Trọn bộ Công thức Vật Lí lớp 11 Chương 4: Từ trường quan trọng

Nhằm mục đích giúp học sinh dễ dàng nhớ và nắm vững các công thức Vật Lí lớp 11, VietJack biên soạn tài liệu trọn bộ công thức Vật Lí 11 Chương 4: Từ trường đầy đủ công thức quan trọng, lý thuyết và bài tập tự luyện giúp học sinh vận dụng và làm bài tập thật tốt môn Vật Lí lớp 11.

• Công thức tính lực từ

• Công thức tính cảm ứng từ

• Công thức tính cảm ứng từ tổng hợp

• Công thức tính cảm ứng từ tại tâm vòng dây

• Công thức tính từ trường của dòng điện

• Công thức tính lực Lo-ren-xơ

• Công thức tính bán kính quỹ đạo của electron

---

---

---

Công thức tính lực từ

1. Định nghĩa 

- Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong nó.

- Từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mọi điểm; các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau.

- Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều có phương vuông góc với các đường sức từ và vuông góc với đoạn dây dẫn, có độ lớn phụ thuộc vào từ trường và cường độ dòng điện chay qua dây dẫn.

Ví dụ: Một đoạn dây dẫn AB được đặt trong từ trường đều của một nam châm hình chữ U như hình vẽ, đoạn dây chịu tác dụng của lực từ và bị lệch đi.

 

2. Công thức – đơn vị đo

Lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện đặt trong từ trường đều  :

+ Có điểm đặt tại trung điểm của đoạn dây dẫn;

+ Có phương vuông góc với và  ;

+ Có chiều tuân theo qui tắc bàn tay trái;

+ Có độ lớn F = IlBsina.

Trong đó: 

+ F là độ lớn của lực, có đơn vị Niu tơn (N);

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

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

+ B là độ lớn cảm ứng từ của từ trường, có đơn vị tesla (T);

+ α là góc giữa vecto và .

Qui tắc bàn tay trái: đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào trong lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa hướng theo chiều của dòng điện, lúc này ngón tay cái choãi ra 90⁰ chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện.

3. Mở rộng

Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường đều được đo bằng thương số:

(khi đoạn dây dẫn được được đặt vuông góc với các đường sức từ)

Trong đó :

+  F là lực tác dụng lên đoạn dây dẫn có chiều dài l có dòng điện I chạy qua đặt tại điểm ta xét.

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

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

Từ biểu thức xác định lực từ, có thể suy ra biểu thức tính cường độ dòng điện, chiều dài đoạn dây, góc giữa vecto và , độ lớn cảm ứng từ B như sau:

                             

4. Ví dụ minh họa

Bài 1: Phần tử dòng điện được treo nằm ngang trong một từ trường đều. Hướng và độ lớn của cảm ứng từ phải như thế nào để lực từ cân bằng với trọng lực  của phần tử dòng điện ?

Bài giải :

Giả sử phần tử dòng điện  đặt nằm ngang trong trang giấy như hình vẽ.

Khi đó trọng lực tác dụng lên phần tử dòng điện sẽ có phương thẳng đứng và hướng từ trên xuống. Để lực từ tác dụng lên phần tử của dòng điện cân bằng với dòng điện thì  phải hướng thẳng đứng lên, do đó cảm ứng từ  phải có phương vông góc với mặt phẳng trang giấy và hướng từ ngoài vào.

Bài 2: Một đoạn dây dẫn dài 5 (cm) đặt trong từ trường đều và vuông góc với vectơ cảm ứng từ. Dòng điện chạy qua dây có cường độ 0,75 (A). Lực từ tác dụng lên đoạn dây đó là bao nhiêu? Biết cảm ứng từ của từ trường đó có độ lớn 0,8T.

Bài giải: 

Áp dụng công thức F = B.I.l.sinα = 0,8.0,75.0,05.sin90⁰ = 3,2.10^-2 (N)

Đáp án: 3.10^-2 (N).

Công thức tính cảm ứng từ

1. Định nghĩa 

- Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong nó. Từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mọi điểm; các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau.

- Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho mức độ mạnh hay yếu của từ trường tại điểm mà ta xét trong từ trường.

- Cảm ứng từ là đại lượng vecto, có phương tiếp tuyến với đường sức từ, chiều của vecto cảm ứng là chiều đường sức từ. 

Chú ý : Trong từ trường đều thì cảm ứng từ tại mọi điểm trong không gian là như nhau.

2. Công thức – đơn vị đo

Véc tơ cảm ứng từ  tại một điểm trong từ trường:

+ Có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó;

+ Có độ lớn là: (khi đoạn dây dẫn được được đặt vuông góc với các đường sức từ)

Trong đó :

+ B là cảm ứng từ.

+ F là lực tác dụng lên đoạn dây dẫn có chiều dài l có dòng điện I chạy qua đặt tại điểm ta xét.

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

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

Trong hệ SI đơn vị cảm ứng từ là tesla (T). 

3. Mở rộng

Từ biểu thức cảm ứng từ ta suy ra công thức tính độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt vuông góc với đường sức từ trong từ trường đều là:

Chú ý:

- Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường, độ lớn của nó không phụ thuộc vào lực từ mà nó tác dụng lên dòng điện hay nam châm khác đặt trong nó. Mà phụ thuộc vào tác dụng của từ trường tại vị trí đặt đoạn dây dẫn.

- Đối với từ trường gây ra bởi một số dòng điện có hình dạng đặc biệt, ta có các công thức xác định cảm ứng của dòng điện, cụ thể như sau:

+ Dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài vô hạn thì cảm ứng từ tại điểm cách dây dẫn một khoảng r là

+ Dòng điện chạy trong dây dẫn có dạng hình tròn thì cảm ứng từ tại tâm O của vòng dây là ; nếu khung dây tròn tạo bởi N vòng dây sít nhau thì:

+ Dòng diện chạy trong ống dây hình trụ thì cảm ứng từ trong lòng ống dây có độ lớn: 

Trong đó:

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

+ r là khoảng cách từ dây dẫn đến điểm ta xét, có đơn vị mét (m);

+ R là bán kính vòng dây tròn, có đơn vị mét (m);

+ N là tổng số vòng dây;

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

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

                                 

..........................

..........................

..........................

Trên đây là phần tóm tắt một số công thức Vật Lí lớp 11 Chương 4: Từ trường năm học 2021 - 2022 quan trọng, để xem chi tiết mời quí bạn đọc vào từng công thức trên!

---