Công thức Lực từ tác dụng lên đoạn dây điện trong từ trường vật lí lớp 11 chủ đề từ trường, cảm ứng từ chỉ áp dụng được cho đoạn dây điện đặt trong từ trường đều.
Thí nghiệm mô phỏng lực từ tác dụng liên đoạn dây điện đặt trong từ trường đều
Công thức lực từ tác dụng lên đoạn dây điện đặt trong từ trường đều
$F = BI\ell.\sin\alpha$
Trong đó:
- F: lực từ tác dụng lên đoạn dây điện (N): điểm đặt tại trung điểm của đoạn dây điện
- I: Cường độ dòng điện (A)
- B: cảm ứng từ (T)
- $\ell$: chiều dài đoạn dây điện (m)
- α = $(\vec{B},\vec{I})$
Công thức tính lực từ nằm trong chương trình vật lí lớp 11 chủ đề từ trường
Cách xác định lực từ
- Điểm đặt: đặt vào trung điểm của đoạn dây điện
- Phương chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái 1
Hình ảnh quy tắc bàn tay trái 1
Lưu ý: các véc tơ $\vec{F}; \vec{B}; \vec{I}$ hợp với nhau tạo ra quy tắc tam diện thuận (cái này có trước) đây là vấn đề thuộc về tự nhiên sinh ra nó đã thế, để tiện sử dụng và gần gũi người ta mới nghĩ ra quy tắc tay trái 1 (cái này có sau) để xác định chiều của các véc tơ $\vec{F}; \vec{B}; \vec{I}$ vì vậy không nên hiểu theo ý nghĩa ngược lại là $\vec{F}; \vec{B}; \vec{I}$ tuân theo quy tắc tay trái 1 (coi quy tắc có trước).
Bài tập áp dụng công thức lực từ tác dụng lên đoạn dây điện trong từ trường đều
Bài tập 1: Một dây dẫn có chiều dài 10m đặt trong từ trường đều B=5.10-2T. Cho dòng điện cường độ 10A chạy qua dây dẫn.
a/ 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.
Bài tập áp dụng công thức lực từ tác dụng lên đoạn dây điện
a/ F=B.I.l.sin90o=5N
b/ F=B.I.l.sinα =\[2,5\sqrt{3}\] => α=60o.
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.
Bài tập áp dụng công thức lực từ tác dụng lên đoạn dây điện
F$_{MN}$ =B.I.MN.sin90o=0,03N
F$_{NP}$=B.I.NP.sin90o=0,04N
MP=\[\sqrt{MN^{2}+ NP^{2}}\]
F$_{MP}$ = B.I.MP.sin90o=0,05N
Bài 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.
Bài tập áp dụng công thức lực từ tác dụng lên đoạn dây điện
F=BI.MN.sin90o; P=m.g
tan α=\[\dfrac{F}{P}\] => α=45o
Bài tập 4: Dòng điện 6A chạy qua đoạn dây dẫn dài 5m đặt trong từ trường đều có B=3.10-2T. Tính lực từ tác dụng lên dây dẫn trong các trường hợp sau:
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 45o
Bài tập áp dụng công thức lực từ tác dụng lên đoạn dây điện
a/ F=B.I.l.sin90o=0,9N
b/ F=B.I.l.sin0o=0
c/ F=B.I.l.sin45o=0,64N