Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ lớp 12 (Chuyên đề dạy thêm Vật Lí 12)

Tài liệu Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ lớp 12 trong Chuyên đề dạy thêm Vật Lí 12 gồm các dạng bài tập từ cơ bản đến nâng cao với phương pháp giải chi tiết và bài tập tự luyện đa dạng giúp Giáo viên có thêm tài liệu giảng dạy Vật Lí 12.

Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ lớp 12 (Chuyên đề dạy thêm Vật Lí 12)

Xem thử

Chỉ từ 300k mua trọn bộ Chuyên đề dạy thêm Vật Lí 12 (sách mới) bản word có lời giải chi tiết:

• B1: gửi phí vào tk: 0711000255837 - NGUYEN THANH TUYEN - Ngân hàng Vietcombank (QR)
• B2: Nhắn tin tới Zalo VietJack Official - nhấn vào đây để thông báo và nhận giáo án

I. Tóm tắt lý thuyết

1. Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện

A. Thí nghiệm đo lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện

Dụng cụ:

- Khung dây dẫn (1)

- Nam châm (2)

- Lò xo (3)

- Giá treo (4)

- Dây dẫn được nối đến nguồn điện (5)

+ Phương án thí nghiệm:

- Tìm hiểu công dụng của từng dụng cụ đã cho.

- Thiết kế phương án thí nghiệm để tìm phương của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện bằng dụng cụ này.

+ Tiến hành:

- Lắp đặt các dụng cụ theo hình vẽ 2.1.

- Treo khung dây để mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ của nam châm; cạnh của khung dây nằm ngang trong vùng từ trường đều ở khoảng không gian giữa hai cực của nam châm.

- Cho dòng điện có cường độ I chạy qua khung dây treo theo chiều từ A đến B và quan sát hiện tượng xảy ra với khung dây.

- Đổi chiều dòng điện I chạy qua khung dây và quan sát hiên tượng.

+ Kết quả:

Khi có dòng điện chạy qua khung dây theo chiều từ A đến B, khung dây bị kéo thẳng xuống dưới, điều này cho thấy lực từ tác dụng lên dây AB có phương thẳng đứng, vuông góc với cả dòng điện AB và đường sức từ.

Khi bỏ qua trọng lực tác dụng lên dây dẫn và dây dẫn đạt trạng thái cân bằng, ta thấy lực từ cân bằng với lực đàn hồi của 2 lò xo. (hình 2.2)

Bảng giá trị: Với lò xo có độ cứng 100N/m, bỏ qua trọng lượng dây dẫn ta có:

Lần đo	Chiều dài lò xo (ban đầu)	Chiều dài lò xo (khi có dòng điện)	Độ giãn của lò xo (Δl)	Lực từ (F=2.Fđh =k.Δl)
1	7cm	7,3cm	0,3cm	0,6N
2	7cm	7,3cm	0,3cm	0,6N
3	7cm	7,2cm	0,2cm	0,4N
4	7cm	7,3cm	0,3cm	0,6N

B. Kết luận:

Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường là một đại lượng vecto có:

+ Phương: vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dòng điện và đường sức từ tại điểm khảo sát.

+ Chiều: Được xác định bằng quy tắc bàn tay trái.

“Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ đâm xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện, ngón cái choãi ra 90⁰ chỉ chiều lực từ tác dụng lên đoạn dây mang dòng điện.”

+ Độ lớn: $F=BIl\sin \alpha$

Trong đó: F lực từ (N);

I cường độ dòng điện (A); l chiều dài dây dẫn (m);

B cảm ứng từ (T); α : góc hợp bởi chiều của từ trường và chiều dòng điện (độ)

C. Lực từ tương tác giữa hai dòng điện thẳng

Bất kì dòng điện nào cũng có từ trường xung quanh nó, nếu hai dòng điện đặt gần nhau thì giữa chúng sẽ có lực từ tác dụng lẫn nhau, cụ thể:

+ Hai dòng điện ngược chiều thì đẩy nhau.

+ Hai dòng điện cùng chiều thì hút nhau.

2. Cảm ứng từ

A. Định nghĩa: Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường là đại lượng đặc trưng cho từ trường về mặt tác dụng lực từ tại điểm đó.

- Kí hiệu: $\overrightarrow{B}$

- Cảm ứng từ  là đại lượng vectơ có:

+ Gốc : tại vị trí khảo sát

+ Phương trùng với phương của kim nam châm nằm cân bằng tại điểm đang xét;

+ Chiều từ cực Nam sang cực Bắc của kim nam châm.

+ Có độ lớn: $B=\frac{F}{I.l.\sin \alpha }$

Trong đó: F lực từ (N);

I cường độ dòng điện (A); l chiều dài dây dẫn (m);

B cảm ứng từ (T); α: góc hợp bởi chiều của cảm ứng từ và chiều dòng điện (độ)

B. Đơn vị của cảm ứng từ:

Trong hệ SI, cảm ứng từ có đơn vị là tesla, kí hiệu T:

Cảm ứng từ có độ lớn bằng 1T khi dây dẫn mang dòng điện 1A đặt vuông góc trong từ trường đều chịu tác dụng bởi lực từ có độ lớn 1N trên 1m chiều dài của nó.

1T=1N.A^-1.m^-1 hoặc 1T=1kg.A^-1.s-²

3. Cảm ứng từ của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt

A. Cảm ứng từ của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài $B={2.10}^{-7}.\frac{I}{r}$ Trong đó : r là khoảng cách từ điểm đang xét đến dòng điện (m). Quy tắc nắm tay phải 1: Tay phải nắm lấy vòng dây sao cho ngón cái choãi ra là chiều dòng điện, khi đó các ngón tay  chỉ hướng theo chiều của đường sức từ.
B. Cảm ứng từ của dòng điện chạy trong dây dẫn hình tròn $B=2\pi {.10}^{-7}.\frac{I}{R}$ Trong đó: R là bán kính của dòng điện tròn (m) Nếu khung dây tròn tạo bởi N vòng dây sít nhau thì: $B=2\pi {.10}^{-7}.N\frac{I}{R}$ Quy tắc nắm tay phải 2: Tay phải nắm lấy vòng dây sao cho các ngón tay hướng theo chiều dòng điện, khi đó ngón cái choãi ra là chiều của đường sức từ.
C. Cảm ứng từ của dòng điện chạy trong ống dây $B=4\pi {.10}^{-7}.n.I=4\pi {.10}^{-7}.\frac{N}{l}.I$ Trong đó: n là mật độ ống dây (vòng/mét) N: số vòng của ống dây (vòng); l là chiều dài ống dây (m) - Chiều của đường sức từ được xác định theo quy tắc nắm tay phải 2.

4. Nguyên lí chồng chất từ trường

- Nếu tại một điểm M có nhiều vectơ cảm ứng từ thì cảm ứng từ tổng hợp tại M là:  $\overrightarrow{B_M}=\overrightarrow{B_1}+\overrightarrow{B_2}+\mathrm{...}$

VÍ DỤ MINH HỌA

Dạng 1: Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn

Câu 1: Một đoạn dây dẫn thẳng dài 1,5 m mang dòng điện 10 A, đặt vuông góc với đường sức từ một từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ 1,2 T. Nó chịu một lực từ tác dụng là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

vì dây dẫn dặt vuông góc với từ trường đều nên góc $\alpha ={90}^0$

$F=BIl.\sin \alpha =\mathrm{1,2.10.1,5.}\sin {90}^0=18N$

Câu 2: Đặt một đoạn dây dẫn thẳng dài 120 cm song song với đường sức từ của từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ 0,8 T. Dòng điện trong dây dẫn là 20 A thì lực từ có độ lớn là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

vì dây dẫn đặt song song với từ trường đều nên góc $\alpha =0^0$

$F=B.Il\sin \alpha =\mathrm{0,8.20.1,2.}\sin 0=0N$

Câu 3: Một dây dẫn có chiều dài l = 5m, được đặt trong từ trường đều có độ lớn B = 3.10^-2 T. Cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn có giá trị 6A. Hãy xác đinh độ lớn của lực từ tác dụng lên dây dẫn trong các trường hợp sau đây:

a) Dây dẫn đặt vuông góc với các đường sức từ.

b) Dây dẫn đặt song song với các đường sức từ.

c) Dây dẫn hợp với các đường sức từ một góc 45°.

Hướng dẫn:

a) Khi dây đặt vuông góc với các đường sức từ thì α = 90°

Lực từ tác dụng lên đoạn dây lúc này có độ lớn: F = B.I.l.sin 90° = 0,9 (N)

b) Khi dây đặt song song với các đường sức từ thì α = 0°

Lực từ tác dụng lên đoạn dây lúc này có độ lớn: F = B.I.l.sin 0° = 0

c) Khi dây đặt tạo với các đường sức từ thì α = 45°

Lực từ tác dụng lên đoạn dây lúc này có độ lớn: F = B.I.sin 45° = 0,64 (N)

................................

................................

................................

Xem thử

Xem thêm Chuyên đề dạy thêm Vật Lí lớp 12 các chủ đề hay khác:

• Chủ đề 1: Từ trường

• Chủ đề 3: Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ

• Chủ đề 4: Máy phát điện xoay chiều

• Chủ đề 5: Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ

• Chủ đề 6: Điện từ trường. Mô hình sóng điện từ

• Chủ đề 7: Bài tập về Từ trường

---