Giải bài tập Lực từ - Cảm ứng từ

Bài 20: Lực từ - Cảm ứng từ A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG 1. Từ trường đều Là từ trường mà đặc tính của nó giông nhau tại mọi điểm, các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau. Từ trường đều có thế được tạo thành giừa 2 cực của một nam châm hình chữ u. 2. Vectơ cảm ứng từ B Vectơ cảm ứng từ B tại một điểm: - Có hướng trùng với hướng từ trường tại điểm đó - Có đô lớn bằng: B = F/(Il) Với F là độ lớn của lực từ tác dụng lên ...

Bài 20: Lực từ - Cảm ứng từ

A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG

1. Từ trường đều

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

Từ trường đều có thế được tạo thành giừa 2 cực của một nam châm hình chữ u.

2. Vectơ cảm ứng từ B

Vectơ cảm ứng từ B tại một điểm:

- Có hướng trùng với hướng từ trường tại điểm đó

- Có đô lớn bằng: B = F/(Il)

Với F là độ lớn của lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện có độ dài l, cường độ I, đặt vuông góc với hướng của từ trường tại điểm đó.

F: đơn vị là Niutơn (N)

I: đơn vị là Ampe (A)

l: đơn vị là mét (m)

Đơn vị của cảm ứng từ là Tesla (T)

3. Lực từ

Một phần tử dòng điện I  khi đặt trong từ trường đều, cảm ứng từ là B, sẽ chịu tác dụng của lực từ .

- Có điểm đặt tại trung điểm của l.

- Có phương vuông góc với  và B .

- Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái.

- Có độ lớn F = IlBsin, với  là góc hợp bởi B và /.

B. CÂU HỎI VẬN DỤNG

C1. Treo một đoạn dây dẫn MN trong một từ trường đều có véctơ cảm ứng từ B hướng thẳng đứng lên trên bằng hai sợi dây mảnh ở hai đầu. Cho dòng điện chạy qua dây dẫn thì góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng là .

Chứng minh rằng lực từ F thỏa mãn F = mg.tan

Hướng dẫn

C2. Nghiệm lại nhận xét: hướng của dòng điện, từ trường và của lực từ tạo thành một tam diện thuận.

Hướng dẫn

Áp dụng quy tắc bàn tay trái đối với dòng điện, từ trường và lực từ thì ta có hướng của dòng điện, từ trường và lực từ sẽ tạo thành một tam diện thuận,

C. CÂU HỎI - BÀI TẬP

1. Phát biểu các định nghĩa:

a) Từ trường đều.                                          b) Lực điện từ.                                     c) Cảm ứng từ.

Hướng dẫn

a) 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.

b) Lực điện từ là lực do từ trường tác dụng lên nam châm hay tác dụng lên dây dần có dòng điện đặt trong từ trường đó.

Với một dây dẫn đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B thì lực từ  có điểm đặt tại trung điểm của dây dẫn, có phương vuông góc với dây dẫn và cảm ứng từ  , có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái và có độ lớn: F = IlBsin, trong đó  là góc tạo bởi  và 

c) Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực.

Một đoạn dòng điện chiều lài l, trong đó có dòng điện cường độ I, khi đặt trong từ trường thì có lực từ F tác dụng lên nó.

Thương số F/(Il) được định nghĩa là cảm ứng từ.

2. Phát biểu định nghĩa đơn vị tesla.

Hướng dẫn

Một tesle là cảm ứng từ của một từ trường đều sao cho khi đặt một dây dẫn dài lm vào từ trường đó và vuông góc với các đường sức từ, nếu dòng điện qua dây dẫn có cường độ 1A thì lực từ tác dụng lên dây dẫn là IN.

3. So sánh lực điện và lực điện từ.

Hướng dẫn

Lực điện là lực do điện trường tác dụng lên điện tích đặt trong nó, còn lực từ là lực do từ trường tác dụng lên nam châm hay dòng điện đặt trong nó.

Biểu thức:

- Lực điện F = qE (với q là điện tích còn E là cường độ điện trường).

- Lực từ: F = I/Bsina (trong đó a là góc tạo bởi  và , I là cường độ dòng điện, l là chiều dài dây dẫn và B là độ lớn của cảm ứng từ).

4. Phát biểu nào dưới đây là sai?

Lực điện từ tác dụng lên phần tử dòng điện:

A. vuông góc với phần tử dòng điện

B. cùng hướng với từ trường

C. tỉ lệ với cường độ dòng điện D. tỉ lệ với cảm ứng từ.

Hướng dẫn

Phát biểu B sai.

5. Phát biểu nào dưới đây là đúng?

Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường:

A. vuông góc với đường sức từ.

B. nằm theo hướng của đường sức từ.

C. nằm theo hướng của lực điện từ.

D. không có hướng xác định.

Hướng dẫn

Phát biểu B đúng.

6. Phần tử dòng điện I / nằm trong từ trường đều có các đường sức từ thẳng đứng. Phải đặt I / như thế nào để cho lực điện từ:

a) nằm ngang?

b) bằng không?

Hướng dẫn

a) Phải đặt I  theo phương không song song với các đường sức từ

b) Phải đặt I  theo phương song song với các đường sức từ.

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

Hướng dẫn

Để lực điện từ cân bằng với trọng lực mg của phần từ dòng điện thì

hướng của cảm ứng từ B phải theo phương nằm ngang, khi đó lực từ tác dụng lên đoạn dây hướng thẳng đứng lên trên

Độ lớn của cảm ứng từ B là: f = IlBsin = mg.