Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 11 bài viết Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 11.

Nội dung bài viết Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường:
DẠNG 1. LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN ĐOẠN DÂY DẪN MANG DÒNG ĐIỆN ĐẶT TRONG TỪ TRƯỜNG 1. Phương pháp chung – Xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây. – Xác định các lực khác tác dụng lên đoạn dây. – Áp dụng định luật II Newton. 2. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Đoạn dây dẫn chiều dài có dòng điện I chạy qua đặt trong từ trường đều B. Cho biết Tìm hướng và độ lớn của B hợp với I góc 30° độ lớn bất kì. Lời giải Đoạn dây dẫn chiều dài có dòng điện I chạy qua đặt trong từ trường đều B, ta có Lực từ tác dụng lên đoạn dây là Đáp án A. Cường độ dòng điện là Cảm ứng từ có độ lớn là hướng dọc theo dây, độ lớn bất kì. Đáp án D.
Ví dụ 2: Một đoạn dây dẫn thẳng MN dài 6 (cm) có dòng điện I = 5 (A) đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,5 (T). Lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn F (N). Tính góc α hợp bởi dây MN và đường cảm ứng từ? Lời giải Góc α hợp bởi dây MN và đường cảm ứng từ là Đáp án A.Ví dụ 3: Một đoạn dây dẫn dài 20 cm, có dòng điện 0,5 A chạy qua đặt trong từ trường đều có B = 0,02T. Biết đường sức từ vuông góc với dây dẫn và đều nằm trong mặt phẳng ngang. Lực từ tác dụng lên dây có độ lớn và phương như thế nào? A. F có phương thẳng đứng, có độ lớn 3N. B. F có phương thẳng đứng, có độ lớn 3N. C. F có phương nằm ngang, có độ lớn 3N. D. F có phương nằm ngang, có độ lớn 4N. Lời giải Lực từ tác dụng lên dây F có phương thẳng đứng. Đáp án A.
Ví dụ 4: Một khung dây cường độ 0,5 A hình vuông cạnh a = 20 cm. Từ trường có độ lớn 0,15 T có phương vuông góc với mặt phẳng khung dây, có chiều từ ngoài vào trong. Vẽ hình, xác định lực và độ lớn của các lực từ tác dụng lên các cạnh A. lực từ qua các cạnh đều bằng nhau và bằng 0,015 N. B. lực từ qua các cạnh đều bằng nhau và bằng 0,025 N. C. lực từ qua các cạnh đều bằng nhau và bằng 0,03 N. D. lực từ qua các cạnh đều bằng nhau và bằng 0,045 N. Lời giải + Vì khung dây là hình vuông và từ trường có phương vuông góc với mặt phẳng khung dây nên lực từ qua các cạnh đều bằng nhau Đáp án A. Ví dụ 5: Một dây dẫn MN có chiều dài khối lượng của một đơn vị dài của dây là D = 0,04 kg m. Dây được treo bằng hai dây dẫn nhẹ thẳng đứng và đặt trong từ trường đều có B = 0,04 T. Cho dòng điện I qua dây. a) Xác định chiều và độ lớn của I để lực căng của các dây treo bằng 0. A. Cường độ dòng điện I phải có hướng từ N đến M, độ lớn I = 10 A. B. Cường độ dòng điện I phải có hướng từ M đến N, độ lớn I = 10 A. C. Cường độ dòng điện I phải có hướng từ N đến M, độ lớn I = 1 A. D. Cường độ dòng điện I phải có hướng từ M đến N, độ lớn I = 1 A. b) Cho MN 25 cm có chiều từ N đến M. Tính lực căng của mỗi dây.
Lời giải a) + Để lực căng dây treo bằng không thì trọng lực và lực từ lên dây dẫn thẳng MN phải bằng nhau và lực từ phải hướng lên trên, theo quy tắc bàn tay trái thì cường độ dòng điện I phải có hướng từ M đến N. Đáp án B. b) + Lực từ tác dụng lên MN: F BI 0,16 α N. + Vì chiều dòng điện từ N đến M nên theo quy tắc bàn tay trái thì lực F sẽ hướng xuống và cùng chiều với P + Khi MN nằm cân bằng thì: F chiếu lên phương của trọng lực P ta được N Đáp án C. Ví dụ 6: Đoạn dây dẫn MN có chiều dài l = 20 cm, khối lượng m = 10 g được treo nằm ngang bằng hai dây mảnh AM, BN. Thanh MN đặt trong từ trường đều B thẳng đứng hướng lên với B = 0,5 T. Khi cho dòng điện I chạy qua, đoạn dây MN dịch chuyển đến vị trí cân bằng mới, lúc đó hai dây treo AM, BN hợp với phương đứng một góc α = 30. Xác định I và lực căng dây treo. Lấy g. A. Cường độ dòng điện I = A, lực căng dây 3 30 T = N. B. Cường độ dòng điện 2 3 I = A, lực căng dây 3 15 T = N. C. Cường độ dòng điện 1 3 I = A, lực căng dây 3 15 T = N. D. Cường độ dòng điện 2 3 I = A, lực căng dây 3 30 T = N.
Lời giải + Các lực tác dụng lên đoạn dây MN, PF và lực căng dây T + Theo quy tắc bàn tay trái ta được F có hướng sang ngang và vuông góc với trọng lực P + Đoạn dây MN nằm cân bằng nên PF T + Hơn nữa khi xét mặt cắt ngang của đoạn dây thì tan α Đáp án A. Ví dụ 7: Giữa hai cực của một nam châm hình móng ngựa có một điện trường đều. B thẳng đứng, B = 0,5 T. Người ta treo một dây dẫn thẳng chiều dài 5 cm, khối lượng 5 g nằm ngang trong từ trường bằng hai dây dẫn mảnh nhẹ. Tìm góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng khi cho dòng điện I = 2 A chạy qua dây. Cho g = 10 2 m s. Lời giải + Theo quy tắc bàn tay trái ta được F có hướng sang ngang và vuông góc với trọng lực P + Góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng là do hợp lực của P và F gây ra Đáp án C. Ví dụ 8: Một dây dẫn được uốn gập thành một khung dây có dạng tam giác vuông AMN như hình, đặt khung dây vào từ trường đều B như hình. Coi khung dây nằm cố định trong mặt phẳng hình vẽ. Xác định vectơ lực từ tác dụng lên các cạnh tam giác. Cho AM = 8 cm, AN = 6 cm. Lời giải + Lực từ tác dụng lên cạnh NA bằng 0 vì NA B + Lực từ tác dụng lên cạnh AM có điểm đặt tại trung điểm AM và theo quy tắc bàn tay trái nó có hướng từ ngoài vào trong và có độ lớn: + Lực từ tác dụng lên cạnh MN có điểm đặt tại trung điểm MN và theo quy tắc bàn tay trái nó có hướng từ trong ra ngoài và có độ lớn: Đáp án A.