lực từ tác dụng lên đoạn dây

Đề tài Hướng dẫn thiết kế, chế tạo một số thí nghiệm dùng để dạy học phần từ trường trong chương trình vật lí phổ thông. 21 trang TRANG HA 4594 20 Download. Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đề tài Hướng dẫn thiết kế, xác định lực điện từ do từ trường đều tác dụng lên 1 đoạn dây dẫn có dòng điện Sơ đồ mô phỏng sự xuất hiện suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường và chiều của dòng điện cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường Danh mục: Vật lý 10 941 2 1/ Phương và chiều của lực từ Chương IV: Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện Khi có dòng điện chạy qua khung dây theo chiều D→C→B→A cân thăng bằng nghiêng về phía khung dây. Đổi chiều từ trường giữa hai cực của nam châm chữ U ta thấy cân thăng bằng lệch về phía các quả cân => chiều của lực từ đã thay đổi. VOV.VN - Sáng 14/10/2022, tại phường An Thới, thành phố Phú Quốc, tỉnh Kiên Giang, Tổng công ty Điện lực miền Nam (EVNSPC) tổ chức Lễ đóng điện vận hành cấp điện áp 110kV giai đoạn 1, Công trình Đường dây 220kV vượt biển Kiên Bình - Phú Quốc. Đây là công trình đường Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn có dòng điện chạy qua có hướng hợp với hướng của dòng điện góc α A. có độ lớn cực đại khi α = 0. B. có độ lớn cực đại khi α = π/2. C. có độ lớn không phụ thuộc góc α. D. có độ lớn dương khi α nhọn và âm khi α tù. Trả Lời Hỏi chi tiết Quảng cáo 1 câu trả lời 7142 Quang Minh 2 năm trước Đáp án B Xác định lực tác dụng lên hạt bụi. Giả thiết rằng q1 được phân bố đều trên sợi dây và sự có mặt của q2 không ảnh hưởng gì đến sự phân bố đó. 155 fGiải: Xét mặt Gaox là mặt trụ đáy tròn bán kính R0 có trục trùng với sợi dây, chiều cao h (h l) ở vùng giữa sợi dây và cách sợi dây một khoảng R0 l, ta có thể coi điện trường trên mặt trụ là đều. Trích dẫn từ: ngulau211 trong 09:11:37 PM Ngày 19 Tháng Một, 2012 Chứng minh: lực từ tác dụng lên một dây dẫn có dòng điện chạy qua nằm trong mặt phẳng vuông góc với từ trường đều không phụ thuộc vào hình dạng của đoạn dây Ứng dỤng vi ĐiỀu khiỂn arduino vÀ cẢm biẾn lỰc ĐỂ chẾ tẠo bỘ thÍ nghiỆm khẢo sÁt lỰc tỪ tÁc dỤng lÊn ĐoẠn dÂy dẪn thẲng cÓ dÒng ĐiỆn August 2020 pocfiroudan1983. Bài tập lực từ tác dụng lên khung dây thuộc vật lí lớp 11 chương Từ trường\[F= \]Trong đóF lực từ tác dụng lên một cạnh của khung dây NB cảm ứng từ TI cường độ dòng điện Al chiều dài một cạnh của khung từ \[\vec{F}=\vec{F_{1}}+\vec{F_{2}}+\vec{F_{3}}+…\]Lực từ tương tác giữa 2 dòng điện thẳng dài đặt song song\[F= của ngẫu lực từ$M = = BILd = BIS$trong đód khoảng cách giữa các lực tác dụng lên khung dây đặt vuông góc trong từ trườngd = AB = CDS = diện tích của khung dâyM momen của ngẫu lực từ tập lực từ tác dụng lên khung dây đặt trong từ trường đềuBài tập 1. Dòng điện I=5A chạy trong khung dây chữ nhật ABCD mặt phẳng khung dây đặt vuông góc trong từ trường đều có cảm ứng từ B=0,02T. Biết AB=15 cm; BC=25 cm Xác định các véc tơ lực từ do từ trường đều tác dụng lên các cạnh của khung dây. Hướng dẫnHướng dẫn giải Bài tập lực từ tác dụng lên khung dâyFAB=F$_{CD}$= N;F$_{BC}$=F$_{AD}$= N.[collapse]Bài tập 2. Dòng điện I=4A chạy trong khung dây chữ nhật ABCD mặt phẳng khung dây đặt song song với từ trường đều có cảm ứng từ B=0,04T. Biết AB=10 cm; BC=20 cm Xác định các véc tơ lực từ do từ trường đều tác dụng lên các cạnh của khung dây. Hướng dẫnHướng dẫn giải Bài tập lực từ tác dụng lên khung dâyFAB= F$_{DC}$ = }$= 0F$_{BC}$=F$_{AD}$= lực này tạo thành một ngẫu lực có tác dụng làm cho khung dây quay đến vị trí mà mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ.[collapse] Bài tập 3. Dòng điện I=5A chạy trong khung dây chữ nhật ABCD mặt phẳng khung dây đặt song song với từ trường đều hợp và với cạnh AD của khung dây góc 30o có cảm ứng từ B=0,02T. Biết AB=10 cm; BC=20 cm Xác định các véc tơ lực từ do từ trường đều tác dụng lên các cạnh của khung dây. Hướng dẫnHướng dẫn giải Bài tập lực từ tác dụng lên khung dâyFAB=F$_{CD}$= }$- α=8, N;F$_{BC}$=F$_{AD}$= N.[collapse]Bài tập 4. Dòng điện I=5A chạy trong khung dây tam giác ABC đặt khung dây vào trong từ trường đều B= T đường sức từ song song với cạnh AC. Biết AB=8 cm, AC=6 cm. Tính lực từ tác dụng lên các cạnh của khung dây. Hướng dẫnHướng dẫn giải Bài tập lực từ tác dụng lên khung dâyF$_{AC}$= \[\dfrac{{AB}}{{BC}}\] = N.[collapse]Bài tập 5. Xác định lực từ do từ trường của hai dòng điện chạy trong hai dây dẫn thẳng tác dụng lên cạnh BC của khung dây hình chữ nhật cùng nằm trong một mặt phẳng đặt trong không khí và có các dòng điện chạy qua như hình vẽ. Biết I1=15 A; I2=10 A; I3=4 A; a =15 cm; b=10 cm; AB=15 cm; BC=20 cm. Hướng dẫnB1= + AB}\]F1= + F2= N.[collapse] Bài tập 6. Xác định lực từ do từ trường của hai dòng điện chạy trong hai dây dẫn thẳng tác dụng lên cạnh BC của khung dây hình chữ nhật cùng nằm trong một mặt phẳng đặt trong không khí và có các dòng điện chạy qua như hình vẽ. Biết I1=12 A; I2=15 A; I3=4A; a=20 cm; b=10 cm; AB=10 cm; BC=20 cm. Hướng dẫnB1= \[\dfrac{I_{1}}{b}\]F1= \[\dfrac{I_{2}}{a+b}\]F2= – F2= N.[collapse]Bài tập 7. Khung dây hình vuông ABCD có cạnh a = 4cm dòng điện I2 = 20A đi qua, một dòng điện thẳng I1 = 15A nằm trong mặt phẳng ABCD cách AD một khoảng d = 2cm như hình vẽ. Tính lực từ tổng hợp do I1 tác dụng lên khung dây. Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên khung dây[collapse]Bài tập 8. Một khung dây hình chữ nhật ABCD đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = Cạnh AB của khung dài 3cm, cạnh BC dài 5cm. Dòng điện trong khung có cường độ 2A. Tính giá trị lớn nhất của momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung trong 2 trường hợpa/ Cạnh AB cua khung vuông góc còn cạch BC của khung song song với đường sức từb/ cạnh BC của khung vuông góc còn cạnh AB của khung song song với đường sức từ Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên khung dây[collapse]Bài tập 9. Khung dây hình chữ nhật kích thước AB = a = 10cm, BC = b = 5cm gồm có 20 vòng nối tiếp có thể quay quanh cạnh AB thẳng đứng. Khung dây có dòng I = 1A chạy qua và đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B nằm ngang và \[\vec{n}\],\[\vec{B}\]= 30o, B = 0,5T. Tính mômen lực từ đặt lên khung dây. Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên khung dây[collapse]Bài tập khung dây tròn bán kính 5cm gồm 75 vòng được đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ 0,25T. Mặt phẳng khung dây hợp với đường sức từ một góc 60o. Tính mômen của ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây. Cho biết mỗi vòng dây có cường độ dòng điện 8A chạy qua. Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên khung dây[collapse]Bài tập 11. Khung dây như hình vẽ có AB = CD = a = 10cm, AD = BC = b = 5cm, I2 =2A; I1 = 4A cách AB một khoảng d = 5cm. Tính lực từ tổng hợp do I1 tác dụng lên khung dây. Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên khung dây[collapse]Bài tập 12. Khung dây như hình vẽ, CD = a đặt trong từ trường Xác định lực từ tác dụng lên các cạnh của khung dâyb/ Tính momen của các lực từ tác dụng lên kung CDEG đối với trục đi qua tâm hình vuông và song song với cạnh DE. Sau đó tính momen của các lực từ đối với trục T’ bất kỳ song song với T. Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên khung dây[collapse]Bài tập dây có dạng hình tam giác đều ABC. Khung dây 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 là I. Xác định các lực từ tác dụng lên các cạnh của khung dây và momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung. Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên khung dây[collapse]Bài tập 14. Một khung dây hình chữ nhật cạnh AB = a; AD = b đặt gần một dây dẫn thẳng rất dài sao cho AD song song với dây dẫn và mặt phẳng của khung chứa dây dẫn. Cạnh AD cách dây dẫn một đoạn Tính lực từ tác dụng lên khung dâyb/ Tính công cần thực hiện để tịnh tiến chậm khung một đoạn a theo hướng AB Hướng dẫn[collapse] Vật lí lớp 11 bài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điện đặt trong từ trường đều thuộc chương trình vật lí lớp 11 chủ đề Từ trường, cảm ứng thức Tính lực từ tác dụng lên đoạn dây điện đặt trong từ trường đều$F = BI\ell.\sin\alpha$Trong đóF lực từ tác dụng lên đoạn dây điện N điểm đặt tại trung điểm của đoạn dây điệnI Cường độ dòng điện AB cảm ứng từ T$\ell$ chiều dài đoạn dây điện mα = $\vec{B},\vec{I}$Phương pháp giải Bài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điện đặt trong từ trường đềuBài tập 1 Một dây dẫn có chiều dài 10m đặt trong từ trường đều B= Cho dòng điện cường độ 10A chạy qua dây xác định lực từ tác dụng lên dây dẫn khi dây dẫn đặt vuông góc với \[\vec{B}\]b/ Nếu lực từ tác dụng có độ lớn bằng \[2,5\sqrt{3}\] N. Xác định góc giữa \[\vec{B}\] và chiều dòng điện. Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điệna/ F= F= =\[2,5\sqrt{3}\] => α=60o.[collapse]Bài tập 2 Dòng điện cường độ 10A chạy qua khung dây dẫn tam giác vuông MNP theo chiều MNPM như hình vẽ. Biết MN=30cm, NP=40cm. Từ trường đều B=0,01T vuông góc với mặt phẳng khung dây. Tính lực từ tác dụng lên các cạnh của khung dây, vẽ hình minh họa. Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điệnF$_{MN}$ = NP^{2}}\]F$_{MP}$ = tập 3 Treo dây MN = 5cm khối lượng 5g bằng hai dây không giãn khối lượng không đáng kể. Độ lớn cảm ứng từ 0,5T phương vuông góc với đoạn dây, chiều từ trên xuống như hình vẽ. Tính góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng khi đoạn dây MN nằm cân bằng biết cường độ dòng điện qua đoạn dây MN là 2A, lấy g=10m/s2. Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điệnF= P= α=\[\dfrac{F}{P}\] => α=45o[collapse]Bài tập 4 Dòng điện 6A chạy qua đoạn dây dẫn dài 5m đặt trong từ trường đều có B= Tính lực từ tác dụng lên dây dẫn trong các trường hợp saua/ Dây dẫn đặt vuông góc với các đường sức Dây dẫn đặt song song với các đường sức Dây dẫn hợp với các đường sức từ một góc 45o Hướng dẫna/ F= F= F= tập 5 Dòng điện 10A chạy qua khung dây tam giác vuông cân MNP theo chiều MNPM có MN=NP=10cm đặt trong từ trường đều. Cảm ứng từ B=10-2T song song với NP như hình vẽ. Tính lực từ tác dụng lên các cạnh của khung dây. Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điệnF$_{MN}$= tập 6 Hai thanh ray nằm ngang song song cách nhau 0,3cm. Một thanh kim loại đặt lên hay thanh ray. Cho dòng điện 50A chay qua thanh kim loạt đặt lên hay thanh ray. Biết hệ số ma sát giữa thanh kim loại và thanh ray là µ=0,2 và khối lượng thanh kim loại là 0,5kg. Tìm điều kiện về độ lớn của cảm ứng từ B có phương vuông góc với mặt phẳng hai thanh ray để thanh kim loại có thể chuyển động. Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điệnBài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điệnĐể thanh kim loại chuyển động lực từ phải lớn hơn lực ma sátF > F$_{ms}$ => > => B > 20/3 T[collapse]Bài tập 7 Một dây dẫn có dạng nửa đường tròn bán kính 20cm được đặt trong mặt phẳng vuông góc với cảm ứng từ của từ trường đều B=0,4T. Cho dòng điện I=5A đi qua đoạn dây. Tính lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn. Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điệnChia đoạn dây thành các phần tử nhỏ Δl$_{i}$ và Δl’$_{i}$ đối xứng nhau qua trục đối xứng của vòng dây bị tác dụng lên mỗi phần tử nhỏ đó làF$_{i}$= Δl$_{i}$F’$_{i}$= Δl’$_{i}$Phân tích \[\vec{F_{i}}\] và \[\vec{F’_{i}}\] lên các trục Ox và Oy ta cóF$_{ix}$= Δl$_{i }$sin αF’$_{ix}$= Δl’$_{i }$sin αF$_{iy}$= Δl$_{i }$cos α= Δl’$_{i }$cos α= từ tác dụng lên vòng dây \[\vec{F}\]=\[\sum\vec{F_{i}} \] + \[\sum\vec{F’_{i}} \]\[\vec{F}\]=\[\sum\vec{F_{ix}} \] + \[\sum\vec{F’_{ix}} \] + \[\sum\vec{F_{iy}} \] + \[\sum\vec{F’_{iy}} \]F=0 + \[\sum BI.\Delta x_{i}\] + \[\sum BI.\Delta x’_{i}\]= + tập 8. Một đoạn dây MN dài 6cm có dòng điện 5A đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ 0,5T. Lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn F = 7, Góc hợp bởi dây MN và đường cảm ứng từ là bao nhiêu? Hướng dẫnF = => α = 30o[collapse]Bài tập 9. Cho dòng điện I = 10A chay trong dây dẫn, đặt dây dẫn vuông góc với các đường cảm ứng từ có B = 5mT. Lực điện tác dụng lên dây dẫn là 0,01N. Xác định chiều dài của dây dẫn. Hướng dẫnB = 5mT = = => L = 0,2m[collapse]Bài tập 10. Giữa hai cực nam châm có \[\vec{B}\] nằm ngang, B = 0,01T người ta đặt một dây dẫn có chiều dài L nằm ngang vuông góc với B. Khối lượng một đơn vị chiều dài là d = 0,01kg/m. Tìm cường độ dòng điện I qua dây để dây nằm lơ lửng không rơi. Cho g = 10m/s2 Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điệnđể dây lơ lửng => F = P => = mg = => I = 10A[collapse]Bài tập 11. Treo đoạn dây dẫn MN có chiều dài L = 25cm, khối lượng một đơn vị chiều dài 0,04kg/m bằng hai dây mảnh nhẹ sao cho dẫy dẫn nằm ngang. Biết cảm ứng từ có chiều như hình vẽ, độ lớn B = Lấy g = 10m/s2a/ Xác định chiều và độ lớn của I để lực căng dây bằng 0b/ Cho I = 16A có chiều từ M đến N, tính lực căng mỗi dây. Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điệna/Để lực căng dây bằng 0 => F phải có chiều như hình vẽvận dụng quy tắc bàn tay trái => chiều của I từ N → MF = = P = mg = => I = 10Ab/Khi I có chiều từ M → N lực từ có chiều như hình vẽT = P + F = mg + = + BIL = 0,26NT1 = T2 = T/2 = 0,13N[collapse]Bài tập 12. Thanh kim loại CD chiều dài L = 20cm khối lượng m = 100g đặt vuông góc với 2 thanh ray song song nằm ngang và nối với nguồn điện như hình. Hệ thống đặt trong từ trường đều có B = 0,2T phương chiều như hình vẽ. Biết hệ số ma sát giữa CD và thanh ray là µ = 0,1. Bỏ qua điện trở của các thanh ray, điện trợ tại nơi tiếp xúc và dòng điện cảm ứng trong Biết thanh ray trượt sang trái với gia tốc a = 3m/s2. Xác định chiều và độ lớn của dòng điện qua nâng 2 đầu thanh AB của ray lên để hợp với mặt phẳng ngang góc 30o. Tìm hướng và gia tốc chuyển động của thanh bắt đầu trượt với vận tốc ban đầu bằng 0. Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điệnBài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điện[collapse]Bài tập 13. Hai thanh ray nằm ngang song song và cách nhau L = 10cm đặt trong từ trường đều \[\vec{B}\] thẳng đứng, B = 0,1T. Một thanh kim loại đặt trên ray vuông góc với ray. Nối ray với nguồn điện E = 12V, r = 1. điện trở của thanh kim loại và dây nối R = 5. Tìm lực từ tác dụng lên thanh km loại. Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điệnI = E/R + r = 2AF = = 0,02N[collapse]Bài tập 14. Một thanh dẫn điện khối lượng 5g được treo nằm ngang trên hai dây dẫn nhẹ thẳng đứng. Thanh đặt trong một từ trường đều, véc tơ cảm ứng từ thẳng đứng hướng xuống và có độ lớn B = 1T. Thanh có chiều dài l1 = 0,1m. Mắc vào các điểm giữ các dây dẫn một tụ điện C = 100µF được tích điện tới hiệu điện thế U = 100V. Cho tụ phóng điện. Coi rằng quá trình phóng điện xảy ra trong thời gian rất ngắn, thanh chưa kịp rời vị trí cân bằng mà chỉ nhận được theo phương ngang một động lượng p nào đó. Tính vận tốc của thanh khi rời khỏi vị trí cân bằng và góc lệch cực đại của dây khỏi vị trí cân bằng. Cho g = 10m/s2 Hướng dẫnBài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điệnBài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điện[collapse] giới thiệu đến các em học sinh lớp 11 bài viết Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 11. Nội dung bài viết Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng Dạng 1. Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng A. Phương pháp giải Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện đặt trong từ trường đều + Lực từ F có đặc điểm Điểm đặt tại trung điểm đoạn dòng điện Có phương vuông góc với I và B có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái Độ lớn F sin = α với α là góc tạo bới I và B Trong đó B là cảm ứng từ đơn vị là Tesla – T; I là cường độ dòng điện A là chiều dài của sơi dây m. Quy tắc bàn tay trái Lưu ý + Chiều của cảm ứng từ B bên ngoài nam châm là chiều vào Nam S ra Bắc N + Quy ước B F α I. Đặt bàn tay trái xòe rộng, sao cho lòng bàn tay hứng các đường sức từ, chiều từ cổ tay đến các ngón tay giữa chỉ chiều dòng điện, khi đó ngón cái choãi ra 900 chỉ chiều của lực từ 16. B. VÍ DỤ MẪU Ví dụ 1 Hãy áp dụng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều của một trong ba đại lượng F, B, I còn thiếu trong các hình vẽ sau đây Hướng dẫn giải Trước tiên ta phát biểu quy tắc bàn tay trái Quy tắc bàn tay trái Đặt bàn tay trái xòe rộng, sao cho lòng bàn tay hứng các đường sức từ, chiều từ cổ tay đến các ngón tay giữa chỉ chiều dòng điện, khi đó ngón cái choãi ra 900 chỉ chiều của lực từ. Ví dụ 2 Xác định chiều đường sức từ ghi tên cực của nam châm Hướng dẫn giải Áp dụng quy tắc bàn tay trái ta xác định được các cực và chiều của B như sau B I F Hình 1 Hình 2 B I F Hình 3 F I B Hình 2 B I F Hình 1 B I Hình 3 B I F I Hình 1 I F Hình 2 I F Hình 3 17 Ví dụ 3 Một dây dẫn có chiều dài 10 m được đặt trong từ trường đều có B = T. Cho dòng điện có cường độ 10 A chạy qua dây dẫn. a Xác định lực từ tác dụng lên dây dẫn khi dây dẫn đặt vuông góc với B b Nếu lực từ tác dụng có độ lớn bằng 2,5 3 N. Hãy xác định góc giữa B và chiều dòng điện ? Hướng dẫn giải a Lực từ F có đặc điểm + Điểm đặt tại trung điểm đoạn dây mang dòng điện + Có phương vuông góc với I và B có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái + Độ lớn 90 5 N N S F I. Hình 1 B Theo quy tắc bàn tay trái thì vecto cảm ứng từ có phương thẳng đứng và chiều từ trên xuống. đường sức của vecto cảm ứng từ có chiều vào Nam, ra Bắc nên cực trên của nam châm là Bắc N và cực dưới là Nam S như hình 1. Ra Bắc Vào Nam B N S I F Hình 2 Ra Bắc Vào Nam B Theo quy tắc bàn tay trái thì vecto cảm ứng từ theo phương ngang và chiều từ trái sang phải. Đường sức của vecto cảm ứng từ có chiều vào Nam, ra Bắc nên cực bên trái của nam châm là Bắc N và cực bên phải là Nam S như hình 2. I F Hình 3 B Theo quy tắc bàn tay trái thì vecto cảm ứng từ có phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ và chiều hướng từ trong ra ngoài như hình 3. 18 M N I B P T T F b Ta có 0 2 F 2,5 3 3 F sin sin 60 Ví dụ 4 Cho đoạn dây MN có khối lượng m, mang dòng điện I có chiều như hình, được đặt vào trong từ trường đều có vectơ B như hình vẽ. Biểu diễn các lực tác dụng lên đoạn dây MN bỏ qua khối lượng dây treo. Hướng dẫn giải + Các lực tác dụng lên đoạn dây MN gồm Trọng lực P đặt tại trọng tâm chính giữa thanh, có chiều hướng xuống; Lực căng dây T đặt vào điểm tiếp xúc của sợi dây và thanh, chiều hướng lên; Lực từ F áp dụng quy tắc bàn tay trái xác định được F có phương thẳng đứng, chiều hướng lên như hình. + Các lực được biểu diễn như hình. Ví dụ 5 Treo đoạn dây dẫn có chiều dài 5 cm, khối lượng m = 5g bằng hai dây mảnh, nhẹ sao cho dây dẫn nằm ngang. Biết cảm ứng từ của từ trường hướng thẳng đứng xuống dưới, có độ lớn B = 0,5 T và dòng điện đi qua dây dẫn là I = 2A. Nếu lấy g = 10 m/s2 thì góc lệch α của dây treo so với phương thẳng đứng là bao nhiêu. Hướng dẫn giải + Các lực tác dụng lên thanh MN gồm Trọng lực P có phương thẳng đứng, hướng xuống. Lực căng dây dây T Lực từ F dùng quy tắc bàn tay trái xác định chiều của F + Các lực được biểu diễn như hình I B M N T1 T2 F P + Điều kiện cân bằng TFP0 TR0 ⇒ β = α + Từ hình ta có F BI sin 90 P mg 0,005 45 45. Ví dụ 6 Treo đoạn dây dẫn MN có chiều dài l = 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 = 10 m/s2 a Xác định chiều và độ lớn của I để lực căng dây bằng 0. b Cho I = 16A có chiều từ M đến N. Tính lực căng mỗi dây ? Hướng dẫn giải a Lực căng dây bằng 0 nghĩa là dây nằm lơ lững ⇒ PF0 F P + 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 ta cũng có mg F P sin 90 mg I B. sin 90 + Mật độ khối lượng của sợi dây m d + Vậy I 10 A Bsin 90 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 T P F mg BI + Mật độ khối lượng của sợi dây m d + Vậy mg T BI BI 0,26 N + Vì có hai sợi dây nên lực căng mỗi sợi là 1 2 T. Ví dụ 7 Một dây dẫn được gập thành khung dây dạng tam giác vuông MNP hình vẽ. Biết MN = 30 cm, NP = 40 cm. Đặt khung dây vào từ trường đều B = 0,01 T B có phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, có chiều từ ngoài vào trong như hình. Cho dòng điện I = 10A vào khung có chiều MNPM. Lực từ tác dụng vào các cạnh của khung dây là bao nhiêu. Hướng dẫn giải Vì B vuông góc với mặt phẳng MNP nên B vuông góc với tất cả các cạnh của tam giác MNP. + Lực từ tác dụng lên đoạn MN Có điểm đặt tại trung điểm của MN Có phương vuông góc với MN, chiều hướng sang phải như hình Có độ lớn 0 F sin 90 0, 0,03 N MN + Lực từ tác dụng lên đoạn NP Có điểm đặt tại trung điểm của NP Có phương vuông góc với NP, chiều hướng lên như hình Có độ lớn 0 F sin 90 0, + Lực từ tác dụng lên đoạn PM Có điểm đặt tại trung điểm của PM Có phương vuông góc với PM, chiều như hình Có độ lớn 0 F sin 90 PM. C. BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1. Hãy áp dụng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều của một trong ba đại lượng F, B, I còn thiếu trong các hình vẽ sau đây Bài 2. Xác định chiều đường sức từ ghi tên cực của nam châm Bài 3. Một dây dẫn có chiều dài l = 5m, được đặt trong từ trường đều có độ lớn B = 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 450 Bài 4. Một đoạn dây thẳng MN dài 6 cm, có dòng điện 5A, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,5 T. Lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn F = 7, N. Góc hợp bởi dây MN và đường cảm ứng từ là bao nhiêu ? Bài 5. Một dây dẫn mang dòng điện I = 5A, có chiều dài 1m, được đặt vuông góc với cảm ứng từ B = T. Hãy xác định lực từ tác dụng lên dây dẫn ? Bài 6. 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 tác dụng lên dây dẫn là 0,01N, hãy xác định chiều dài của dây dẫn nói trên? Bài 7. Người ta dùng một dây dẫn có chiều dài 2m đặt vào từ trường đều có B = 10-2 T, dây dẫn được đặt vuông góc với các đường sức, lực từ tác dụng lên dây dẫn là 1N, hãy xác định cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn. F I Hình 2 F I Hình 3 I F Hình 4 B F I Hình 5 Hình 6 F B I I B Hình 1 F I Hình 2 I F Hình 1 I F Hình 3 22 Bài 8. Một đoạn dây dẫn dài 5cm đặt trong từ trường đều và vuông góc với vecto cảm ứng từ. Dòng điện chạy qua dây có cường độ 0,75A. Lực từ tác dụng lên dây có giá trị N. Hãy xác định cảm ứng từ của từ trường. Bài 9. Một dây dẫn thẳng MN chiều dài l, khối lượng của một đơn vị dài của dây là D = 0,04kg/m. Dây được treo bằng hai dây dẫn nhẹ thẳng đứng và đặt trong từ trường đều có B vuông góc với mặt phẳng chứa MN và dây treo, B = 0,04T. Cho dòng điện I qua dây. a Định chiều và độ lớn của I để lực căng của các dây treo bằng không. b Cho MN = 25cm, I = 16A có chiều từ N đến M. Tính lực căng của mỗi dây. Bài 10. Giữa hai cực nam châm có cảm ứng từ B nằm ngang, B = 0,01T 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 g = 10 m/s2 Bài 11. Hai thanh ray nằm ngang, song song và cách nhau đoạn l = 0,3 cm, một thanh kim loại đặt lên hai thanh ray. Cho dòng điện I = 50A chạy qua thanh kim loại với thanh ray. Biết hệ số ma sát giữa thanh kim loại với thanh ray là µ = 0,2 và khối lượng thanh kim loại m = 0,5kg. 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. Bài 12. Một dây dẫn được gập thành khung dây dạng tam giác vuông cân MNP. MN = NP = 10 cm. Đặt khung dây vào từ trường B = 10-2 T có chiều như hình vẽ. Cho dòng điện I = 10A vào khung có chiều MNPM. Lực từ tác dụng vào các cạnh của khung dây là bao nhiêu ? Bài 13. Xác định lực từ tác dụng lên các cạnh của khung hình vẽ. Biết chiều của vectơ cảm ứng từ B và chiều dòng điện được cho như mỗi hình vẽ. D. HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VẬN DỤNG.