Với giải Câu hỏi 3 trang 60 Vật lí 12 Chân trời sáng tạo chi tiết trong Bài 9: Khái niệm từ trường giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập Vật lí 12. Mời các bạn đón xem:

Giải bài tập Vật lí 12 Bài 9: Khái niệm từ trường

Câu hỏi 3 trang 60 Vật Lí 12: Khi nào thì ta có thể xem dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua có chiều dài vô hạn?

Lời giải:

- Về mặt lý thuyết, ta không thể xem dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua có chiều dài vô hạn. Lý do là vì:

+ Tính hữu hạn của vật chất: Trong thực tế, mọi vật liệu đều có giới hạn về kích thước. Dây dẫn cũng không ngoại lệ, chúng có chiều dài hữu hạn, dù có thể rất dài.

+ Ảnh hưởng của điện trở: Dây dẫn có điện trở, dẫn đến việc mất năng lượng điện khi dòng điện chạy qua. Điện trở càng lớn, năng lượng mất đi càng nhiều. Khi chiều dài dây dẫn tăng lên, điện trở cũng tăng theo, dẫn đến việc hiệu ứng của dòng điện giảm dần.

+ Ảnh hưởng của từ trường: Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường. Từ trường này cũng có ảnh hưởng đến chính bản thân dòng điện, làm cho nó bị lệch hướng. Khi chiều dài dây dẫn tăng lên, từ trường cũng tăng theo, dẫn đến việc ảnh hưởng của từ trường lên dòng điện cũng tăng lên

- Tuy nhiên, trong một số trường hợp cụ thể, ta có thể xem xét dây dẫn có chiều dài vô hạn như một xấp xỉ hợp lý. Ví dụ, khi dây dẫn có chiều dài rất lớn so với kích thước của hệ thống đang xét, hoặc khi ảnh hưởng của điện trở và từ trường có thể bỏ qua, ta có thể xem dây dẫn như vô hạn để đơn giản hóa bài toán.

Lý thuyết Cảm ứng từ

Khái niệm cảm ứng từ

Cảm ứng từ tại $\overrightarrow{B}$ một điểm gây ra bởi một dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài vô hạn là một vectơ nằm trong mặt phẳng (α) vuông góc với dòng điện, có phương tiếp tuyến với đường tròn đi qua điểm đó. Trong đó, tâm đường tròn là giao điểm của dòng điện và mặt phẳng (α), có chiều từ cực Nam sang cực Bắc của kim nam châm tại mỗi điểm đang xét.

Đường sức từ

Đường sức từ là những đường mô tả từ trường, sao cho tiếp tuyến tại bất kì điểm nào trên đường sức từ đều có phương, chiều trùng với phương, chiều của vectơ cảm ứng từ tại điểm đó.

Tính chất của đường sức từ như sau:

- Tại mỗi điểm trong từ trường, có một và chỉ một đường sức từ đi qua điểm đó.

- Các đường sức từ là những đường cong kín. Đối với nam châm, các đường sức từ đi ra từ cực Bắc và đi vào cực Nam.

- Nơi nào từ trường mạnh hơn thì các đường sức từ ở đó mau (dày) hơn, nơi nào từ trường yếu hơn thì các đường sức từ ở đó thưa hơn.

Từ trường đều là từ trường có vectơ cảm ứng từ tại mọi điểm đều bằng nhau. Từ trường đều có các đường sức từ song song, cách đều nhau.

Đường sức từ của một số dây dẫn đặc biệt

Dòng điện thẳng

Mô hình hoá hình ảnh từ phổ ở Hình 9.6, ta thu được đường sức từ của dòng điện thẳng là những đường tròn đồng tâm với tâm là giao điểm của đoạn dây dẫn và tấm nhựa.

Quy tắc nắm tay phải: Đặt bàn tay phải sao cho ngón cái hướng theo chiều dòng điện, khum các ngón tay còn lại xung quanh đoạn dây dẫn, khi đó chiều từ cổ tay đến các ngón tay chỉ chiều của đường sức từ (Hình 9.7).

Dòng điện tròn

Mô hình hoá hình ảnh từ phổ ở Hình 9.8, ta thu được đường sức từ tại những điểm nằm trên trục vòng dây của dòng điện tròn là đường thẳng.

Quy tắc nắm tay phải: Khum bàn tay phải sao cho các ngón tay hướng theo chiều dòng điện trong vòng dây, khi đó ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trên trục vòng dây (Hình 9.9).

Dòng điện trong ống dây

Mô hình hoá hình ảnh từ phổ ở Hình 9.10, ta thu được đường sức từ tại những điểm nằm trên đường đi qua trục của ống dây là đường thẳng.

Quy tắc nắm tay phải: Khum bàn tay phải sao cho các ngón tay theo chiều dòng điện chạy qua ống dây, khi đó ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ bên trong ống dây (Hình 9.11).