Độ lớn cảm ứng từ sinh bởi dòng điện chạy trong ống dây tròn phụ thuộc

Độ lớn cảm ứng từ sinh ra bởi dòng điện chạy trong ống dây tròn phụ thuộc: cường độ dòng điện, số vòng dây trên một mét chiều dài (hoặc số vòng dây của ống và chiều dài của ống), không phụ thuộc vào đường kính ống.

Trắc nghiệm: Độ lớn cảm ứng từ sinh bởi dòng điện chạy trong ống dây tròn phụ thuộc

A. Chiều dài ống dây.

B. Số vòng dây của ống.

C. Đường kính ống.

D. Số vòng dây trên một mét chiều dài ống.

Trả lời:

Đáp án đúng là: D. số vòng dây trên một mét chiều dài ống.

Độ lớn cảm ứng từ sinh bởi dòng điện chạy trong ống dây tròn phụ thuộc số vòng dây trên một mét chiều dài ống (N/l).

Giải thích của Giáo viên Top lời giải vì sao chọn đáp án D.

Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây tròn

Bên trong ống dây, các đường sức từ song song với trục ống dây và cách đều nhau.

Nếu ống dây đủ dài (chiều dài rất lớn so với đường kính của ống dây và cách ống) thì đường bên trong ống dây là từ trường đều.

Bên ngoài ống, đường sức từ có dạng giống đường sức từ của nam châm thẳng.

+ Véc tơ cảm ứng từ véc tơ B trong lòng ống dây (tại vùng có từ trường đều):

- Có điểm đặt: tại điểm ta xét;

- Có phương song song với trục ống dây;

- Có chiều vào Nam ra Bắc hoặc xác định theo qui tắc nắm tay phải;

- Có độ lớn: 

Trong đó:

+ B là cảm ứng từ, có đơn vị tesla (T);

+ I là cường độ dòng điện, có đơn vị ampe (A);

+ N là tổng số vòng dây;

+ l là chiều dài ống dây, có đơn vị mét (m);

+ n = N / L  là số vòng dây quấn trên một đơn vị dài của ống dây.

Từ công thức trên, ta thấy Độ lớn cảm ứng từ sinh ra bởi dòng điện chạy trong ống dây tròn phụ thuộc: cường độ dòng điện, số vòng dây trên một mét chiều dài (hoặc số vòng dây của ống và chiều dài của ống); không phụ thuộc vào đường kính ống.

>>> Xem thêm: Cảm ứng từ trong lòng ống dây điện hình trụ?

Kiến thức mở rộng về cảm ứng từ

1. Cảm ứng từ là gì?

Cảm ứng từ được ký hiệu bằng B là một đại lượng vật lý có hướng tại một điểm trong từ trường, đặc trùng cho độ mạnh yếu của từ trường, hướng của từ trường và tác dụng của lực từ. Chúng được đo bằng thương số giữa lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện được đặt vuông góc với đường cảm ứng từ tại điểm đó.

2. Vec tơ của cảm ứng từ

Vec tơ của cảm ứng từ tại một điểm có ký hiệu là B→ có phương tiếp tuyến với đường sức từ tại điểm đó. Có chiều từ cực nam sang cực bắc của nam châm tại điểm đó.

3. Đơn vị cảm ứng từ

Cảm ứng từ có đơn vị ký hiệu là T (Tesla) được đặt từ năm 1960 theo tên của nhà bác học Nikola Tesla.

1T là độ lớn của cảm ứng từ của vòng dây dẫn kín có diện tích mặt phẳng chắn được bên trong là 1m vuông. Khi từ thông giảm xuống 0 trong 1s thì sẽ gây ra suất điện động 1 vôn.

Đơn vị T(Tesla) có thể quy đổi ra như sau:

Gs: đơn vị trong vật lý lý thuyết.

γ: Vật lý địa.

Công thức tính cảm ứng từ

Trong đó:

B: cảm ứng từ

F: lực từ

I: cường độ dòng điện chạy qua dây

l: chiều dài dây

4. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài

Tại một điểm khảo sát cách dòng điện thẳng dài một khoảng r, vectơ cảm ứng từ có phương vuông góc với bán kính nối điểm khảo sát với tâm O (giao của dòng điện với mặt phẳng chứa vuông góc với dòng điện chứa điểm khảo sát).

+ Độ lớn cảm ứng từ tại một điểm cách dây dẫn thẳng dài mang dòng điện I một khoảng r trong chân không được tính bằng công  thức:

Trong hệ số SI, hệ số có tỉ lệ k có giá trị bằng 2.10-7.

Trong đó, I tính ra ampe (A), r tính ra mét (m), B tính ta tesla (T).

Dựa vào đặc điểm của vec tơ cảm ứng từ ta  có phương, chiều của vectơ cảm ứng từ tuân theo quy tắc nắm tay phải.

5. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn

- Cảm ứng từ véc tơ B có phương vuông góc với mặt phẳng chứa dòng điện và có chiều đi vào mặt Nam và đi ra mặt Bắc của dòng điện

- Độ lớn cảm ứng từ B với R là bán kính của khung dây tròn, N là số vòng dây sít nhau.

6. Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ

Ống dây có dòng chạy qua:

- Bên trong ống dây, các đường sức từ song song với trục ống dây và cách đều nhau. Nếu ống dây đủ dài (chiều dài rất lớn so với đường kính của ống dây và cách ống) thì đường bên trong ống dây là từ trường đều. Bên ngoài ống, đường sức từ có dạng giống đường sức từ của nam châm thẳng. Cảm ứng từ trong long ống dây được cho bởi công thức:

trong đó N là tổng số vòng dây, l là độ dài hình trụ. Chú ý rằng N/l = n = số vòng dây quấn trên một đơn vị dài của lõi, vậy cũng có thể viết:

                     B = 4π.10-7nl                         

- Chiều các đường sức từ trong lòng ống dây được xác định theo quy tắc nắm tay phải: Khum bàn tay phải sao cho chiều từ cổ tay đến ngón tay chỉ chiều dòng điện chạy qua ống dây, thì ngón choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trong lòng ống dây. 

------------------------

Trên đây là toàn bộ kiến thức về cảm ứng từ và từ trường của dòng điện trong dây dẫn. Chúng tôi hi vọng các bạn đã có kiến thức hữu ích khi đọc bài viết này, chúc các bạn học tốt.