Công thức tính lực từ (hay, chi tiết)

Công thức tính lực từ (hay, chi tiết)

Công thức tính lực từ hay nhất Vật Lí lớp 11 sẽ giúp học sinh nắm vững công thức, từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu quả để đạt kết quả cao trong các bài thi Vật Lí 11.

Bài viết Công thức tính lực từ hay nhất gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức - Đơn vị đo, Mở rộng và Bài tập minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ Công thức tính lực từ hay nhất Vật Lí 11.

1. Định nghĩa 

- Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong nó.

- 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.

- Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều có phương vuông góc với các đường sức từ và vuông góc với đoạn dây dẫn, có độ lớn phụ thuộc vào từ trường và cường độ dòng điện chay qua dây dẫn.

Ví dụ: Một đoạn dây dẫn AB được đặt trong từ trường đều của một nam châm hình chữ U như hình vẽ, đoạn dây chịu tác dụng của lực từ và bị lệch đi.

 

2. Công thức – đơn vị đo

Lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện đặt trong từ trường đều  :

+ Có điểm đặt tại trung điểm của đoạn dây dẫn;

+ Có phương vuông góc với và  ;

+ Có chiều tuân theo qui tắc bàn tay trái;

+ Có độ lớn F = IlBsina.

Trong đó: 

+ F là độ lớn của lực, có đơn vị Niu tơn (N);

+ I là cường độ dòng điện chạy qua dây, có đơn vị ampe (A);

+ l là chiều dài đoạn dây dẫn, có đơn vị mét (m);

+ B là độ lớn cảm ứng từ của từ trường, có đơn vị tesla (T);

+ α là góc giữa vecto và .

Qui tắc bàn tay trái: đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào trong lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa hướng theo chiều của dòng điện, lúc này ngón tay cái choãi ra 90⁰ chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện.

3. Mở rộng

Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường đều được đo bằng thương số:

(khi đoạn dây dẫn được được đặt vuông góc với các đường sức từ)

Trong đó :

+  F là lực tác dụng lên đoạn dây dẫn có chiều dài l có dòng điện I chạy qua đặt tại điểm ta xét.

+ I là cường độ dòng điện chạy qua dây, có đơn vị ampe (A);

+ l là chiều dài đoạn dây dẫn, có đơn vị mét (m);

Từ biểu thức xác định lực từ, có thể suy ra biểu thức tính cường độ dòng điện, chiều dài đoạn dây, góc giữa vecto và , độ lớn cảm ứng từ B như sau:

                             

4. Ví dụ minh họa

Bài 1: Phần tử dòng điện được treo nằm ngang trong một từ trường đều. Hướng và độ lớn của cảm ứng từ phải như thế nào để lực từ cân bằng với trọng lực  của phần tử dòng điện ?

Bài giải :

Giả sử phần tử dòng điện  đặt nằm ngang trong trang giấy như hình vẽ.

Khi đó trọng lực tác dụng lên phần tử dòng điện sẽ có phương thẳng đứng và hướng từ trên xuống. Để lực từ tác dụng lên phần tử của dòng điện cân bằng với dòng điện thì  phải hướng thẳng đứng lên, do đó cảm ứng từ  phải có phương vông góc với mặt phẳng trang giấy và hướng từ ngoài vào.

Bài 2: Một đoạn dây dẫn dài 5 (cm) đặt trong từ trường đều và vuông góc với vectơ cảm ứng từ. Dòng điện chạy qua dây có cường độ 0,75 (A). Lực từ tác dụng lên đoạn dây đó là bao nhiêu? Biết cảm ứng từ của từ trường đó có độ lớn 0,8T.

Bài giải: 

Áp dụng công thức F = B.I.l.sinα = 0,8.0,75.0,05.sin90⁰ = 3,2.10^-2 (N)

Đáp án: 3.10^-2 (N).

5. Bài tập bổ sung

Câu 1: Biểu thức của lực từ tác dụng lên dây dẫn có dòng điện đặt trong từ trường có dạng:

A. F = B.I.ℓ.cosα.

B. F = B.I.sinα.

C. F = B.ℓ.sinα.

D. F = B.I.ℓsinα.

Câu 2: Từ trường đều là từ trường mà các đường sức từ là các đường

A. thẳng.

B. song song.

C. thẳng song song.

D. thẳng song song và cách đều nhau.

Câu 3: Chiều của lực từ tuân theo quy tắc

A. nắm tay phải.

B. đông tây nam bắc.

C. bàn tay trái.

D. vặn nút chai.

Câu 4: Một đoạn dây có dòng điện đặt trong từ trường đều B. Để lực điện từ tác dụng lên dây cực tiểu thì góc α giữa dây dẫn và các đường sức từ phải bằng:

A. 0⁰.

B. 30⁰.

C. 60⁰.

D. 90⁰.

Câu 5: Một dòng điện đặt trong từ trường vuông góc với đường sức từ, chiều của lực từ tác dụng vào dòng điện sẽ không thay đổi khi

A. đổi chiều dòng điện ngược lại.

B. đổi chiều cảm ứng từ ngược lại.

C. đồng thời đổi chiều dòng điện và đổi chiều cảm ứng từ.

D. quay dòng điện một góc 90⁰ xung quanh đường sức từ.

Câu 6: Nhận xét nào sau đây không đúng về cảm ứng từ?

A. Đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực từ.

B. Phụ thuộc vào chiều dài đoạn dây dẫn mang dòng điện.

C. Trùng với hướng của từ trường.

D. Có đơn vị là Tesla.

Câu 7: Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Lực từ tác dụng lên dòng điện đổi chiều khi đổi chiều dòng điện.

B. Lực từ tác dụng lên dòng điện đổi chiều khi đổi chiều đường cảm ứng từ.

C. Lực từ tác dụng lên dòng điện đổi chiều khi tăng cường độ dòng điện.

D. Lực từ tác dụng lên dòng điện không đổi chiều khi đồng thời đổi chiều dòng điện và đường cảm ứng từ.

Câu 8: Trong quy tắc bàn tay trái thì theo thứ tự: chiểu của ngón giữa, của ngón cái là chiều của yếu tố nào?

A. dòng điện, từ trường.

B. từ trường, lực từ.

C. dòng điện, lực từ.

D. từ trường, dòng điện.

Câu 9: Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn không phụ thuộc trực tiếp vào

A. độ lớn cảm ứng từ.

B. cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn.

C. chiêu dài dây dẫn mang dòng điện.

D. điện trở dây dẫn.

Câu 10: Một dây dẫn mang dòng điện có chiều từ trái sang phải nằm trong một từ trường có chiều từ dưới lên thì lực từ có chiều

A. từ trái sang phải.

B. từ trên xuống dưới.

C. từ trong ra ngoài.

D. từ ngoài vào trong.

Câu 11: Phương của lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện không có đặc điểm nào sau đây?

A. Vuông góc với dây dẫn mang dòng điện.

B. Vuông góc với véc tơ cảm ứng từ.

C. Vuông góc với mặt phẳng chứa véc tờ cảm ứng từ và dòng điện.

D. Song song với các đường sức từ.

Câu 12: Một dây dẫn mang dòng điện được bố trí theo phương nằm ngang, có chiều từ trong ra ngoài. Nếu dây dẫn chịu lực từ tác dụng lên dây có chiều từ trên xuống dưới thì cảm ứng từ có chiều

A. từ phải sang trái.

B. từ trái sang phải.

C. từ trên xuống dưới.

D. từ dưới lên trên.

Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 11 quan trọng hay khác:

• Công thức tính cảm ứng từ

• Công thức tính cảm ứng từ tổng hợp

• Công thức tính cảm ứng từ tại tâm vòng dây

• Công thức tính từ trường của dòng điện

• Công thức tính lực Lo-ren-xơ

---