Lực từ – Định luật Am-pe. L11.C4.P2.

LỰC TỪ – ĐỊNH LUẬT AMPE

Nguồn ảnh trên internet

TÓM TẮT LÝ THUYÊT

Yêu cầu:

–         Nắm được phương, chiều và độ lớn của lực từ tác dụng lên dòng điện.

–         Nắm được phương, chiều và độ lớn của lực tương tác giữa 2 dòng điện song song.

–         Nắm được tác dụng của lực từ lên khung dây có dòng điện.

–         Vận dụng vào các bài toán tính lực từ.

Nội dung:

·        Lực từ tác dụng lên dòng điện:

+ Phương: vuông góc với mặt phẳng chứa dòng điện và cảm ứng từ tại điểm khảo sát.

+ Chiều: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ đâm xuyên vào long bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện, thì ngón cái choãi ra 90⁰ chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện.

+ Độ lớn tuân theo định luật Am-pe:

F = B.I.l.sinα

Trong đó, α là góc hợp bởi dòng điện và cảm ứng từ B.

·        Lực tương tác giữa 2 dòng điện thẳng song song:

+ Phương: nằm trong mặt phẳng chứa 2 dòng điện và vuông góc với 2 dòng điện.

+ Chiều: 2 dòng điện cùng chiều thì hút nhau, ngược chiều thì đẩy nhau.

+ Độ lớn:

Trong đó, l là chiều dài dòng điện chịu tác dụng lực từ, r là khoảng cách 2 dòng điện.

·        Mô-men ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện:

Một khung dây phẳng có dòng điện đặt trong từ trường đều sẽ chịu một ngẫu lực có tác dụng làm quay khung:

+ Đường sức từ nằm trong mặt phẳng khung: mô-men do ngẫu lực có giá trị cực đại.

+ Đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung: mô-men do ngẫu lực bằng 0.

+ Độ lớn của mô-men ngẫu lực:

M = NIBSsinθ (đơn vị: N.m)

Trong đó, N là số vòng trong khung, S là tiết diện khung dây, θ là góc giữa vector cảm ứng từ và vector pháp tuyến của mặt phẳng khung.

BÀI TẬP MINH HỌA

Bài 1: Một đoạn dây dẫn dài 5 cm đặt trong từ trường đều và vuông góc với vector cảm ứng từ. Dòng điện qua dây có cường độ 0,75 A. Lực từ tác dụng lên đoạn dây đó là 3.10^-3 N. Xác định cảm ứng từ của từ trường.

Lời giải:

Chiều dài của dây l = 5 cm = 0,05 m.

Theo định luật Am-pe, lực từ tác dụng lên đoạn dây là

F = BIlsinα →

ĐS: 0,08 T

Bài 2: Hai dây dẫn thẳng, dài, song song với nhau và cách nhau d = 10 cm đặt trong không khí. Dòng điện trong hai dây đó có cường độ là I₁ = 2 A, I₂ = 5 A. Tính lực từ tác dụng lên một đoạn có chiều dài 0,20 m của mỗi dây dẫn.

Lời giải:

d = 10 cm = 0,1 m

Lực từ tác dụng lên đoạn dây dài 0,2 m là:

ĐS: F = 4

Bài 3: Một khung dây dẫn hình chữ nhật ABCD có cạnh AB = 10cm, BC = 5cm, gồm 20 vòng dây nối tiếp nhau có thể quay quanh cạnh AB thẳng đứng, dòng điện 1A đi qua mỗi vòng dây và hệ thống đặt trong từ trường đều B = 0,5T sao cho véctơ pháp tuyến của khung hợp với véc tơ cảm ứng từ một góc 30⁰. Tính mô-men ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây.

Lời giải:

Diện tích khung dây là: S = AB.BC = 50 cm² = 5.10^-3 m².

Mô-men ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây là:

M = NIBSsinθ = 20.1.0,5.5.10^-3.sin30 = 0,025 (N.m)

ĐS: M = 0,025 N.m