Câu hỏi:

12/09/2024 552

Máy chụp cộng hưởng từ MRI (Magnetic Resonance Imaging) là một trong những thiết bị hỗ trợ chẩn đoán hình ảnh những cơ quan bên trong cơ thể một cách chi tiết (Hình 10.4). Máy MRI có mức độ an toàn cao do không sử dụng các tia bức xạ như tia X. Máy MRI sử dụng một từ trường mạnh để tạo ra hình ảnh chất lượng cao của cấu trúc bên trong cơ thể như não, xương, cơ và các mô khác.

Máy chụp cộng hưởng từ MRI (Magnetic Resonance Imaging) là một trong những thiết bị hỗ trợ chẩn đoán hình (ảnh 1)

Một máy MRI sử dụng từ trường có độ lớn cảm ứng từ là 1,5 T, có chiều dài khoảng 1,4 m và có đường kính 2,5 m. Giả sử ta mô hình hoá máy MRI hoạt động như một cuộn dây dẫn mang dòng điện.

a) Hãy ước lượng số vòng dây cần thiết để tạo ra một từ trường có độ lớn cảm ứng từ 1,5 T bên trong máy. Xem mỗi vòng dây có dòng điện với cường độ 100 A chạy qua.

b) Xác định điện trở của cuộn dây này. Biết rằng đối với dòng điện có cường độ 100 A, kích thước dây điển hình thường được sử dụng đối với chất liệu đồng là loại dây có chỉ số 2 AWG (chỉ số AWG – American Wire Gauge: chỉ số dùng để mô tả kích cỡ dây dẫn theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ) với đường kính tiết diện tròn khoảng 6,54 mm và điện trở suất 1,69.10-8 W.m.

c) Xác định nhiệt lượng toả ra trên dây dẫn này khi máy MRI làm việc một lần trong khoảng 30 phút (thời gian làm việc của máy còn tuỳ thuộc vào bộ phận cơ thể được chụp và số lượng hình ảnh cần thiết) và chi phí cần phải chi trả do hao phí năng lượng xuất hiện trên dây dẫn, biết rằng chi phí có giá trung bình khoảng 1 600 đồng/kW.h. Tìm hiểu về tính khả thi khi sử dụng mô hình xem máy MRI hoạt động như một cuộn dây dẫn mang dòng điện.

Sách mới 2k7: Tổng ôn Toán, Lí, Hóa, Văn, Sử, Địa…. kỳ thi tốt nghiệp THPT Quốc gia 2025, đánh giá năng lực (chỉ từ 110k).

Tổng ôn toán Tổng ôn lý Các môn khác

Quảng cáo

Trả lời:

verified
Giải bởi Vietjack

a) Số vòng dây mang dòng điện 100 A để tạo ra một từ trường cần thiết bên trong máy MRI xác định bởi biểu thức:

B=4π·10-7NILN=BL4π·10-7I=1,5·1,44π·10-7·10016711 vòng

b) Điện trở của cuộn dây dẫn điện xác định bởi biểu thức:

R=ρlS=ρNπdπd022=4ρNdd02=4·1,69·10-8·16711·2,56,54·10-3266,03Ω

c) Công suất toả nhiệt của dây dẫn: P=I2·R=1002·66,03=660,3kW. Nhiệt lượng toả ra trên dây dẫn khi máy MRI làm việc trong 30 phút:

Q=Pt=660,3·12=330,15kW·h

Chi phí cần phải chi trả do nhiệt lượng toả ra trên dây dẫn này khi máy MRI làm việc một lần trong 30 phút là: 330,15.1 600 = 528 240 đồng.

Nhận xét: Công suất toả nhiệt trên dây dẫn theo mô hình này là quá lớn và không có ý nghĩa thực tiễn trong việc chế tạo. Trên thực tế, trong máy MRI, từ trường được tạo ra bởi nam châm siêu dẫn – một loại nam châm đặc biệt được làm từ vật liệu siêu dẫn, vật liệu này có đặc tính là có điện trở rất nhỏ khi được làm lạnh xuống gần độ không tuyệt đối – khoảng 10 K và cần được giữ ở nhiệt độ cực thấp để duy trì đặc tính siêu dẫn của nó.

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Câu 1:

Loa là một thiết bị có nhiệm vụ phát ra âm thanh bằng cách chuyển tín hiệu điện thành tín hiệu âm thanh (sóng âm). Tín hiệu này làm không khí xung quanh loa dao động và truyền đến tai người nghe. Loa có thể được cấu tạo gồm các bộ phận đơn giản như Hình 10.5a. Khi tín hiệu điện biến thiên theo tần số của tín hiệu âm thanh, cuộn dây và màng loa dao động cùng tần số, dẫn đến sự dao động của không khí và sóng âm được tạo ra.

Loa là một thiết bị có nhiệm vụ phát ra âm thanh bằng cách chuyển tín hiệu điện thành tín hiệu âm thanh (sóng âm) (ảnh 1)

Cấu tạo đơn giản của bộ phận tạo ra sự dao động của không khí của loa gồm hai phần: nam châm hình tròn được đặt cố định, trọng tâm nam châm đặt thẳng hàng với trọng tâm màng loa và cuộn dây hình tròn (Hình 10.5b). Khi dòng điện thay đổi theo thời gian chạy qua cuộn dây đặt trong từ trường của nam châm sẽ làm xuất hiện lực từ tác dụng lên cuộn dây, lực từ này có chiều thay đổi làm nón loa dao động theo, từ đó tạo ra âm thanh phát ra tương ứng với tín hiệu âm thanh đầu vào.

Xét một loa điện có một cuộn dây nằm trong khe hở của một nam châm, giả sử từ trường của nam châm có độ lớn cảm ứng từ là 0,08 T. Cuộn dây có đường kính khoảng 6,4 cm, gồm 18 vòng dây và có điện trở là 6,0 W. Khi kết nối với nguồn có hiệu điện thế 12 V, dòng điện chạy trong cuộn dây tại một thời điểm xác định có chiều cùng chiều kim đồng hồ như Hình 10.5b. Tại thời điểm này, xác định lực từ tác dụng trên cuộn dây.

Xem đáp án » 12/09/2024 1,175

Câu 2:

Xét một dây dẫn thẳng dài vô hạn có dòng điện cường độ I chạy qua. Hai điểm M, N nằm trong cùng một mặt phẳng vuông góc với dây dẫn và cách đều dây dẫn, biết OM vuông góc với ON (Hình 10.1).

Xét một dây dẫn thẳng dài vô hạn có dòng điện cường độ I chạy qua. Hai điểm M, N nằm trong cùng một mặt (ảnh 1)

Trong mỗi phát biểu sau về cảm ứng từ tại điểm M và N do dòng điện này gây ra, em hãy chọn đúng hoặc sai.

a) Cảm ứng từ tại điểm M có phương vuông góc với OM.

b) Cảm ứng tại điểm N song song với dây dẫn và có hướng cùng chiều với dòng điện chạy trong dây dẫn.

c) Cảm ứng từ tại M có phương vuông góc với mặt phẳng (MON).

d) Cảm ứng từ tại M và N có phương song song với nhau.

e) M và N cùng nằm trên một đường sức từ.

f) Cảm ứng từ tại M và N bằng nhau về độ lớn.

Xem đáp án » 12/09/2024 603

Câu 3:

Chỉ ra phát biểu đúng khi nói về kim la bàn.

A. Lực làm kim la bàn quay là lực hấp dẫn.

B. Bình thường, cực Bắc của kim la bàn chỉ về hướng Bắc địa lí.

C. Kim la bàn luôn luôn định hướng theo một phương xác định.

D. Kim la bàn chỉ chịu ảnh hưởng bởi từ trường của Trái Đất.

Xem đáp án » 12/09/2024 560

Câu 4:

Cho hai dây dẫn thẳng dài vô hạn đặt song song cách nhau một đoạn bằng 32 cm, dòng điện chạy qua các dây dẫn có cường độ lần lượt là I1 = 0,1 A và I2. Xét một mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng tạo bởi hai dây dẫn, mặt phẳng này cắt hai dây dẫn I1 và I2 lần lượt tại hai điểm A và B. Xét điểm M nằm trên đường nối AB và nằm ngoài AB, biết AM = 8 cm. Để cảm ứng từ tại M bị triệt tiêu thì dòng điện I2 có cường độ và chiều thỏa mãn:

A. cường độ I2 = 0,5 A và ngược chiều với I1.

B. cường độ I2 = 0,8 A và cùng chiều với I1.

C. cường độ I2 = 0,5 A và cùng chiều với I1.

D. cường độ I2 = 0,8 A và ngược chiều với I1.

Xem đáp án » 12/09/2024 514

Câu 5:

Một ống dây hình trụ được quấn bằng dây đồng có đường kính tiết diện 0,5 mm. Biết rằng các vòng dây quấn sát nhau và che kín lõi của ống. Cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn của ống có giá trị 50 mA. Hãy tính độ lớn cảm ứng từ bên trong ống dây.

Xem đáp án » 12/09/2024 496

Câu 6:

Động cơ điện là thiết bị có thể chuyển hoá năng lượng điện thành cơ năng (chuyển động quay của động cơ). Mô hình đơn giản của một động cơ điện gồm: một khung dây dẫn hình chữ nhật ABCD đang có dòng điện không đổi chạy qua. Khung dây được đặt vào trong từ trường đều có các đường sức từ thẳng đứng như Hình 10.2. Tại thời điểm ban đầu, khung đang ở vị trí sao cho hai cạnh AB và CD đang song song với các đường sức từ. Vẽ các lực từ tác dụng lên các cạnh của khung dây. Các lực này có tác dụng làm cho khung dây chuyển động như thế nào?

Động cơ điện là thiết bị có thể chuyển hoá năng lượng điện thành cơ năng (chuyển động quay của động cơ). Mô hình (ảnh 1)

Xem đáp án » 12/09/2024 396

Bình luận


Bình luận
Đăng ký gói thi VIP

VIP 1 - Luyện thi tất cả các đề có trên Website trong 1 tháng

  • Được thi tất cả các đề của các lớp có trên Khoahoc.vietjack.com
  • Ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm theo các mức độ Nhận biết, Thông hiểu, Vận dụng, Vận dụng cao.
  • Luyện chuyên sâu, rèn tốc độ với trọn bộ đề thi thử, đề minh họa, chính thức các năm.
  • Hỏi bài tập với đội ngũ chuyên môn cao của chúng tôi.

Đặt mua

VIP 2 - Luyện thi tất cả các đề có trên Website trong 3 tháng

  • Được thi tất cả các đề của các lớp có trên Khoahoc.vietjack.com
  • Ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm theo các mức độ Nhận biết, Thông hiểu, Vận dụng, Vận dụng cao.
  • Luyện chuyên sâu, rèn tốc độ với trọn bộ đề thi thử, đề minh họa, chính thức các năm.
  • Hỏi bài tập với đội ngũ chuyên môn cao của chúng tôi.

Đặt mua

VIP 3 - Luyện thi tất cả các đề có trên Website trong 6 tháng

  • Được thi tất cả các đề của các lớp có trên Khoahoc.vietjack.com
  • Ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm theo các mức độ Nhận biết, Thông hiểu, Vận dụng, Vận dụng cao.
  • Luyện chuyên sâu, rèn tốc độ với trọn bộ đề thi thử, đề minh họa, chính thức các năm.
  • Hỏi bài tập với đội ngũ chuyên môn cao của chúng tôi.

Đặt mua

VIP 4 - Luyện thi tất cả các đề có trên Website trong 12 tháng

  • Siêu tiết kiệm - Được thi tất cả các đề của các lớp có trên Khoahoc.vietjack.com
  • Ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm theo các mức độ Nhận biết, Thông hiểu, Vận dụng, Vận dụng cao.
  • Luyện chuyên sâu, rèn tốc độ với trọn bộ đề thi thử, đề minh họa, chính thức các năm.
  • Hỏi bài tập với đội ngũ chuyên môn cao của chúng tôi.

Đặt mua

tailieugiaovien.com.vn