Chuyên đề bài tập Lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện có hướng dẫn

Khung dây được đặt trong từ trường đều sao cho các đường sức từ song song với mặt phẳng khung dây và vuông góc với cạnh BC của khung dây.. Cho biết cạnh của khung dây bằng a và dòng điệ[r]

Bài 1: Khung dây hình chữ nhật có diện tích 2

25

S  cm gồm có 10 vòng nối tiếp có cường độ dòng điện I

= 2A đi qua mỗi vòng dây Khung dây đặt thẳng đứng trong từ trường đều có B = 0,3 T Tính momen lực từ đặt lên khung dây khi:

a) Cảm ứng từ B song song với mặt phẳng khung dây

b) Cảm ứng từ B vuông góc với mặt phẳng khung dây

Lời giải:

Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây N vòng là: M NBISsin

a) Khi cảm ứng từ B song song với mặt phẳng khung dây thì góc 90 nên:

 

3 15.10 m

b) Khi cảm ứng từ B vuông góc với mặt phẳng khung dây thì góc 0 nên:

.sin 0 0

Bài 2: Một khung dây có kích thước 2cm x 3cm đặt trong từ trường đều Khung dây gồm 200 vòng Cho

dòng điện có cường độ 0,2 A đi vào khung dây Momem ngẫu lực từ tác dụng lên khung có giá trị lớn nhất

24.10 Nm Hãy tính cảm ứng từ của từ trường

Lời giải:

Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây N vòng là: M NBISsin

Bài 3: Cho một khung dây có dạng hình tam giác đều ABC (hình vẽ)

Khung dây được đặt trong từ trường đều sao cho các đường sức từ song

song với mặt phẳng khung dây và vuông góc với cạnh BC của khung dây

Cho biết cạnh của khung dây bằng a và dòng điện trong khung có cường

độ I Hãy chỉ ra các lực từ tác dụng lên các cạnh của khung dây và thành

lập công thức momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung

Lời giải:

Góc hợp bởi dòng điện I AB và vecto B bằng 150°, góc hợp bởi dòng

điện I BC và vecto B bằng 90°, góc hợp bởi dòng điện I CA và vecto B

bằng 30° Lực từ tác dụng lên các cạnh AB, BC, CA là:

.sin150 0,5 sin 90

.sin 30 0,5

AB

BC

CA







Theo quy tắc bàn tay trái thì phương và chiều của các lực F AB,F BC,F CA được xác định như hình vẽ

Gọi F là lực tổng hợp của 2 lực M F AB,F CA thì:F M F ABF CABIa

Và F có điểm đặt trung điểm M của AH và có chiều như hình Vậy M F và M F BC tạo thành một cặp ngẫu lực tác dụng lên khung

Momen của ngẫu lực tác dụng lên khung dây không phụ thuộc vào việc chọn trục quay Do đó ta có thể chọn trục quay đi qua H, khi đó momen của ngẫu lực tác dụng lên khung lúc đó là:

2

M

Bài 4: Khung dây hình chữ nhật ABCD có cạnh AB = CD = a = 10 cm,

AD = BC = b = 5 cm, có dòng I2 2 A đi qua Một dòng điện thẳng

dài I14 A nằm trong mặt phẳng ABCD cách AB một khoảng d = 5

cm như hình vẽ Tính lực từ tổng hợp do I1 tác dụng lên khung dây

Lời giải:

Từ trường do I1 gây nên tại các vị trí nằm trên cạnh khung dây có chiều hướng vào mặt phẳng hình vẽ Lực

từ tác dụng mỗi cạnh của khung dây được xác định theo quy tắc bàn tay trái Các lực từ nói trên nằm trong mặt phẳng khung dây nên không gây ra momen làm cho khung quay

Hợp lực tác dụng lên khung dây: F  F1 F2F3F4

Do đối xứng nên cảm ứng từ do I1 gây nên tại M và P bằng nhau

 F và 1 F trực đối 3  F1 F3 0

Vậy hợp lực viết gọn lại như sau: F F2F4

Ta có:

 

 

2

4

I I

d b

I I

d



 



F F  F F F   N

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

các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học

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

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

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