Giải vật lí 11 bài 20: Lực từ Cảm ứng từ
CHỦ ĐỀ 1. CÂN BẰNG HÓA HỌC
CHỦ ĐỀ 2. NITROGEN VÀ SULFUR
CHỦ ĐỀ 3. ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ
CHỦ ĐỀ 4. HYDROCARBON
CHỦ ĐỀ 5. DẪN XUẤT HALOGEN - ALCOHOL - PHENOL
CHỦ ĐỀ 6. HỢP CHẤT CARBONYL - CARBOXYLIC ACID
CHỦ ĐỀ 1. CÂN BẰNG HÓA HỌC
CHỦ ĐỀ 2. NITROGEN VÀ SULFUR
CHỦ ĐỀ 3. ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ
CHỦ ĐỀ 4. HYDROCARBON
CHỦ ĐỀ 5. DẪN XUẤT HALOGEN - ALCOHOL - PHENOL
CHỦ ĐỀ 6. HỢP CHẤT CARBONYL - CARBOXYLIC ACID
[toc:ul]
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. Lực từ
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 từ do từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẫn có dòng điện
Đặt một dây dẫn có chiều dài M1M2 = l mang dòng điện vuông góc với đường sức từ của một từ trường đều. Dòng điện có chiều từ M1 đến M2.
Khi chưa có dòng điện, dây dẫn ở vị trí x.
Khi có dòng điện chạy qua, do tương tác từ, dây dẫn lệch sang vị trí x’ như hình vẽ.
Lực tác dụng lên dây dẫn đặt trong từ trường khi có dòng điện chạy qua là lực từ, có phương vuông góc với đường sức từ của từ trường đều, có độ lớn: $F = m.g.\tan \alpha $.
Chú ý: Hướng của dòng điện ($\overrightarrow{M_{1}M_{2}}$), hướng của lực từ ($\overrightarrow{F}$), hướng của từ trường ($\overrightarrow{B}$) tạo thành một tam diện thuận.
2. Cảm ứng từ
Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho tác dụng từ của từ trường tại vị trí đang xét, được xác định bằng thương số giữa lực từ F tại điểm khảo sát với tích của cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn và chiều dài dây dẫn.
$B = \frac{F}{I.l}$.
Đơn vị: tesla (T); 1 T = 1 N/(A.m).
Cảm ứng từ của một dòng điện chạy trong một dây dẫn có hình dạng bất kì:
Tỉ lệ với cường độ dòng điện I gay ra từ trường;
Phụ thuộc dạng hình học của dây dẫn;
Phụ thuộc vào vị trí điểm M đang xét so với dây dẫn;
Phụ thuộc vào môi trường xung quanh.
Vecto cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ tại một điểm:
Có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó,
Có độ lớn: $B = \frac{F}{I.l}$.
Mối liên hệ giữa lực từ $\overrightarrow{F}$ và cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$: Lực từ $\overrightarrow{F}$ có điểm đặt tại trung điểm của M1M2, có phương vuông góc với $\overrightarrow{l}$ và $\overrightarrow{B}$, có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái và có độ lớn: F = I.l.B. $\sin \alpha $.
Trong đó, $\alpha $ là góc tạo bởi $\overrightarrow{l}$ và $\overrightarrow{B}$.
Quy tắc bàn tay trái: đặt bàn tay trái sao cho các đường cảm ứng từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái choãi ra 900 chỉ chiều của lực điện từ.
II. GIẢI BÀI TẬP
Giải câu 1: Phát biểu các định nghĩa...
Phát biểu các định nghĩa:
a. Từ trường đều;
b. Lực từ;
c. Cảm ứng từ.
Bài giải:
a. 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.
b. Lực từ là lực tương tác giữa hai dây dẫn mang dòng điện, giữa một dây dẫn mang dòng điện với một nam châm, giữa hai nam châm với nhau.
c. Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho tác dụng từ của từ trường tại vị trí đang xét, được xác định bằng thương số giữa lực từ F tại điểm khảo sát với tích của cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn và chiều dài dây dẫn.
$B = \frac{F}{I.l}$.
Giải câu 2: Phát biểu định nghĩa đơn vị tesla...
Phát biểu định nghĩa đơn vị tesla.
Tesla (T) là đơn vị đo cường độ cảm ứng từ trong hệ SI, một tesla là độ lớn cảm ứng từ của vòng dây dẫn kín có diện tích mặt phẳng chắn được bên trong là 1 m2 khi giảm từ thông xuống 0 trong vòng một giây thì gây ra suất điện động 1 V.
Giải câu 3: So sánh lực điện và lực từ...
So sánh lực điện và lực từ.
Bài giải:
Lực điện: là tương tác giữa hai điện tích đứng yên.
Lực từ: là tương tác giữa hai dây dẫn mang dòng điện, giữa một dây dẫn mang dòng điện với một nam châm, giữa hai nam châm với nhau.
Giải câu 4: Phát biểu nào dưới đây là sai...
Phát biểu nào dưới đây là sai?
Lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện
A. vuông góc với phần tử dòng điện.
B. cùng hướng với từ trường.
C. tỉ lệ với cường độ dòng điện.
D. tỉ lệ với cảm ứng từ.
Bài giải:
Chọn đáp án B.
Giải câu 5: Phát biểu nào dưới đây là đúng...
Phát biểu nào dưới đây là đúng?
Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường
A. vuông góc với đường sức từ.
B. nằm theo hướng của đường sức từ.
C. nằm theo hướng của lực từ.
D. không có hướng xác định.
Bài giải:
Chọn đáp án B.
Giải câu 6: Phần tử dòng điện $I.\overrightarrow{l}$...
Phần tử dòng điện $I.\overrightarrow{l}$ nằm trong từ trường đều có các đường sức từ thẳng đứng. Phải đặt $I.\overrightarrow{l}$ như thế nào cho lực từ
a. nằm ngang?
b. bằng 0?
Bài giải:
Dựa vào quy tắc xác định lực từ
a. ta đặt $I.\overrightarrow{l}$ theo phương không song song với đường sức từ.
b. ta đặt $I.\overrightarrow{l}$ theo phương song song với đường sức từ.
Giải câu 7: Phần tử dòng điện $I.\overrightarrow{l}$...
Phần tử dòng điện $I.\overrightarrow{l}$ được treo nằm ngang trong một từ trường đều. Hướng và độ lớn của cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ phải như thế nào để lực từ cân bằng với trọng lực $m.\overrightarrow{g}$ của phần tử dòng điện?
Bài giải:
$\overrightarrow{B}$ có phương nằm ngang và hợp với phần tử dòng điện một góc bất kì khác 00 và 1800
Chiều: khi quay từ $I.\overrightarrow{l}$ sang $\overrightarrow{B}$ là chiều từ dưới lên.
Độ lớn: $I.l.B.\sin \alpha = mg$