Giải bài tập Vật lý 11 Bài 20: Lực từ. Cảm ứng từ

§20. Lực TỪ - CẢM ỨNG TỪ A/ KlỂN THỨC Cơ BẢN
Từ trường đều:
Là từ trường mà đặc tính củà nó giông nhau tại mọi điểm, các đường sức là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau.
Từ trường đều có thể được tạo thành giữa 2 cực của một nam châm hình chữ u.
Vectơ cảm ứng từ B :
Vectơ cảm ứng từ B tại một điểm:
Có hướng trùng với hướng từ trường tại điểm đó
F
Có độ lớn bằng: B = —
I/
Với F là độ lớn của lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện có độ dài l, cường độ I, đặt vuông góc với hướng của từ trường tại điểm đó.
F: đơn vị là Niutơn (N)
I: đơn vị là Ampe (A) í. đơn vị là mét (m)
Đơn vị của cảm ứng từ là Tesla (T).
Lực từ:
Một phần tử dòng điện 11 khi đặt trong từ trường đều, cảm ứng từ là B , sẽ chịu tác dụng của lực từ F .
Có điểm đặt tại trung điểm của l
Có phương vuông góc với l và B .
Có chiều tuân theo qui tắc bàn tay trái
Có độ lớn: F = I/Bsina, với a là góc hợp bởi B và l
B/ CÂU HỎI TRONG BÀI HỌC
Cp Hãy thiết lập hệ thức F = mgtana
C2. Nghiệm lại nhận xét: Hướng cùa dòng điện, từ trường và lực từ tạo thành một tam diện thuận.
nướng dẩn giải
Cp Trên hình vẽ 20.1, xét tam giác vuông AIMN ta có: F F
tana = — = 	
p mg
=> F - mg.tana
c2. Trên hình 20.2 Theo qui tắc bàn tay trái ta nhận thấy	, B và F
hợp thành một tam diện thuận.
c/ CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SAU BÀI HỌC
Phát biểu các định nghĩa:
Từ trường đểu;
Lực từ;
Cảm ứng từ.
Phát biểu định nghĩa đơn vị tesla.
So sánh lực điện và lực từ.
Phát biểu nào dưới đâỹ là sai?
B. Cùng hướng với từ trường. D. Tỉ lệ với cảm ứng từ.
B. năm theo hướng cúa đường sức từ.
D. không có hướng xác định.
đều có các đường sức từ thăng đứng. Phải đặt IZ
b) bàng không?
Lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện: A. Vuông góc với phần tử dòng điện, c. Tỉ lệ vởi cường độ dòng điện.
Phát biểu nầo dưới đây là đúng?
Cám ứng từ tại một điếm trong từ trường: A. vuông góc với đường sức từ. c. nằm theo hướng cúa lực từ.
Phần tử dòng điện I ĩ nằm trong từ trường như thê nào đế’ cho lực từ
a) nằm ngang?
Phần tử dòng điện 11 được treo nằm ngang trong một từ trường đều. Hướng và độ lớn của câm ứng từ B phải như thế nào đê’ lực từ cân bằng với trọng lực m g cùa phần tử dòng điện?
Hướng dẩn giải
Định nghĩa: Từ trường đều, lực từ, cảm ứng từ: Xem SGK.
Định nghĩa đơn vị Tesla
Tesla là lực từ 1 Niutơn tác dụng lên một mét dây dẫn mang dòng điện 1 ampe đặt vuông góc với đường sức từ trong từ trường đều.
So sánh lực điện và lực từ
- Lực điện F tác dụng lên điện tích q đặt trong điện trường đều E
Có điểm đặt trên điện tích q
Có phương cùng phương với E
Có chiều cùng chiều với E nếu q > 0, ngược chiều với E nếu q < 0
Có độ lớn: F = q.E
- Lực từ F tác dụng lên phần tử dòng điện 11 , đặt trong từ trường đều B
Có điểm đặt tại trung điểm của l •. Có phươiig vuông góc với l và B
Có chiều tuân theo qui tắc bàn tay trái
Có độ lớn: F = Bl/sina
a là góc hợp với B và I
B. Lực từ vuông góc với B và
B. Cảm ứng từ B tại một điểm trong từ trường cùng hướng với đường sức
từ tại điếm đó.
a) Phải đặt 11 vuông góc với mặt	B
phăng hình vẽ như hình 20.3a, hoặc như hình 20.3b b) Phải đặt 11 song song với B như
hình 20.4
Hình 20.3a.
Hình 20.3b.
Hình 20.4
Cảm ứng từ B hướng vuông góc với mặt phẳng hình vẽ như hình 20.5a
Hoặc B nằm trong mặt phẳng ngang, B hợp với 11 một góc a như hình 20.5b Độ lớn: B =
I/sina I/sina
ỉl
P = mg Hình 20.5a