Bài toán về Lực từ tác dụng lên 1 đoạn dây mang dòng điện môn Vật lý 11

BÀI TOÁN VỀ LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN MỘT ĐOẠN DÂY MANG DÒNG ĐIỆN 1. Chiều lực từ được xác định bởi quy tắc bàn tay trái “Xòe bàn tay trái hứng các đường cảm ứng từ sao cho chiều của dòng đ[r]

BÀI TOÁN VỀ LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN MỘT ĐOẠN DÂY MANG DÒNG ĐIỆN

1 Định luật Ampe

.sin

FBI  Trong đó: F (N) là lực từ tác dụng lên sợi dây

B (T) là từ trường đều mà dây dẫn đặt vào

I (A) là cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn (m) là chiều dài dây dẫn

 B,

  là góp hợp bởi từ trường và chiều dài sợi dây

Chiều lực từ được xác định bởi quy tắc bàn tay trái “Xòe bàn tay trái hứng

các đường cảm ứng từ sao cho chiều của dòng điện đi từ cổ tay đến 4 ngón

tay Ngón tay cái choãi ra 90° chỉ chiều dài của lực từ”

2 Luyện tập

Ví dụ 1: Người ta cho dòng điện có cường độ I = 10 A chạy trong một dây dẫn, đặt dây dẫn vuông góc với

các đường cảm ứng từ có B = 5 mT Lực điện từ tác dụng lên dây dẫn là 0,01 N, hãy xác định chiều dài của dây dẫn nói trên ?

Lời giải:

.Isin 5.10 10.sin 90

F

F BI

B



Ví dụ 2: Giữa hai cực nam châm có cảm ứng từ B nằm ngang, B = 0,01 T người ta đặt môt dây dẫn có

chiều dài nằm ngang vuông góc với B Khối lượng của một đơn vị chiều dài là d = 0,01 kg/m Tìm

cường độ dòng điện I qua dây để dây nằm lơ lững không rơi Cho 2

10

g  m s

Lời giải:

Các lực tác dụng lên sợi dây gồm trọng lực P và lực từ F

Điều kiện để sợi dây nằm cân bằng là: P    F 0 F P

Do đó lực từ F phải có chiều hướng lên

Mặt khác ta cũng có: sin 90

sin 90

mg

B

Mật độ khối lượng của sợi dây: d  m

Cường độ dòng điện qua dây: . 10A

sin90

d g I

B

Ví dụ 3: Treo đoạn dây dẫn MN có chiều dài 25 cm, khối lượng của

một đơn vị chiều dài là 0,04 kg/m bằng hai dây mảnh, nhẹ sao cho dây dẫn

nằm ngang Biết cảm ứng từ có chiều như hình vẽ, có độ lớn B = 0,04 T

Cho g 10m s2

a) Xác định chiều và độ lớn của I để lực căng dây bằng 0

b) Cho I = 16 A có chiều từ M đến N Tính lực căng mỗi dây ?

Lời giải:

a) Lực căng dây bằng 0 nghĩa là dây nằm lơ lửng

0

     

Do đó lực từ F phải có chiều hướng lên Áp dụng quy tắc bàn tay trái ta

xác định được chiều của dòng điện có chiều từ N đến M

Mặt khác: I .sin 90

sin 90

mg

B

b) Khi dòng điện có chiều từ M đến N thì lực từ F có chiều hướng xuống Do lực căng dây T có chiều

hướng lên nên:

mg

T   P F mgBI  T  BI

  Mật độ khối lượng của sợi dây: d  m

Vậy: T  mg BI d g BI0, 26 N

Vì có hai sợi dây nên lực căng mỗi sợi là 1 2 0,13

2

T

T T   N

Ví dụ 4: Treo đoạn dây dẫn có chiều dài 5 cm, khối lượng m = 5 g

bằng hai dây mảnh, nhẹ sao cho dây dẫn nằm ngang Biết cảm ứng từ của từ

trường hướng thẳng xuống dưới, có độ lớn B = 0,5 T và dòng điện đi qua

dây dẫn là I = 2A Nếu lấy g 10m s2 thì góc lệch  của dây treo so với

phương thẳng đứng là bao nhiêu?

Lời giải:

Điều kiện cân bằng: T          F P 0 T R 0 T R  

Từ hình ta có: tan .sin 90 0,5.2.0, 05.sin 90 1 45 45

0, 005.10

F BI

P mg

Ví dụ 5: Hai thanh ray nằm ngang, song song và cách nhau đoạn =

0,3 cm, một thanh kim loại đặt lên hai thanh ray Cho dòng điện

I = 50 A chạy qua thanh kim loại với thanh ray Biết hệ số ma sát giữa

thanh kim loại với thanh ray là 0, 2 và khối lượng thanh kim loại

m = 0,5 kg Hãy tìm điều kiện về độ lớn của cảm ứng từ B để thanh có

thể chuyển động (B vuông góc với mặt phẳng hai thanh ray)

Lời giải:

Giả sử cảm ứng từ B có chiều từ trên xuống khi đó chiều của lực từ

được xác định như hình Dưới tác dụng của lực từ thanh kim loại sẽ

chuyển động trên mặt ngang hai thanh ray Khi đó lực ma sát sẽ ngược

chiều với lực từ F

Điều kiện để thanh kim loại có thể chuyển động là:

.sin 90

ms

FF BI N

3

mg

I





Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm,

giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên

danh tiếng

- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng xây dựng các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học

- Luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán : Ôn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các trường

PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn

II Khoá Học Nâng Cao và HSG

- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Toán Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho các em HS THCS lớp 6,

7, 8, 9 yêu thích môn Toán phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ thi HSG

- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng 5 phân môn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành cho

học sinh các khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam

Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn cùng đôi HLV đạt thành

tích cao HSG Quốc Gia

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn

học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi miễn phí

từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn Toán- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online cùng Chuyên Gia

HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí HOC247 TV kênh Video bài giảng miễn phí