Giải bài tập SBT Vật Lí 9 Bài 24: Từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua

Một cuộn dây được đặt sao cho trục của nó nằm dọc theo thanh nam châm như hình 24.1. Đóng công tắc K, thọat tiên ta thấy thanh nam châm bị đẩy ra xa.

a. Đầu B của thanh nam châm là cực Bắc hay cực Nam?

b. Sau đó có hiện tượng gì xảy ra với thanh nam châm?

c. Nếu ngắt công tắc K, thanh nam châm sẽ ra sao? Giải thích.

Phương pháp giải

- Sử dụng quy tắc nắm tay phải để xác định chiều đường sức từ

- Khi đưa từ cực của hai thanh nam châm lại gần nhau thì chúng hút nhau nếu các cực khác tên, đẩy nhau nếu các cực cùng tên

Hướng dẫn giải

a) Sử dụng quy tắc nắm tay phải => Q là cực bắc của cuộn dây. Khi có dòng điện chạy qua thanh nam châm bị đẩy ra xa => A là cực bắc của thanh nam châm. Vậy đầu B của thanh nam châm là cực Nam.

b)  Sau đó hiện tượng xảy ra là: Thanh nam châm xoay đi và đầu B (cực Nam) của nó bị hút về phía đầu Q (cực Bắc) của cuộn dây.

c)   Ngắt công tắc K: Thanh nam châm sẽ xoay trở lại, nằm dọc theo hướng Nam - Bắc như khi chưa có dòng điện. Bởi vì bình thường, thanh nam châm tự do khi đã đứng cân bằng luôn chỉ hướng Nam - Bắc.

Hai cuộn dây có dòng điện được treo đồng trục và gần nhau (hình 24.2).

a. Nếu dòng điện chạy trong cuộn dây có chiều như trên hình vẽ thì hai cuộn dây hút nhau hay đẩy nhau?

b. Nếu đổi chiều dòng điện của một trong hai cuộn thì tác dụng giữa chúng có gì thay đổi?

Phương pháp giải

Khi đưa từ cực của hai thanh nam châm lại gần nhau thì chúng hút nhau nếu các cực khác tên, đẩy nhau nếu các cực cùng tên.

Hướng dẫn giải

a) Nếu dòng điện chạy trong cuộn dây có chiều như trên hình vẽ, tức là hai dòng điện cùng chiều nhau. Theo quy tắc nắm bàn tay phải thì hai mặt đối diện của chúng là hai từ cực khác tên nhau nên hai cuộn dây hút nhau.

b) Nếu đổi chiều dòng điện của một trong hai cuộn dây thì hai dòng điện sẽ ngược chiều nhau. Theo quy tắc nắm bàn tay phải thì hai mặt đối diện của chúng là hai từ cực cùng tên nhau nên hai cuộn dây đẩy nhau.

Hình 24.3 mô tả cấu tạo của dụng cụ để phát hiện dòng điện (một loại điện kế). Dụng cụ này gồm một ống dây B, trong lòng B có một thanh nam châm A nằm thăng bằng, vuông góc với trục ống dây và có thể quay quanh một trục đặt giữa thanh, vuông góc với mặt phẳng trang giấy. 

a. Nếu dòng điện điện qua cuộn dây B có chiều được đánh dấu như hình vẽ thì kim chỉ thị quay sang bên phải hay bên trái?

b. Hai chốt của điện kế này có cần đánh dấu dương hay âm không?

Phương pháp giải

- Sử dụng quy tắc bàn tay phải để xác định chiều cực của cuộn dây

- Sử dụng lý thuyết: Khi đưa từ cực của hai thanh nam châm lại gần nhau thì chúng hút nhau nếu các cực khác tên, đẩy nhau nếu các cực cùng tên.

Hướng dẫn giải

a) Nếu dòng điện điện qua cuộn dây B có chiều được đánh dấu như hình vẽ thì kim chỉ thị quay sang bên phải.

b) Hai chốt của điện kế này không cần đánh dấu âm, dương.

a. Cực nào của kim nam châm trong hình 24.4a hướng về phía đầu B của cuộn dây điện?

b. Xác định chiều của dòng điện chạy trong cuộn dây ở hình 24.4b.

Phương pháp giải

Sử dụng quy tắc nắm bàn tay phải để xác định chiều đường sức từ qua cuộn dây.

Hướng dẫn giải

a) Sử dụng quy tắc nắm bàn tay phải để xác định chiều đường sức từ qua cuộn dây là đi từ B sang A

=> Cực Bắc của kim nam châm hướng về phía đầu B của cuộn dây điện.

b) Chiều đường sức từ qua cuộn dây là đi từ C vào D. Sử dụng quy tắc nắm bàn tay phải

=> Dòng điện có chiều đi vào ở đầu dây C.

Cuộn dây của một nam châm điện được nối với một nguồn điện mà tên các từ cực của nam châm điện được ghi trên hình 24.5. Hãy ghi tên các cực của nguồn điện.

Phương pháp giải

Sử dụng quy tắc nắm bàn tay phải để xác định chiều dòng điện qua cuộn dây

Hướng dẫn giải

Chiều dòng điện qua cuộn dây là chiều đi ra từ A => Đầu A của nguồn điện là cực dương.

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 vòng tròn cách đều nhau, có tâm nằm trên trục của ống dây.

C. Là những đường thẳng song song, cách đều nhau và hướng từ cực Bắc đến cực Nam của ống dây.

D. Là những đường thẳng song song, cách đều nhau và hướng từ cực Nam đến cực Bắc của ống dây.

Phương pháp giải

Các đường sức từ có chiều nhất định, ở bên ngoài cuộn dây chúng là những đường cong đi ra từ cực bắc đi vào cực nam của cuộn dây.

Hướng dẫn giải

- Các đường sức từ ở trong lòng ống dây có dòng điện một chiều chạy qua có những đắc điểm: Là những đường thẳng song song, cách đều nhau và hướng từ cực Nam đến cực Bắc của ống dây. Vì các đường sức từ ở bên ngoài đi ra từ cực bắc và đi vào từ cực nam nên đến cực nam của cuộn dây các đường sức từ bắt đầu đi vào từ cực nam nên có chiều từ nam sang bắc.

- Chọn đáp án D

Nếu dùng quy tắc nắm tay phải để xác định chiều của từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua thì ngón tay cái choãi ra chỉ điều gì?

A. Chiều của dòng điện trong ống dây.

B. Chiều của lực điện từ lên nam châm thử.

C. Chiều của lực điện từ tác dụng lên cực Bắc của nam châm thử đặt ở ngoài ống dây.

D. Chiều của lực điện từ tác dụng lên cực Bắc của nam châm thử trong lòng ống dây.

Phương pháp giải

Quy tắc bàn tay phải để xác định chiều của dòng điện cảm ứng: Nắm bàn tay phải, rồi đặt sao cho bốn ngón tay hướng theo chiều đường sức từ chạy qua các vòng dây thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của dòng điện trong lòng ống dây.

Hướng dẫn giải

- Nếu dùng quy tắc nắm tay phải thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của lực điện từ tác dụng lên cực Bắc của nam châm thử trong lòng ống dây

- Chọn đáp án D

Vì sao có thể coi ống dây có dòng điện một chiều chạy qua như một thanh nam châm thẳng.

A. Vì ống dây cũng có tác dụng lực từ lên kim nam châm.

B. Vì ống dây cũng tác dụng lực từ lên kim sắt.

C. Vì ống dây cũng có hai cực từ như thanh nam châm.

D. Vì một kim nam châm đặt trong lòng ống dây cũng chịu tác dụng của một lực giống như khi đặt trong lòng thanh nam châm. 

Phương pháp giải

Hai đầu của ống dây có dòng điện chạy qua cũng là hai từ cực. Đầu có đường sức từ đi ra gọi là cực bắc, đầu có đường sức từ đi vào gọi là cực nam

Hướng dẫn giải

- Có thể coi ống dây có dòng điện một chiều chạy qua như một thanh nam châm thẳng vì ống dây cũng có hai cực từ như thanh nam châm.

- Chọn đáp án C

Quy tắc nào dưới đây cho ta xác định được chiều của đường sức từ ở trong lòng một ống dây có dòng điện một chiều chạy qua?

A. Quy tắc bàn tay phải. 

B. Quy tắc bàn tay trái.

C. Quy tắc nắm tay phải.

D. Quy tắc ngón tay phải.

Phương pháp giải

Quy tắc nắm tay phải để xác định chiều của đường sức từ: Nắm bàn tay phải, rồi đặt sao cho bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện chạy qua các vòng dây thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trong lòng ống dây.

Hướng dẫn giải

- Dùng quy tắc nắm tay phải cho ta xác định được chiều của đường sức từ ở trong lòng một ống dây có dòng điện một chiều chạy qua.

- Chọn đáp án C