Giải Vật Lý 11 Bài 20. Lực từ - Cảm ứng từ

  • Bài 20. Lực từ - Cảm ứng từ trang 1
  • Bài 20. Lực từ - Cảm ứng từ trang 2
  • Bài 20. Lực từ - Cảm ứng từ trang 3
§20. Lực TỪ - CẢM ỨNG TỪ
KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG
Từ trường đều
Là từ trường mà đặc tính của nó giông nhau tại mọi điểm, các đường sức từ 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
Có độ lớn băng: B = £-
IZ
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)
l: 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
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 quy tắc bàn tay trái.
Có độ lớn F = I/Bsina, với a là góc hợp bởi B và l .
B. CÂU HỎI VẬN DỤNG
Cl. Treo một đoạn dây dẫn MN trong một từ trường đều có véctơ cảm ứng từ B hướng thẳng đứng lên trên bằng hai sợi dây mảnh ở hai đầu. Cho dòng điện chạy qua dây dẫn thì góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng là a.	/////////////
Chứng minh rằng lực từ F thỏa mãn F = mg.tana
Hướng dẫn
Khi cân bằng: F + mg = -T với T là lực căng tổng cộng của 2 dây, F là lực từ, p = mg là trọng lực.
Hình 20.1
Kết quả phương của F + mg thẳng hàng với dây treo.
Gọi a là góc lệch giữa dây treo và phương thẳng đứng, ta có:
F	_
	= tan a => F = mg. tan a (đpcm)
mg
C2. Nghiệm lại nhận xét: hướng của dòng điện, từ trường và của lực từ tạo thành một tam diện thuận.
Hướng dẫn
Áp dụng quy tắc bàn tay trái đối với dòng điện, từ trường và lực từ thì ta có hướng của dòng điện, từ trường và lực từ sẽ tạo thành một tam diện 'thuận.
c. CÂU HỎI - BÀI TẬP
Phát biểu các định nghĩa:
Từ trường đều. b) Lực điện từ. c) Cảm ứng từ.
Hưởng dẫn
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 điện từ là lực do từ trường tác dụng lên nam châm hay tác dụng lên dây dẫn có dòng điện đặt trong từ trường đó.
Với một dây dẫn đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B thì lực từ F có điểm đặt tại trung điểm của dây dẫn, có phương vuông góc với dây dẫn và cảm ứng từ B , có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái và có độ lớn:
F - IZBsina, trong đó a là góc tạo bởi B và l
Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực.
Một đoạn dòng điện chiều lài ỉ, trong đó có dòng điện cường độ I, khi đặt trong từ trường thì có lực từ F tác dụng lên nó.
Thương sô ỹy được định nghĩa là cảm ứng từ.
Phát biểu định nghĩa đơn vị tesla.
Hướng dẫn
Một tesle là cảm ứng từ của một từ trường đều sao cho khi đặt một dây dẫn dài Im vào từ trường đó và vuông góc với các đường sức từ, nếu dòng điện qua dây dẫn có cường độ 1A thì lực từ tác dụng lên dây dẫn là IN.
So sánh lực điện và lực điện từ.
Hướng dẫn
Lực điện là lực do điện trường tác dụng lên điện tích đặt trong nó, còn lực từ là lực do từ trường tác dụng lên nam châm hay dòng điện đặt trong nó.
Biểu thức:
Lực điện F = qE (với q là điện tích còn E là cường độ điện trường).
Lực từ: F = IZBsina (trong đó a là góc tạo bởi B và l, I là cường độ dòng điện, l là chiều dài dây dẫn và B là độ lớn của cảm ứng từ).
Phát biểu nào dưới đây là sai?
Lực điện từ tác dụng lên phần tử dòng điện:
vuông góc với phần tử dòng điện
cùng hướng với từ trường
c. tỉ lệ với cường độ dòng điện
D. tỉ lệ với cảm ứng từ.
Hưởng dẫn
Phát biểu B sai.
Phát biểu nào dưới đây là đúng?
Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường:
vuông góc với đường sức từ.
nằm theo hướng của đường sức từ.
c. nằm theo hướng của lực điện từ.
D. không có hướng xác định.
Hướng dẫn
Phát biểu B đúng.
Phần tử dòng điện I z nằm trong từ trường đều có các đường sức từ thẳng đứng. Phải đặt 11 như thế nào để cho lực điện từ:
nằm ngang?
bằng không?
Hướng dẫn
Phải đặt 11 theo phương không song song với các đường sức từ
Phải đặt I / theo phương song song với các đường sức từ.
Phần tử dòng điện I z được treo nằm ngang trong một từ trường đều. Hướng và độ lớn của cảm ứng từ B phải như thế nào để lực điện từ cân bằng với trọng lực mg của phần tử dòng điện?
Hướng dẫn
Để lực điện từ cân bằng với trọng lực mg của phần tử dòng điện thì hướng của cảm ứng từ B phải theo phương nằm ngang, khi đó lực từ tác dụng lên đoạn dây hướng thẳng đứng lên trên
Độ lớn của cảm ứng từ B là: f = IZBsina = mg.