Bài 9. Khái niệm từ trường trang 34, 35, 36
Trắc nghiệm 9.1
Trong các phát biểu sau, có bao nhiêu phát biểu đúng?
(1) Mọi nam châm đều có hai cực: cực âm (−) và cực dương (+).
(2) Một số loài vật có thể sử dụng từ trường để tạo ra dòng điện làm tê liệt con mồi.
(3) Khi đặt một kim la bàn gần một dây dẫn có dòng điện chạy qua, kim la bàn sẽ bị lệch so với vị trí ban đầu.
(4) Trái Đất là một nam châm khổng lồ, cực Bắc nam châm Trái Đất chính là cực Bắc địa lí và ngược lại.
(5) Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường về mặt năng lượng.
A. 1.
B. 2.
C. 3.
D. 4.
Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức về từ trường
Lời giải chi tiết:
Phát biểu (1) đúng. Mọi nam châm đều có hai cực: cực âm (−) và cực dương (+).
(2) Sai vì từ trường không phải là nguyên nhân sinh ra dòng điện.
(3) Sai vì từ trường của dòng điện phải đủ lớn mới làm kim la bàn lệch.
(4) Sai vì Trái Đất là một nam châm khổng lồ, cực Bắc nam châm Trái Đất chính là cực Nam địa lí và ngược lại.
(5) Sai vì cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực.
Đáp án: A
Trắc nghiệm 9.2
Một học sinh đặt 4 nam châm thử tại 4 vị trí khác nhau trong từ trường gây ra bởi thanh nam châm thẳng. Một học sinh khác mô tả sự định hướng của các nam châm thử này như Hình 9.1. Trong hình này có bao nhiêu nam châm thử được mô tả đúng sự định hướng?
A. 1.
B. 2.
C. 3.
D. 4.
Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức về từ trường
Lời giải chi tiết:
Dựa vào quy tắc nắm bàn tay phải, xác định chiều đường sức từ bên ngoài thanh nam châm đi ra từ cực bắc, đi vào cực nam. Kim nam châm có có phương tiếp tuyến với đường sức từ tại điểm đó. Kim nam châm mô tả đúng là vị trí 1 và 3.
Đáp án: B
Trắc nghiệm 9.3
Trong mỗi phát biểu sau, em hãy chọn đúng hoặc sai.
a) Cảm ứng từ là một đại lượng vô hướng.
b) 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.
c) Từ trường ở vùng không gian giữa hai cực của nam châm chữ U được xem là từ trường đều.
d) Trong từ trường đều, các đường sức từ song song nhau nhưng vectơ cảm ứng từ tại các điểm khác nhau lại không bằng nhau về độ lớn.
e) Đường sức từ của dòng điện chạy qua dây dẫn tròn là những đường tròn đồng tâm với tâm của dây dẫn.
Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức về từ trường
Lời giải chi tiết:
a) Sai; vì cảm ứng từ là đại lượng vectơ.
b) Đúng;
c) Đúng;
d) Sai; trong từ trường đều, các đường sức từ song song và cách đều nhau, độ lớn cảm ứng từ tại mọi điểm trong từ trường đều bằng nhau.
e) Sai; đường sức từ của dòng điện chạy qua dây dẫn tròn không phải là những đường tròn đồng tâm.
Trắc nghiệm 9.4
Cho sơ đồ mạch điện và kim nam châm được treo như Hình 9.2. Khi đóng công tắc K thì kim nam châm sẽ
A. bị đẩy sang trái.
B. bị đẩy sang phải.
C. vẫn đứng yên.
D. bị đẩy sang trái rồi bị đẩy sang phải.
Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức về lực từ
Lời giải chi tiết:
Dựa vào chiều dòng điện xác định được các cực của nam châm điện theo quy tắc bàn tay phải. Khi đó cực bắc của nam châm điện ở bên tay phải, cực nam ở bên tay trái, do đó kim nam châm bị đẩy sang phải.
Đáp án: B
Tự luận 9.1
Vẽ chiều của các đường sức từ tương ứng với nam châm thẳng, nam châm chữ U và dòng điện thẳng dài vô hạn trong Hình 9.3.
Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức về từ trường
Lời giải chi tiết:
Tự luận 9.2
Cho hai dây dẫn thẳng song song, dài vô hạn lần lượt có dòng điện I1 và I2 chạy qua như Hình 9.4. Xét mặt phẳng (Oxy) vuông góc với cả hai dòng điện, cắt các dòng điện tại A và B.
a) Xác định phương, chiều của các vectơ cảm ứng từ do từng dòng điện gây ra tại C (A, B, C thẳng hàng).
b) Nếu đặt một kim la bàn tại điểm C thì kim la bàn này sẽ định hướng như thế nào? Giải thích.
Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức về từ trường
Lời giải chi tiết:
a) Dựa vào quy tắc nắm tay phải, ta xác định được vectơ cảm ứng từ do hai dòng điện I1 và I2 gây ra tại điểm C đều nằm trong mặt phẳng (Oxy), phương song song và cùng chiều với trục Oy.
b) Hai vectơ cảm ứng từ do hai dòng điện I1 và I2 gây ra đều cùng hướng với nhau nên kim la bàn khi đặt tại C sẽ có cực Bắc hướng theo chiều dương trục Oy còn cực Nam hướng ngược lại.
Tự luận 9.3
Một cuộn dây dẫn được quấn quanh một lõi thép với hai đầu dây nối với nguồn điện không đổi như Hình 9.5. Hãy vẽ chiều dòng điện trong mạch và vẽ phác các đường sức từ tạo bởi cuộn dây.
Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức về từ trường
Lời giải chi tiết:
Chiều dòng điện trong mạch được thể hiện như hình bên. Dựa vào quy tắc nắm tay phải, ta xác định được chiều các đường sức từ tạo bởi ống dây.
Tự luận 9.4
Hiện nay, tàu đệm từ là một trong những phương tiện di chuyển với tốc độ cao ở các quốc gia phát triển. Xét một tàu đệm từ như Hình 9.6, trong đó tàu được nâng lơ lửng trong không khí bằng hệ thống các nam châm điện Ngoài ra trên thân tàu và đường ray còn được gắn các nam châm điện khác đóng vai trò tăng tốc và giảm tốc cho tàu trong quá trình chuyển động.
a) Giả sử tại một thời điểm nào đó, cực từ của các nam châm được mô tả như trong Hình 9.6, khi đó lực từ tổng hợp tác dụng lên tàu đệm từ này đóng vai trò là lực đẩy hay lực cản chuyển động của tàu? Vì sao?
b) Khi tàu sắp đến nhà ga và bắt đầu chuyển động chậm lại, khi đó chiều dòng điện chạy qua các nam châm điện cần thay đổi như thế nào?
Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức về từ trường
Lời giải chi tiết:
a) Xét bộ 3 nam châm liên tiếp nhau như hình bên. Sự tương tác giữa các cặp nam châm diễn ra như sau:
+ Nam châm (1) hút nam châm (2).
+ Nam châm (3) đẩy nam châm (2).
Kết quả làm tàu đệm từ bị đẩy về phía trước. Điều tương tự cũng xảy ra cho các bộ 3 nam châm liên tiếp nhau còn lại. Do đó, lực từ lúc này đóng vai trò là lực đẩy.
b) Để tàu đệm từ giảm tốc độ, lực từ phải đóng vai trò là lực cản. Muốn vậy, dòng điện chạy qua bộ 3 nam châm điện liên tiếp nhau trong hình vẽ trên phải đổi chiều sao cho: nam châm (1) đẩy nam châm (2); nam châm (3) hút nam châm (2).