PDF Lý Thuyết Từ Trường: Past Paper

ÔN TẬP LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3 2.Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng mang dòng TỪ TRƯỜNG điện đặt trong từ trường đều 1. Từ trường có: - Khái niệm: Từ trường là dạng vật...

ÔN TẬP LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3 2.Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng mang dòng TỪ TRƯỜNG điện đặt trong từ trường đều 1. Từ trường có: - Khái niệm: Từ trường là dạng vật chất tồn tại xung + Điểm đặt: tại trung điểm đoạn quanh nam châm, dòng điện (điện tích chuyển động) dây + Phương: Fvuông góc với dây - Tính chất: tác dụng lực từ lên nam châm, dòng điện khác dẫn mang dòng điện ,F vuông đặt trong nó hoặc hạt mang điện khác chuyển động trong góc với véctơ cảm ứng từ B và đó. vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dây dẫn mang dòng -Cách nhận biết nơi có từ trường : là đặt Nam châm thử điện và véctơ cảm ứng từ B. (Kim nam châm nhỏ) tại điểm đó => nếu có lực từ là có + Chiều: tuân theo theo quy tắc bàn tay trái: từ trường. -Phương pháp xác định từ trường đơn giản :Từ Phổ Đặt bàn tay trái sao cho B hướng vào lòng bàn tay, chiều => hình ảnh mạt sắt sắp xếp thành những hình dạng đặc từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều I => ngón tay biệt xung quanh nam châm và dòng điện. cái choãi ra 90° chỉ chiều của F - Hướng từ trường tại 1 điểm là hướng từ trường của + Độ lớn: F = IBL sin  nam châm: luôn hướng vào S(Nam) – ra N(Bắc) của kim (  là góc hợp bởi chiều của I với B ) nam châm thử nằm cân bằng tại điểm đó. 3.Lực từ tương tác của 2 dòng điện 2. Đường sức từ -Nếu 2 dòng điện thẳng đặt song song cùng chiều => lực - Khái niệm: Đường sức từ là những đường mô tả từ từ là lực hút trường sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm bất kỳ nào trên -Nếu 2 dòng điện thẳng đặt song song ngược chiều => lực đường sức đều có phương trùng với phương,chiều của từ là lực đẩy. véctơ cảm ứng từ B tại điểm đó. I.I - Tính chất: Độ lớn : F = 2.10−7. 1 2 l r + Tại mỗi điểm trong từ trường ta chỉ vẽ được một và chỉ 4.Lực từ tác dụng lên đoạn dây có khối lượng m treo 1 đường sức từ đi qua điểm đó.( tức là các đường sức trong từ trường B không bao giờ cắt nhau) + Các đường sức từ là những đường cong khép kín. + Nơi nào từ trường mạnh hơn thì các đường sức từ ở đó dày (mau) hơn, nơi nào từ trường yếu hơn thì các đường sức từ ở đó thưa (ít) hơn. + Chiều của đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định: Quy tắc vào Nam ra Bắc, quy tắc nắm tay phải. - Quy tắc nắm tay phải: F= m.g.tan𝛉 CẢM ỨNG TỪ 1. Cảm ứng từ B là đại lượng véctơ,đặc trưng cho từ trường tại một điểm về phương diện tác dụng lực từ có: + Dòng điện thẳng: Chiều ngón tay cái là chiều dòng - Phương: trùng với phương của nam châm thử nằm cân điện, bốn ngón tay khum lại là chiều của đường sức từ. bằng tại điểm đó. + Dòng điện tròn và ống dây: Chiều ngón tay cái là chiều - Chiều: từ cực Nam sang cực Bắc của nam châm thử. của đường sức từ, bốn ngón tay khum lại là chiều dòng F - Độ lớn: B = điện. IL sin  LỰC TỪ - Đơn vị của cảm ứng từ là Tesla (T) hoặc (N/A.m) 1.Tương tác từ:là sự tương tác của Nam châm - Nam 2. Độ lớn cảm ứng từ của một số dòng điện có dạng châm; Nam châm – Dòng điện; Dòng điện – Dòng điện,hai đặc biệt trong không khí hạt mang điện chuyển động gần nhau. 1 a. Dòng điện thẳng dài: đường sức từ là đường tròn - Hộp gỗ có gắn hai núm xoay (1) và (2) để thay đổi các đồng tâm tại I, nằm trên mặt phẳng vuông góc với I giá trị cường độ dòng điện - Khung dây (3) ,(14) có kích thước khác nhau. I B = 2.10−7 (T)Với r là khoảng cách từ điểm M tới I - Cuộn dây của nam châm điện hình chữ U (4). r - Hai công tắc (5) và (6) có tác dụng đảo chiều dòng b. Dòng điện tròn (vòng dây): đường sức từ tại tâm là điện qua khung dây và cuộn dây của nam châm điện. đường thẳng có độ lớn. - Đèn báo (7) cho biết chiều từ trường đều trong lòng cuộn dây của nam châm điện. I B = 2.10−7 N (T) Với R là bán kính vòng dây (m) - Nguồn điện (8) nối với hai đầu mạch điện trong hộp gỗ R để tạo ra các dòng điện. c.Ống dây hình trụ: Trong lòng ống dây đường sức - Bảng chia độ (9) xác định góc hợp bởi mặt phẳng những đường thẳng,song song, cùng chiều và cách đều khung dây và đường sức từ. →Từ trường đều. có độ lớn - Quả nặng (10) làm đối trọng để điều chỉnh trạng thái cân bằng của đòn cân (11). N B = 4.10−7 nI = 4.10−7 I (T) - Ampe kế (12) cho biết giá trị cường độ dòng điện I qua L khung dây. Trong đó: N số vòng dây. L (m): chiều dài ống dây. - Lực kế (13). 2. Tiến hành thí nghiệm I : Cường độ dòng điện (A) - Bước 1: Bố trí thí nghiệm như Hình 11.2. n là số vòng trên 1 mét chiều dài ống dây. -Bước 2: Điều chỉnh để cho đòn cân nằm ngang. Đọc số chỉ F1 của lực kế và ghi kết quả vào ở Bảng 11.1. 3.Cảm ứng từ tổng hợp:Hệ có n dòng điện gây ra Cảm ứng từ tại 1 điểm M - Bước 3: + Bật công tắc để dòng điện chạy qua khung dây dẫn và B = B1 + B2 + B3 +... nam châm điện. Chọn chiều của các dòng điện sao cho lực từ tác dụng lên cạnh của khung dây có hướng thẳng - Nếu chỉ có hai vectơ cảm ứng từ thì: đứng từ trên xuống. + Đọc số chỉ của ampe kế (12) và ghi kết quả như gợi ý ở Bảng 11.1. + Điều chỉnh để đòn cân trở lại trạng thái cân bằng nằm ngang. + Đọc số chỉ F2 của lực kế và ghi kết quả như gợi ý ở Bảng 11.1. + Xác định độ lớn lực từ tác dụng lên cạnh của khung dây đặt trong từ trường F = F2 - F1. Ghi kết quả như gợi (Với a là góc tạo bởi hai vectơ B1 , B2 ) ý ở Bảng 11.1. THỰC HÀNH ĐO ĐỘ LỚN CẢM ỨNG TỪ 1. Dụng cụ thí nghiệm - Bước 4: Thực hiện lại bước 3 với ít nhất hai giá trị I khác nhau. Ghi kết quả như gợi ý vào Bảng 11.1. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 1.Từ thông 2 - Khái niệm: Từ thông là đại lượng đặc trưng cho số 4. Định luật Fa-ra-đây về suất điện động cảm ứng. đường sức từ xuyên qua một diện tích S của khung dây *Nội dung Định luật: kín. - Độ lớn của suất điện động -Độlớn:  = NBScos  ( ) với  = B, n ; cảm ứng trong (C) kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông ( )  ' = B, mp  1 = 90 −  'hay 2 = 90 +  ' 0 0 qua mạch e = N −  (V) =>Khi không có điều kiện chiều véc tơ n thì lấy α nhọn t -Đơn vị đo từ thông là Vêbe (Wb); 1Wb = 1T.1m2 Trong đó : t là thời gian xảy ra sự biến thiên từ thông -Tính chất :Từ thông là đại lượng vô hướng, có giá trị đại  N là số vòng dây , là tốc độ biến thiên từ thông số (âm, dương, bằng 0) t +Khi B vuông (C)  1 = 00 hay 2 = 1800 từ thông có *Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch:  độ lớn cực đại. |  |= NBS e = −N dấu “- ” trong biểu thức cho biết SĐĐ cảm t +Khi B song song (C)   = 900 từ thông có độ lớn cực ứng luôn chống lại sự biến thiên từ thông. tiểu.  = 0 *Nếu một đoạn dây trượt trong từ trường sđđ cảm ứng 2. Hiện tượng cảm ứng điện từ -Khái niệm: Khi từ thông qua cuộn dây (C) kín biến thiên thì trong cuộn dây đó xuất hiện một dòng Độ lớn : e = l.B.v sinα điện gọi là dòng điện cảm ứng. l:chiều dài đoạn dây (m) =>Hiện tượng cảm ứng điện từ (hay dòng điện cảm ( ) v:vận tốc trượt (m/s) ,  = B, v ứng trong mạch): Chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ 5. Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ: Guitar thông qua cuộn dây dẫn kín đang biến thiên. điện, Dynamo xe đạp…… 3. Định luật Lenz xác định chiều dòng điện cảm ứng. SÓNG ĐIỆN TỪ - Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều 1.Điện từ trường sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến + Mọi từ trường biến thiên theo thời gian đều sinh ra thiên của từ thông ban đầu qua mạch kín đó. điện trường xoáy.(Điện trường xoáy là điện trường có các - Cách xác định: đường sức điện là những đường cong kín). B1: Xác định chiều (+) của khung C => dùng qui tắc nắm tay phải xác định chiều (+) (chiều ngón cái chỉ chiều +Mọi điện trường biến thiên theo thời gian đều sinh ra từ trường.(Từ trường luôn là từ trường xoáy) B , chiều nắm các ngón tay chỉ chiều (+)) B2: Xác định độ biến thiên từ thông: =>điện trường biến thiên và từ trường biến thiên theo -Nếu  tăng, dòng điện Ic ngược chiều (+). thời gian chuyển hóa lẫn nhau và cùng tồn tại trong không gian, được gọi là điện từ trường. - Nếu  giảm,dòng điện Ic cùng chiều (+). 2. Sóng điện từ 3 - Quá trình lan truyền của điện từ trường trong không  + Từ thông sớm pha hơn suất điện động gian gọi là sóng điện từ. 2 - Tại 1 điểm trong quá trình lan truyền Véctơ cường độ - Chu kì T và tần số f của suất điện động được xác định 2  điện trường E và véctơ cảm ứng từ B luôn dao động bằng công thức : T = ( s), f = ( Hz )  2 cùng pha,vuông phương với nhau và vuông góc với 2. Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ dòng phương truyền sóng v. ( E ⊥ B ⊥ v ) điện,điện áp,suất điện động biến thiên điều hòa theo thời - Sóng điện từ là sóng ngang. gian. - Cường độ dòng điện xoay chiều chạy trong mạch: - Để xác định chiều véctơ cường độ điện trường E và i = I0cos(t + i) (A) véctơ cảm ứng từ B và chiều truyền của sóng tại một - Điện áp xoay chiều giữa hai đầu đoạn mạch: điểm, ta vận dụng quy tắc +Vặn đinh ốc: Quay đinh ốc theo chiều từ véctơ cường u = U0cos(t + u) (V) độ điện trường E đến véctơ cảm ứng từ B thì chiều tiến - Suất điện động xoay chiều. của đinh ốc là chiều lan truyền của sóng điện từ. e = E0 cos (t + 0 ) (V) Trong đó: : tần số góc do máy phát điện xoay chiều phát ra. u và i: giá trị điện áp và dòng điện tức thời. U0 và I0: độ lớn cực đại (biên độ) của điện áp và cường độ dòng điện. u và i: pha ban đầu của điện áp và cường độ dòng DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU điện. 1.Suất điện động xoay chiều (t + u) và (t + i): pha của điện áp và cường độ dòng - Từ thông trong khung dây kín(C) biến thiên điều hoà điện xoay chiều. theo thời gian.  = u - i : độ lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng  = NBS cos  = NBS cos t (1) điện xoay chiều. - Lúc đó trong khung dây (C) xuất hiện một suất điện d động :Theo Định luật Faraday e(t ) = − = ' dt d   e(t ) = − = NBS sin t = NBS cos  t −  (2) dt  2 *Suất điện động biến đổi theo thời gian theo quy luật dạng cosin (hoặc sin)được gọi là suất điện động xoay +Nếu  > 0 thì u sớm pha so với i. chiều. +Nếu  < 0 thì u trễ pha so với i - Phương trình (e) tổng quát: +Nếu  = 0 thì u đồng pha với i. e = NBS cos (t + 0 ) = E0 cos (t + 0 ) 3.Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên Trong đó: hiện tượng cảm ứng điện từ. + 𝐸0 = 𝑁𝐵𝑆𝜔 là suất điện động cực đại của khung dây. 4. Các giá trị hiệu dụng - Công suất tức thời của dòng điện xoay chiều: +  0 là pha ban đầu của suất điện động. 4  p = i 2.r = I 20.r.cos2 (t + i ) - Đến nơi tiêu thụ cần giảm điện áp để đảm bảo an toàn dùng máy hạ áp. - Công suất toả nhiệt trung bình trên điện trở R trong một b. Dùng trong sinh hoạt và sản xuất: 1 chu kì: P = RI 02 2 - Đèn thắp sáng, quạt , mỏ hàn, bàn ủi ……. -Nhiệt lượng toả ra trên điện trở R trong thời gian t đủ dài -Lò luyện kim , đúc điện , hàn điện …… 1 - Trong y học điện tim , châm cứu…. Q = RI 02t hay Q = RI 2t 2 6. Quy tắc an toàn khi sử dụng dòng điện xoay chiều - Dựa vào công suất toả nhiệt của dòng điện trên điện trở để xác định giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay - Tuân thủ theo các biển báo an toàn điện. chiều : - Tuyệt đối không chạm tay vào chỗ hở của dây điện hay I0 cầm vật trực tiếp bằng kim loại cắm vào ổ điện. - Dòng điện hiệu dụng: I = 2 - Tránh tiếp xúc với những khu vực có điện thế nguy hiểm. U0 - Tránh lại gần những khu vực có điệ nguy hiểm. - Điện áp hiệu dụng: U = 2 - Kiểm tra, bảo trì các thiết bị điện định kì theo đúng E0 hướng dẫn. - Suất điện động hiệu dụng: E = 2 - Ngắt nguồn điện khi có thiên tai, sấm, sét. GTCĐ HẾT TQ: GTHD = 2 ( Học thuộc trong 1 tuần kể từ khi nhận tài liệu) Lưu ý: Ở Việt Nam, mạng điện xoay chiều dân dụng có điện áp và tần số là 220 V và 50 Hz 5.Đồ thị :u và i dòng điện xoay chiều +Đỉnh (đáy) => giá trị cực đại 𝐼0 , 𝑈0 +Đầu đồ thị => xác định 𝜑0𝑖, 𝜑0𝑢 +Trên trục 0t => xác định T,f,ω của dòng điện 6. Ứng dụng dòng điện xoay chiều trong cuộc sống a.Truyền tải điện năng đi xa - Công suất phát từ nhà máy Pphát = Uphát I - Công suất hao phí khi truyền điện từ nhà máy r Php = r.I 2 = Pphát 2 2 U phát Trong quá trình truyền tải điện năng, phải sử dụng những thiết bị biến đổi điện áp gọi là máy biến áp. - Để giảm hao phí trong quá trình truyền tải trước khi truyền tải điện năng cần tăng điện áp dùng máy tăng áp 5