Cách giải bài tập Lực từ tác dụng lên 2 dây dẫn song song (hay, chi tiết)

---

---

Bài viết Cách giải bài tập Lực từ tác dụng lên 2 dây dẫn song song với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Lực từ tác dụng lên 2 dây dẫn song song.

Cách giải bài tập Lực từ tác dụng lên 2 dây dẫn song song (hay, chi tiết)

A. Phương pháp & Ví dụ

+ Khi cho dòng điện chạy qua hai dây dẫn thẳng song song thì hai dòng điện tương tác với nhau.

    - Nếu hai dòng điện cùng chiều thì chúng hút nhau.

    - Nếu hai dòng điện ngược chiều thì chúng đẩy nhau.

+ Độ lớn của lực từ tác dụng lên một đơn vị chiều dài của dây:

Trong đó: I₁ và I₂ là cường độ dòng điện chạy qua các dây, đơn vị là ampe (A); r là khoảng cách giữa hai dòng điện, đơn vị là mét (m).

Lưu ý:

+ Lực hút hay lực đẩy giữa hai dòng điện có phương nằm trên đường nối hai dòng điện

+ Nếu tính cho dây có chiều dài l thì:

+ Khi có nhiều dòng điện tác dụng lên nhau thì ta áp dụng nguyên lý chồng chất: F = F₁ + F₂ + F₃ + ....

Ví dụ 1: Hai dây dẫn thẳng dài, đặt song song với nhau và cách nhau 10 cm đặt trong không khí. Dòng điện chạy trong dây dẫn có cường độ là I₁ = 1 A, I₂ = 5 A.

a) Tính lực từ tác dụng lên một đơn vị chiều dài của dây

b) Tính lực từ tác dụng lên một đoạn có chiều dài 2 m của mỗi dây

Hướng dẫn:

a) Lực tác dụng lên một đơn vị chiều dài của dây:

b) Lực từ tác dụng lên một đoạn có chiều dài 2m của mỗi dây:

Ví dụ 2: Dây dẫn thẳng dài có dòng I₁ = 15 A đi qua, đặt trong chân không.

a) Tính cảm ứng từ tại điểm cách dây 15 cm.

b) Tính lực từ tác dụng lên 1 m dây của dòng I₂ = 10A đặt song song cách I₁ đoạn 15 cm. Cho biết lực đó là lực hút hay lực đẩy. Biết rằng I₁ và I₂ ngược chiều nhau.

Hướng dẫn:

a) Cảm ứng từ do dòng điện I₁ gây ra tại điểm M cách dây đoạn 15 cm là:

b) Lực từ do dòng I₁ tác dụng lên 1m dây dòng I₂:

    + Vì hai dòng điện ngược chiều nên lực là lực đẩy.

Ví dụ 3: Ba dây dẫn thẳng dài mang dòng điện I₁, I₂, I₃ theo thứ tự đó, đặt song song cách đều nhau, khoảng cách giữa 2 dây là a = 4cm. Biết rằng chiều của I₁ và I₃ hướng vào, I₂ hướng ra mặt phẳng hình vẽ, cường độ dòng điện I₁ = 10A, I₂ = I₃ = 20A. Xác định $\overrightarrow{F}$ tác dụng lên 1 mét của dòng I₁.

Hướng dẫn:

    + Dòng I₁ sẽ chịu tác dụng của hai dòng điện I₂ và I₃.

    + Gọi F₂₁→, F₃₁→ lần lượt là lực do dòng điện I₂ và dòng điện I₃ tác dụng lên 1m dây của dòng điện I₁

    + Ta có:

    + Vì hai dòng điện I₁ và I₃ cùng chiều nên lực tương tác giữa chúng là lực hút. Còn hai dòng điện I₁ và I₂ ngược chiều nên lực tương tác giữa chúng là lực đẩy.

    + Lực tổng hợp tác dụng lên một đơn vị chiều dài của dây mang dòng điện I₁ là:

        $\overrightarrow{F}$ = F₃₁→ + F₂₁→

    + Vì F₃₁→ cùng phương ngược chiều với F₂₁→ nên: F = |F₃₁ - F₂₁| = 5.10^-4 N

    + Vậy lực $\overrightarrow{F}$ có phương vuông góc với sợi dây mang I₁ và có chiều hướng về bên trái (vì F₂₁ > F₃₁) như hình vẽ, có độ lớn F = 5.10^-4 N

Ví dụ 4: Hai dòng điện thẳng dài vô hạn đặt song song cách nhau 30 cm mang hai dòng điện cùng chiều I₁= 20A, I₂ = 40A. Xác định vị trí đặt dòng I₃ để lực từ tác dụng lên I₃ là bằng không.

Hướng dẫn:

Gọi F₁₃→, F₂₃→ lần lượt là lực do dòng I₁ và I₂ tác dụng lên dòng I₃

    + Ta có: F₁₃→ + F₂₃→ = 0 ⇒ F₁₃→ = - F₂₃→

    + Từ (2) suy ra: (4)

    + Vì hai dòng điện I₁ và I₃ cùng chiều nên từ (1) suy ra: dòng I₃ phải ở bên trong khoảng giữa hai dòng I₁ và I₃. Do đó ta có: r₂₃ + r ₁₃ = 30 (5)

    + Giải (4) và (5) ta có: r₁₃ = 10 cm và r₂₃ = 20 cm

    + Vậy để lực từ tác dụng lên dòng I₃ bằng 0 thì dòng I₃ phải đặt cách dòng I₁ đoạn 10 cm hay đặt cách dòng I₂ đoạn 20 cm (hình vẽ).

B. Bài tập

Bài 1: Hai dây dẫn thẳng dài, song song được đặt trong không khí. Cường độ trong hai dây bằng nhau và bằng I = 1 A. Lực từ tác dung lên mỗi đơn vị chiều dài của dây bằng 2.10^-5 N. Hỏi hai dây đó cách nhau bao nhiêu.

Lời giải:

Ta có:

Bài 2: Một dây dẫn dài vô hạn, có cường độ I₁ = 6A đặt tại điểm A.

a) Hãy tính độ lớn cảm ứng từ do dây dẫn trên gây ra tại điểm B nằm cách A đoạn 6 cm ?

b) Nếu tại B đặt một dây dẫn thứ 2 song song với dây thứ nhất. Cho dòng điện I₂ = 3A, chạy cùng chiều với dòng điện thứ nhất, hãy xác định lực từ do I₁ tác dụng lên mỗi mét dây dẫn của I₂, cho biết chúng đẩy hay hút nhau?

Lời giải:

a) Cảm ứng từ do dòng điện thẳng dài vô hạn gây ra tại B:

b) Vì hai dây dẫn có dòng điện cùng chiều nên lực tương tác giữa chúng là lực hút.

Độ lớn của lực tương tác:

Bài 3: Hai dây dẫn đặt cách nhau 2cm trong không khí, dòng điện trong 2 dây có cùng giá trị cường độ, lực tương tác từ giữa 2 dây là lực hút và có độ lớn F = 2,5.10^-2 N. Hai dòng điện trên cùng chiều hay ngược chiều ? Tìm cường độ dòng điện trong mỗi dây ?

Lời giải:

Vì lực tương tác là lực hút nên hai dòng điện cùng chiều

Ta có:

Bài 4: Hai dây dẫn dài vô hạn đặt cách nhau 4cm, cho 2 dòng điện chạy ngược chiều nhau trong 2 dây dẫn, 2 dòng điện có cùng cường độ I = 5A. Hãy cho biết:

a) Hai dây dẫn trên có tương tác lực từ với nhau không ? Nếu có thì chúng đẩy hay hút nhau ? Vẽ hình ?

b) Hãy tính lực từ tương tác trên mỗi mét chiều dài của mỗi sợi dây ?

Lời giải:

a) Vì hai dây dẫn đều mang dòng điện nên chúng sẽ tương tác với nhau bằng lực từ. Vì hai dòng điện ngược chiều nên chúng sẽ đẩy nhau:

b) Lực tương tác giữa hai dây dẫn:

Bài 5: Ba dòng điện cùng chiều cùng cường độ 10A chạy qua ba dây dẫn thẳng đặt đồng phẳng và dài vô hạn. Biết rằng khoảng cách giữa dây 1 và 2 là 10 cm dây 2 và 3 là 5cm và dây 1 và 3 là 15cm. Xác định lực từ do:

a) Dây 1 và dây 2 tác dụng lên dây 3

b) Dây 1 và dây 3 tác dụng lên dây 2

Lời giải:

a) Vì dòng điện I₁ và I₃ cùng chiều nên I₁ hút I₃ một lực :

Vì dòng điện I₂ và I₃ cùng chiều nên I₂ hút I₃ một lực:

Lực từ do dây 1 và dây 2 tác dụng lên dây 3: $\overrightarrow{F}$ = F₁₃→ + F₂₃→

Vì F₁₃→ ↑ ↑ F₂₃→ nên: F = F₁₃ + F₂₃ = 5,33.10^-4 (N)

b) Vì dòng điện I₁ và I₂ cùng chiều nên I₁ hút I₂ một lực:

Vì dòng điện I₃ và I₂ cùng chiều nên I₃ hút I₂ một lực:

Lực từ do dây 1 và dây 2 tác dụng lên dây 3: $\overrightarrow{F}$ = F₁₃→ + F₂₃→

Vì F₁₃→ ↑ ↓ F₂₃→ nên: F = F₃₂ - F₁₂ = 2.10^-4 (N)

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 11 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:

• Lý thuyết Lực từ
• Dạng 1: Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng
• Trắc nghiệm Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng
• Trắc nghiệm Lực từ tác dụng lên 2 dây dẫn song song
• Dạng 3: Lực từ tác dụng lên khung dây
• Trắc nghiệm Lực từ tác dụng lên khung dây
• 50 bài tập trắc nghiệm Lực từ có đáp án (phần 1)
• 50 bài tập trắc nghiệm Lực từ có đáp án (phần 2)

---

---

---