Vật lí 11

Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện – Cách giải và bài tập áp dụng

Trong bài này, HocThatGioi sẽ chia sẻ cho các bạn về Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện – Cách giải và bài tập áp dụng. Bài viết sẽ giúp ta biết được cách giải dạng bài tập xác định lực từ do từ trường gây ra cho một đoạn dây mang dòng điện, và cũng sẽ có những bài tập giúp ta rèn luyện về dạng này tốt hơn. Bây giờ hãy cùng HocThatGioi đi vào bài học nào!

1. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện

Đầu tiên chúng ta cần tìm hiểu về lực từ là gì?

1.1 Định nghĩa lực từ

Lực từ là lực của từ trường tác dụng lên một vật mang hạt điện tích chuyển động (khung dây, đoạn dây, vòng dây tròn có điện…)

Chú ý: Trong kiến thức phổ thông chúng ta chỉ xét đến lực từ trong trường hợp vật bị tác động bởi từ trường đều. Nên khi ta nhắc đến từ trườnglực từ đều được hiểu là từ trường đều và lực từ được sinh ra bởi từ tường đều.

Trong đó từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau, các đường sức từ là những đường thẳng song song cùng chiều và cách đều nhau.

1.2 Cách giải dạng bài tập tìm lực từ của một đoạn dây dẫn mang dòng điện

Giả sử đặt một đoạn dây dẫn mang dòng điện I (A) có chiều dài l vào trong một từ trường đều có cảm ứng từ B (Tesla) thì

Lực từ \vec{F} do từ trường đều tác dụng lên đoạn dây có:

  • Điểm đặt: trung điểm của đoạn dây
  • Phương: Vuông góc với mặt phẳng giữa (\vec{B},\vec{l})
  • Chiều: được xác định theo quy tắc bàn tay trái
  • Độ lớn: được xác định theo công thức

Công thức tính độ lớn lực từ do từ trường tác dụng lên đoạn dây:

Công thức tính lực từ
F=I.B.l.sin \alpha
Trong đó:
F là độ lớn lực từ do từ trường tác dụng lên đoạn dây
B là độ lớn cảm ứng từ
l là chiều dài của đoạn dây
\alpha là góc hợp bởi \vec{B}\vec{I}
Lưu ý: Khi đường sức và dòng điện cùng phương thì F=0
Khi đường sức và dòng điện vuông góc thì lực từ đạt giá trị cực đại F=F_{max}=I.B.l

Quy tắc bàn tay trái:

Quy tắc bàn tay trái được phát biểu như sau: Đặt bàn tay trái duỗi thẳng sao cho chiều của các đường cảm ứng từ xuyên qua lòng bàn tay. Và chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều của dòng điện. Khi đó ngón tay cái choãi ra 90^{\circ} chỉ chiều của lực F tác dụng lên đoạn dây dẫn.

Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện - Cách giải và bài tập áp dụng 4
Minh họa cho quy tắc bàn tay trái

1.3 Ví dụ minh họa

Sau đây là ví dụ minh họa về dạng bài tính lực từ do từ trường tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện

Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện - Cách giải và bài tập áp dụng 5
Hình 1
Một đoạn dây dẫn dài 5cm đặt trong từ trường đều và vuông góc với vectơ cảm ứng từ \vec{B} (Hình 1) . Dòng điện chạy qua dây có cường độ I=0,75A. Xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây. Biết cảm ứng từ của từ trường đó có độ lớn 0,8T
    Đầu tiên ta cần xác định điểm đặt, phương, chiều và độ lớn của \vec{F}
    Ta có:
    Điểm đặt chính là trung điểm của đoạn dây
    Phương vuông góc với mặt phẳng giữa (\vec{B},\vec{l})
    Dựa vào quy tắc bàn tay trái ta xác định được chiều của \vec{F} như hình bên dưới
    Sau đó ta sẽ đi tính độ lớn của lực từ:
    Ta có: 5cm=0,05m
    Theo đề ta có \vec{B} vuông góc với \vec{I}
    \to \alpha=90^{\circ}
    Ta có công thức tính độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dây:
    F=I.B.l.sin \alpha =0,75.0,8.0.05.sin(90)=0,03 N
    Vậy lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn là F=0,03N và có chiều như hình vẽ dưới đây
    Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện - Cách giải và bài tập áp dụng 6

    2. Bài tập rèn luyện về dạng bài tính lực từ tác dụng lên đoạn dây mang dòng điện

    Sau đây là những bài tập tương tự giúp các bạn rèn luyện thêm về dạng bài này:

    Bài 1: Một đoạn dây dẫn dài 10cm đặt trong từ trường đều và hợp với vectơ cảm ứng từ \vec{B} một góc 30^{\circ} . Dòng điện chạy qua dây có cường độ I=2A. Xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây. Biết cảm ứng từ của từ trường đó có độ lớn 4.75 T
      Bài 2: Một dòng điện có cường độ 2A nằm vuông góc với các đường sức của một điện trường đều. Cho biết lực từ tác dụng lên 20cm, của đoạn dây ấy là 0,04N. Độ lớn của cảm ứng từ là bào nhiêu?
        Bài 3: Một đoạn dây dẫn dài 7,5cm đặt trong từ trường đều và hợp với vectơ cảm ứng từ \vec{B} một góc 60^{\circ} . Dòng điện chạy qua dây có cường độ I=3,75A.Cảm ứng từ của từ trường đó có độ lớn 3,05 T.Xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây.
          Câu 4: Một dây dẫn mang dòng điện có cường độ 6A nằm vuông góc với đường sức của một từ trường đều. Cảm ứng từ có độ lớn bằng 0,02T. Lực từ tác dụng lên 30cm chiều dài của dây dẫn có độ lớn bằng bao nhiêu?

            Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết của HocThatGioi về Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện – Cách giải và bài tập áp dụng. Nếu các bạn thấy hay và bổ ích, hãy chia sẻ cho bạn bè của mình để cùng nhau học thật giỏi nhá. Đừng quên để lại 1 like, 1 cmt để tạo động lực cho HocThatGioi và giúp HocThatGioi ngày càng phát triển hơn nhé! Chúc các bạn học thật tốt!

            Bài viết khác liên quan đến Từ trường
            Back to top button
            Close