyên qua mặt phẳng dòng điện.

+ Độ lớn cảm ứng từ tại tâm O của vòng dây bán kính R: B = 2\pi . 10^{-7}. \frac{I}{R}

+ Nếu khung dây tròn tạo bởi N vòng dây sít nhau thì: B = 2\pi . 10^{-7}. N \frac{I}{R}

- Từ trường của dòng điện trong ống dây dẫn hình trụ:

+ Trong ống dây, các đường sức từ được hình thành dưới dạng các đường thẳng, chúng chạy song song cùng chiều và có khoảng cách đều nhau. Khi ra khỏi ống dây, các đường sức từ sắp xếp giống như trong một nam châm thẳng. Chiều của đường sức từ có thể được xác định thông qua quy tắc nắm tay phải 2 như sau: Đặt bàn tay phải vào gần các vòng dây sao cho chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều của dòng điện trong các vòng dây. Ngón cái nên trỏ ra 900 để chỉ hướng của các đường sức từ bên trong ống dây.

+ Độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống dây: B = 4\pi . 10^{-7}.nI = 4\pi . 10^{-7}.\frac{N}{l}. I, trong đó N là tổng số vòng dây, l là độ dài hình trụ, n là số vòng dây quấn trên một đơn vị độ dài của lõi.

 

3. Một số bài tập vận dụng có liên quan

Bài 1. Một ống dây hình trụ có chiều dài (1,5m ) gồm (4500) vòng dây. Xác định cảm ứng từ trong lòng ống dây khi cho dòng điện (I = 5A) chạy trong ống dây.

A. 3. 10^{-3} T

B. 3. \pi .10^{-3} T

C. 6. \pi .10^{-3} T

D. 6. 10^{-3} T

Đáp án đúng là C

Hướng dẫn giải:

Ta có:  = 4 π .10^{-7}. \frac{NI}{l} = 4 π . 10^{-7}. \frac{4500. 5}{1,5} = 6 π .10^{-3} T

Bài 2. Cho dòng điện cường độ I = 0,15 A chạy qua các vòng dây của một ống dây, thì cảm ứng từ bên trong ống dây là B = 35. 10-5 T. Ống dây dài 50 cm. Số vòng dây của ống dây là:

A. 3714 vòng

B. 1857 vòng

C. 5833 vòng

D. 928 vòng

Đáp án đúng là A

Hướng dẫn giải:

Ta có: B = 4 π . 10^{-7}. \frac{N}{l}. I → N = \frac{lB}{4\pi . 10^{-7}. I} = 928 vòng

Bài 3. Một dây dẫn đường kính tiết diện d = 0,5 mm được phủ một lớp sơn cách điện mỏng và quấn thành một ống dây, các vòng dây quấn sát nhau. Cho dòng điện có cường độ I = 2 A chạy qua ống dây. Xác định cảm ứng từ tại một điểm trên trục trong ống dây.

A. 1,6.10-3T

B. 8.10-4T

C. 5.10-3T

D. 2,51.10-3T

Đáp án đúng là C

Hướng dẫn giải:

Số vòng dây quấn sát nhau trên ống dây: N = l d

Cảm ứng từ tại một điểm bên trong ống dây: B = 4 π .10^{-7}. \frac{N}{l}. I = 4 π .10^{-7}. \frac{\frac{l}{d}}{l}. I = 4 π .10^{-7}. \frac{1}{d}. I = 4 π .10^{-7}. \frac{1}{0,5. 10^{-3}}. 2 = 5.10 − 3 T

Bài 4. Dùng một dây đồng có phủ một lớp sơn cách điện mỏng, quấn quanh một hình trụ dài L = 50 cm, có đường kính d = 4 cm để làm một ống dây. Sợi dây quấn ống dây có chiều dài (l = 314 cm) và các vòng dây được quấn sát nhau. Hỏi nếu cho dòng điện cường độ I = 0,4 A chạy qua ống dây, thì cảm ứng từ bên trong ống dây bằng bao nhiêu?

A. 2,5.10-5T

B. 5π.10-5T

C. 4.10-6T

D. 5.10-6T

Đáp án đúng là A

Hướng dẫn giải:

Chu vi của mỗi vòng dây: π d , số vòng dây: N = \frac{l}{\pi d}

Cảm ứng từ bên trong ống dây: B = 4 π .10^{-7}. \frac{N}{L}. I = 4 π .10^{-7}. \frac{\frac{l}{\pi d}}{L}. I = 4. 10^{-7}. \frac{{l.I}}{L.d}. I = 4.10 − 7 314.10 − 2 .0 , 4 0 , 5.0 , 04 = 2 , 5.10 − 5 T

Bài 5. 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?

Hướng dẫn giải:

a) Cảm ứng từ tại tâm của vòng dây gồm N vòng: B = 2\pi 10^{-7}. \frac{NI}{r} = 2. 10^{-3} (T)

b) Chu vi vòng tròn: C = 2πr ⇒ khi tăng chu vi 2 lần thì bán kính r cũng tăng 2 nên bán kính mới lúc này là: r' = 2r

Cảm ứng từ tại tâm của vòng dây gồm N vòng: B' = 2 \pi 10^{-7}. \frac{NI}{r'}= 2 \pi 10^{-7}. \frac{NI}{2r} = \frac{B}{2} = 10^{-3} (T)

Bài 6. 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.

Hướng dẫn giải:

Chiều dài mỗi vòng quấn là chiều dài chu vi vòng tròn: C = 2πR = πD

Số vòng quấn được ứng với chiều dài L = 300 m là: N = \frac{L}{C} = \frac{L}{\pi D}

Cảm ứng từ bên trong ống dây là: B = 4. \pi 10^{-7}. \frac{N}{l}. I = \pi 10^{-7}. \frac{L}{\pi Dl}. I = 0,015 (T)

Bài 7. 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 ?

Hướng dẫn giải:

a) Số vòng dây trên 1 mét chiều dài: n = \frac{N}{l} = 2. 10^{4} (vòng/m)

b) Cường độ dòng điện bên trong ống dây là: I = \frac{B}{4\pi . 10^{-7}. n} = 0,25 (A)

Bài 8. Một sợi dây đồng có bán kính 0,5mm. Dùng sợi dây này để cuốn một ống dây dài 20cm. Cho dòng điện có cường độ 5A chạy qua ống dây. Hãy xác định từ trường bên trong ống dây.

Hướng dẫn giải:

Gọi N là số vòng dây phải quấn trên ống dây. Đường kính của dây quấn chính là bề dày một vòng quấn, để quấn hết chiều dài ống dây l thì phải cần N vòng quấn nên ta có: N. d = l => n = 1000 (vòng/ m)

Ta có: B = 4\pi . 10^{-7}. nI = 6,28. 10^{-3} T

=> Bạn đọc có thể tham khảo thêm bài viết Cảm ứng điện từ là gì? Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì?