Lý thuyết từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua - Vật lý 9

Bạn đang tìm hiểu về từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua? Đây là một chủ đề quan trọng trong chương trình Vật lý lớp 9, giúp bạn hiểu rõ hơn về hiện tượng từ và ứng dụng của nó trong cuộc sống. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn những kiến thức cơ bản và đầy đủ nhất về từ trường của ống dây, từ định nghĩa, cách xác định chiều đường sức từ đến các ứng dụng thực tế.

Lý thuyết về từ trường của ống dây có dòng điện

Từ phổ và đường sức từ của ống dây có dòng điện

• Ở bên ngoài ống dây có dòng điện chạy qua, từ phổ có đặc điểm tương tự như từ phổ xung quanh một thanh nam châm. Bên trong lòng ống dây, các đường sức từ được bố trí song song với nhau, tạo nên một từ trường đồng nhất.
• Đường sức từ của ống dây là những đường cong khép kín, không có điểm đầu và điểm cuối.
• Giống như thanh nam châm, ở hai đầu ống dây, các đường sức từ có chiều đi vào một đầu (được gọi là cực Nam) và đi ra ở đầu kia (được gọi là cực Bắc).

Quy tắc bàn tay phải

• Chiều của đường sức từ bên trong ống dây phụ thuộc vào chiều của dòng điện chạy qua ống dây.
• Để xác định chiều của đường sức từ, ta áp dụng quy tắc nắm tay phải: Nắm bàn tay phải lại, để bốn ngón tay chỉ theo chiều dòng điện chạy qua các vòng dây, khi đó ngón cái choãi ra sẽ chỉ chiều của đường sức từ bên trong lòng ống dây.

Tính chất từ trường của ống dây

• Từ trường bên trong ống dây có tính chất đồng nhất và mạnh hơn so với từ trường bên ngoài. Điều này là do các đường sức từ bên trong ống dây gần như song song và rất gần nhau.
• Mật độ đường sức từ càng dày, từ trường càng mạnh. Trong ống dây, từ trường được tập trung vào một khu vực nhỏ hẹp, tạo ra một lực từ mạnh mẽ ở bên trong lòng ống.

Phương pháp giải bài tập về từ trường của ống dây có dòng điện

Xác định chiều đường sức từ và chiều dòng điện trong ống dây

Để xác định chiều đường sức từ hoặc chiều dòng điện trong ống dây, chúng ta sử dụng quy tắc nắm tay phải. Bằng quy tắc này, chúng ta có thể:

• Xác định được chiều đường sức từ bên trong lòng ống dây khi đã biết chiều dòng điện chạy qua ống dây.
• Ngược lại, xác định được chiều dòng điện trong ống dây khi đã biết chiều đường sức từ ở trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua.

Xác định sự định hướng của nam châm thử khi đặt gần ống dây có dòng điện

Khi một nam châm thử được đặt gần ống dây có dòng điện, để xác định hướng của nó, ta cần thực hiện các bước sau:

• Vẽ các đường sức từ của ống dây có dòng điện.
• Sử dụng quy tắc nắm tay phải để xác định chiều của các đường sức từ.
• Dựa trên quy tắc định hướng: Trục của kim nam châm thử sẽ trùng với đường tiếp tuyến của đường sức từ tại vị trí đặt nam châm, và đầu phía cực Bắc của kim sẽ hướng theo chiều của đường sức từ.

Ví dụ về giải bài tập

Ví dụ 1: Phân loại Quả cầu làm từ Đồng và Sắt mạ Đồng

Đề bài: Có một số quả cầu được làm từ đồng và một số quả cầu được làm từ sắt mạ đồng. Làm thế nào để phân loại chúng?

Giải: Để phân loại các quả cầu này, ta có thể sử dụng một thanh nam châm. Quả cầu làm từ sắt mạ đồng sẽ bị nam châm hút do tính chất từ tính của sắt, trong khi quả cầu làm từ đồng sẽ không bị hút bởi nam châm. Dựa vào hiện tượng này, ta có thể dễ dàng phân loại các quả cầu.

Ví dụ 2: Nam châm Thử không nằm dọc theo hướng Nam – Bắc

Đề bài: Tại một điểm trên bàn làm việc, khi thử nghiệm, người ta nhận thấy kim nam châm luôn nằm dọc theo một hướng nhất định nhưng không trùng với hướng Nam – Bắc. Điều này cho biết điều gì về môi trường xung quanh của nam châm?

Giải: Nếu không có bất kỳ nguồn từ trường nào khác xung quanh (như nam châm, dây dẫn, ống dây có dòng điện), kim nam châm thử sẽ nằm dọc theo hướng Nam – Bắc khi ở trạng thái cân bằng. Tuy nhiên, nếu kim nam châm không nằm theo hướng Nam – Bắc mà theo một hướng khác, điều này chứng tỏ có một nguồn từ trường khác gần đó, có thể là một thanh nam châm hoặc dòng điện từ một dây dẫn hay ống dây.

Câu hỏi trắc nghiệm về từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua

Câu 1: Các đường sức từ ở trong lòng ống dây có dòng điện một chiều chạy qua có những đặc điểm gì?

A. Là những đường thẳng song song, cách điều nhau và vuông góc với trục của ống dây.

B. Là những đường cong kín.

C. Là những đường thẳng song song nhưng không đều nhau.

D. Là những đường thẳng vuông góc với nhau.

Đáp án:A

Câu 2:Quy tắc nào sau đây dùng để xác định chiều của đường sức từ trong lòng ống dây?

A. Quy tắc bàn tay trái.

B. Quy tắc nắm tay phải.

C. Quy tắc vặn đinh ốc.

D. Quy tắc đinh ốc.

Đáp án:B

Câu 3: Khi tăng cường độ dòng điện chạy qua ống dây thì:

A. Độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống dây giảm.

B. Độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống dây tăng.

C. Độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống dây không đổi.

D. Chiều của đường sức từ đổi chiều.

Đáp án:B

Câu 4: Ống dây có dòng điện chạy qua tương đương với:

A. Một thanh sắt.

B. Một thanh nam châm.

C. Một thanh nhựa.

D. Một thanh đồng.

Đáp án:B

Câu 5: Để làm tăng độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống dây, ta có thể:

A. Giảm số vòng dây của ống dây.

B. Tăng tiết diện của ống dây.

C. Giảm cường độ dòng điện chạy qua ống dây.

D. Tăng số vòng dây của ống dây.

Đáp án:D

Câu 6: Khi đặt một kim nam châm vào trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua thì kim nam châm sẽ:

A. Luôn chỉ hướng Bắc – Nam.

B. Quay một góc bất kì.

C. Đứng yên.

D. Quay đến một vị trí nhất định rồi dừng lại.

Đáp án:D

Câu 7:Đầu nào của ống dây có dòng điện chạy qua là cực Bắc?

A. Đầu mà các đường sức từ đi vào.

B. Đầu mà các đường sức từ đi ra.

C. Cả hai đầu đều là cực Bắc.

D. Không xác định được.

Đáp án:B

Câu 8:Ứng dụng nào sau đây không liên quan đến từ trường của ống dây?

A. Rơle điện từ.

B. Chuông điện.

C. Động cơ điện.

D. Bóng đèn sợi đốt.

Đáp án:D

Câu 9:Khi ngắt dòng điện chạy qua ống dây thì:

A. Từ trường trong lòng ống dây vẫn tồn tại.

B. Từ trường trong lòng ống dây biến mất ngay lập tức.

C. Từ trường trong lòng ống dây giảm dần rồi mất đi.

D. Từ trường trong lòng ống dây tăng dần rồi mất đi.

Đáp án:C

Câu 10:Muốn đổi chiều các đường sức từ trong lòng ống dây, ta phải:

A. Đổi chiều dòng điện chạy qua ống dây.

B. Tăng cường độ dòng điện chạy qua ống dây.

C. Giảm cường độ dòng điện chạy qua ống dây.

D. Thay đổi số vòng dây của ống dây.

Đáp án:A

Như vậy, qua bài viết này, bạn đã được tìm hiểu về từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua. Hiểu rõ về hiện tượng này không chỉ giúp bạn nắm vững kiến thức vật lý mà còn mở ra những ứng dụng thú vị trong cuộc sống. Để tìm hiểu sâu hơn về các chủ đề liên quan, bạn có thể tham khảo thêm các bài viết khác trên website vatly.edu.vn.