Bài toán về Lực từ tác dụng lên 1 đoạn dây mang dòng điện môn Vật lý 11

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>BÀI TOÁN VỀ LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN </b>

<b>MỘT ĐOẠN DÂY MANG DÒNG ĐIỆN </b>

<b>1. Định luật Ampe </b>

.sin
<i>F</i><i>BI</i> 
Trong đó: F (N) là lực từ tác dụng lên sợi dây

B (T) là từ trường đều mà dây dẫn đặt vào
I (A) là cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn

(m) là chiều dài dây dẫn

 

<i>B</i>,

  là góp hợp bởi từ trường và chiều dài sợi dây.
Chiều lực từ được xác định bởi quy tắc bàn tay trái “Xòe bàn tay trái hứng
các đường cảm ứng từ sao cho chiều của dòng điện đi từ cổ tay đến 4 ngón
tay. Ngón tay cái choãi ra 90° chỉ chiều dài của lực từ”.

<b>2. Luyện tập </b>

<b>Ví dụ 1:</b> Người ta cho dịng điện có cường độ I = 10 A chạy trong một dây dẫn, đặt dây dẫn vng góc với
các đường cảm ứng từ có B = 5 mT. Lực điện từ tác dụng lên dây dẫn là 0,01 N, hãy xác định chiều dài của
dây dẫn nói trên ?

<i><b>Lời giải: </b></i>

Ta có: sin ₃0, 01 0 0, 2
.Isin 5.10 .10.sin 90

<i>F</i>
<i>F</i> <i>BI</i>

<i>B</i>


 

     m = 20 cm.

<b>Ví dụ 2:</b> Giữa hai cực nam châm có cảm ứng từ <i>B</i> nằm ngang, B = 0,01 T người ta đặt môt dây dẫn có
chiều dài nằm ngang vng góc với <i>B</i> . Khối lượng của một đơn vị chiều dài là d = 0,01 kg/m. Tìm
cường độ dịng điện I qua dây để dây nằm lơ lững không rơi. Cho 2

10

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

<i><b>Lời giải: </b></i>
Các lực tác dụng lên sợi dây gồm trọng lực <i>P</i> và lực từ <i>F</i>
Điều kiện để sợi dây nằm cân bằng là: <i>P</i>    <i>F</i> 0 <i>F</i> <i>P</i>
Do đó lực từ <i>F</i> phải có chiều hướng lên

Mặt khác ta cũng có: .sin 90

. sin 90
<i>mg</i>

<i>F</i> <i>P</i> <i>BI</i> <i>mg</i> <i>I</i>

<i>B</i>

    

Mật độ khối lượng của sợi dây: <i>d</i>  <i>m</i>

Cường độ dòng điện qua dây: . 10A
sin90

<i>d g</i>
<i>I</i>

<i>B</i>

  .

<b>Ví dụ 3:</b> Treo đoạn dây dẫn MN có chiều dài 25 cm, khối lượng của
một đơn vị chiều dài là 0,04 kg/m bằng hai dây mảnh, nhẹ sao cho dây dẫn
nằm ngang. Biết cảm ứng từ có chiều như hình vẽ, có độ lớn B = 0,04 T.
Cho <i>g</i> 10<i>m s</i>2 .

a) Xác định chiều và độ lớn của I để lực căng dây bằng 0.
b) Cho I = 16 A có chiều từ M đến N. Tính lực căng mỗi dây ?

<i><b>Lời giải: </b></i>
a) Lực căng dây bằng 0 nghĩa là dây nằm lơ lửng

0

<i>P</i> <i>F</i> <i>F</i> <i>P</i>

     

Do đó lực từ <i>F</i> phải có chiều hướng lên. Áp dụng quy tắc bàn tay trái ta
xác định được chiều của dịng điện có chiều từ N đến M.

Mặt khác: .I. .sin 90

. sin 90
<i>mg</i>

<i>F</i> <i>P</i> <i>B</i> <i>mg</i> <i>I</i>

<i>B</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

b) Khi dòng điện có chiều từ M đến N thì lực từ <i>F</i> có chiều hướng xuống. Do lực căng dây <i>T</i> có chiều
hướng lên nên:

<i>mg</i>
<i>T</i>   <i>P</i> <i>F</i> <i>mg</i><i>BI</i>  <i>T</i> _ <i>BI</i>_

 
Mật độ khối lượng của sợi dây: <i>d</i>  <i>m</i>

Vậy: <i>T</i>  _<i>mg</i> <i>BI</i>_



<i>d g</i>. <i>BI</i>



0, 26

 

<i>N</i>

 

Vì có hai sợi dây nên lực căng mỗi sợi là ₁ ₂ 0,13
2

<i>T</i>

<i>T</i> <i>T</i>   N.

<b>Ví dụ 4:</b> Treo đoạn dây dẫn có chiều dài 5 cm, khối lượng m = 5 g
bằng hai dây mảnh, nhẹ sao cho dây dẫn nằm ngang. Biết cảm ứng từ của từ
trường hướng thẳng xuống dưới, có độ lớn B = 0,5 T và dòng điện đi qua
dây dẫn là I = 2A. Nếu lấy <i>g</i> 10<i>m s</i>2 thì góc lệch  của dây treo so với
phương thẳng đứng là bao nhiêu?

<i><b>Lời giải: </b></i>

Điều kiện cân bằng: <i>T</i>          <i>F</i> <i>P</i> 0 <i>T</i> <i>R</i> 0 <i>T</i> <i>R</i>  

Từ hình ta có: tan .sin 90 0,5.2.0, 05.sin 90 1 45 45
0, 005.10

<i>F</i> <i>BI</i>
<i>P</i> <i>mg</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<b>Ví dụ 5:</b> Hai thanh ray nằm ngang, song song và cách nhau đoạn =
0,3 cm, một thanh kim loại đặt lên hai thanh ray. Cho dòng điện
I = 50 A chạy qua thanh kim loại với thanh ray. Biết hệ số ma sát giữa
thanh kim loại với thanh ray là 0, 2 và khối lượng thanh kim loại
m = 0,5 kg. Hãy tìm điều kiện về độ lớn của cảm ứng từ B để thanh có
thể chuyển động (<i>B</i> vng góc với mặt phẳng hai thanh ray).

<i><b>Lời giải: </b></i>

Giả sử cảm ứng từ <i>B</i> có chiều từ trên xuống khi đó chiều của lực từ
được xác định như hình. Dưới tác dụng của lực từ thanh kim loại sẽ

chuyển động trên mặt ngang hai thanh ray. Khi đó lực ma sát sẽ ngược
chiều với lực từ <i>F</i> .

Điều kiện để thanh kim loại có thể chuyển động là:
.sin 90

<i>ms</i>

<i>F</i><i>F</i> <i>BI</i> <i>N</i>

Vì trên mặt ngang nên: 20
3
<i>mg</i>

<i>N</i> <i>P</i> <i>mg</i> <i>BI</i> <i>mg</i> <i>B</i> <i>T</i>

<i>I</i>



</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

Website <b>HOC247</b> cung cấp một môi trường <b>học trực tuyến</b> sinh động, nhiều <b>tiện ích thơng minh</b>, nội
dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những <b>giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, </b>
<b>giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm</b> đến từ các trường Đại học và các trường chuyên
danh tiếng.

<b>I.</b>

<b>Luyện Thi Online</b>

- <b>Luyên thi ĐH, THPT QG:</b> Đội ngũ <b>GV Giỏi, Kinh nghiệm</b> từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng xây dựng
các khóa <b>luyện thi THPTQG </b>các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học.

- <b>Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: </b>Ơn thi <b>HSG lớp 9</b> và <b>luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán</b> các trường

<i>PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An</i> và các trường Chuyên khác cùng

<i>TS.Trần Nam Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn.</i>

<b>II. </b>

<b>Khoá Học Nâng Cao và HSG </b>

- <b>Toán Nâng Cao THCS:</b> Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chun dành cho các em HS THCS lớp 6,
7, 8, 9 u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ
thi HSG.

- <b>Bồi dưỡng HSG Tốn:</b> Bồi dưỡng 5 phân mơn <b>Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học </b>và <b>Tổ Hợp</b> dành cho
học sinh các khối lớp 10, 11, 12. Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: <i>TS. Lê Bá Khánh Trình, TS. Trần Nam </i>
<i>Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn</i> cùng đơi HLV đạt thành
tích cao HSG Quốc Gia.

<b>III.</b>

<b>Kênh học tập miễn phí</b>

- <b>HOC247 NET:</b> Website hoc miễn phí các bài học theo <b>chương trình SGK</b> từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn
học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo
phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất.

- <b>HOC247 TV:</b> Kênh <b>Youtube</b> cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi miễn phí
từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các mơn Tốn- Lý - Hố, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh.

<i><b>Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai </b></i>

<i><b> Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90% </b></i>

<i><b>Học Toán Online cùng Chuyên Gia </b></i>

</div>

<!--links-->