Ôn tập Lý thuyết và bài tập về Lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện có đáp án

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

<b>1. Ôn tập lý thuyết </b>

- Đường sức từ nằm ngang trong mặt phẳng khung:

+) Lực từ tác dụng lên hai đoạn dây AB và CD bằng 0 (vì AB và CD song song với đường sức từ).

+) Áp dụng quy tắc bàn tay trái ta thấy các lực từ tác dụng lên hai đoạn dây BC và DA như hình a. Hai lực
này hợp thành một ngẫu lực và làm cho khung dây quay quanh trục <i>OO</i> .

- Đường sức từ vuông góc với mặt khung:

Áp dụng quy tắc bàn tay trái ta thấy các lực từ tác dụng lên khung dây như hình b. Các lực này khơng có tác
dụng làm cho khung quay.

- Mô men ngẫu lực (lực từ)

sin
<i>M</i> <i>NBIS</i> 
Trong đó: M (N.m) là momen ngẫu lực

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

<i>n</i> là vecto pháp tuyến của khung dây

 

<i>B n</i>,

  là góc hợp bởi cảm ứng từ và vecto pháp tuyến của khung.

<b>2. Bài tập minh họa </b>

<b>Bài 1:</b> Khung dây hình chữ nhật có diện tích <i>S</i> 25<i>cm</i>2 gồm có 10 vịng nối tiếp có cường độ dịng điện I
= 2A đi qua mỗi vòng dây. Khung dây đặt thẳng đứng trong từ trường đều có B = 0,3 T. Tính momen lực từ
đặt lên khung dây khi:

a) Cảm ứng từ <i>B</i> song song với mặt phẳng khung dây.

b) Cảm ứng từ <i>B</i> vng góc với mặt phẳng khung dây.

<i><b>Lời giải: </b></i>

Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây N vòng là: <i>M</i> <i>NBIS</i>sin
a) Khi cảm ứng từ <i>B</i> song song với mặt phẳng khung dây thì góc 90 nên:





3

15.10 .m

<i>M</i> <i>NBIS</i>   <i>N</i>

b) Khi cảm ứng từ <i>B</i> vng góc với mặt phẳng khung dây thì góc 0 nên:
.sin 0 0

<i>M</i> <i>NBIS</i> 

<b>Bài 2:</b> Một khung dây có kích thước 2cm x 3cm đặt trong từ trường đều. Khung dây gồm 200 vòng. Cho
dịng điện có cường độ 0,2 A đi vào khung dây. Momem ngẫu lực từ tác dụng lên khung có giá trị lớn nhất

bằng 4

24.10 <i>Nm</i> . Hãy tính cảm ứng từ của từ trường.

<i><b>Lời giải: </b></i>

Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây N vòng là: <i>M</i> <i>NBIS</i>sin

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

 

max 4

 

max 4

24.10

, 90 0,1

. 200.0, 2.6.10
<i>M</i>

<i>B n</i> <i>M</i> <i>NBIS</i> <i>B</i> <i>T</i>

<i>NI S</i>

         _  .

<b>Bài 3:</b> Cho một khung dây có dạng hình tam giác đều ABC (hình vẽ).
Khung dây được đặt trong từ trường đều sao cho các đường sức từ song
song với mặt phẳng khung dây và vng góc với cạnh BC của khung dây.
Cho biết cạnh của khung dây bằng a và dịng điện trong khung có cường
độ I. Hãy chỉ ra các lực từ tác dụng lên các cạnh của khung dây và thành
lập công thức momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung.

<i><b>Lời giải: </b></i>

Góc hợp bởi dịng điện <i>IAB</i> và vecto <i>B</i> bằng 150°, góc hợp bởi dòng
điện <i>IBC</i> và vecto <i>B</i> bằng 90°, góc hợp bởi dịng điện <i>ICA</i> và vecto <i>B</i>

bằng 30°. Lực từ tác dụng lên các cạnh AB, BC, CA là:

.sin150 0, 5
.sin 90

.sin 30 0, 5
<i>AB</i>

<i>BC</i>

<i>CA</i>

<i>F</i> <i>BIa</i> <i>BIa</i>

<i>F</i> <i>BIa</i> <i>BIa</i>

<i>F</i> <i>BIa</i> <i>BIa</i>

  

 

 _ _


Theo quy tắc bàn tay trái thì phương và chiều của các lực <i>FAB</i>,<i>FBC</i>,<i>FCA</i> được xác định như hình vẽ.

Gọi <i>FM</i> là lực tổng hợp của 2 lực <i>FAB</i>,<i>FCA</i> thì:<i>F_M</i> <i>F_AB</i><i>F_CA</i><i>BIa</i>

Và <i>FM</i> có điểm đặt trung điểm M của AH và có chiều như hình. Vậy <i>FM</i> và <i>FBC</i> tạo thành một cặp ngẫu
lực tác dụng lên khung.

Momen của ngẫu lực tác dụng lên khung dây khơng phụ thuộc vào việc chọn trục quay. Do đó ta có thể chọn
trục quay đi qua H, khi đó momen của ngẫu lực tác dụng lên khung lúc đó là:

2

3 3

. . .

2 4 4

<i>M</i>

<i>AH</i> <i>a</i> <i>a</i>

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

<b>Bài 4:</b> Khung dây hình chữ nhật ABCD có cạnh AB = CD = a = 10 cm,
AD = BC = b = 5 cm, có dịng <i>I</i>₂ 2 A đi qua. Một dòng điện thẳng
dài <i>I</i>₁4 A nằm trong mặt phẳng ABCD cách AB một khoảng d = 5
cm như hình vẽ. Tính lực từ tổng hợp do <i>I</i>₁ tác dụng lên khung dây.

<i><b>Lời giải: </b></i>

Từ trường do <i>I</i>₁ gây nên tại các vị trí nằm trên cạnh khung dây có chiều hướng vào mặt phẳng hình vẽ. Lực
từ tác dụng mỗi cạnh của khung dây được xác định theo quy tắc bàn tay trái. Các lực từ nói trên nằm trong
mặt phẳng khung dây nên không gây ra momen làm cho khung quay.

Hợp lực tác dụng lên khung dây: <i>F</i> <i>F</i>₁<i>F</i>₂<i>F</i>₃<i>F</i>₄

Do đối xứng nên cảm ứng từ do <i>I</i>₁ gây nên tại M và P bằng nhau
 <i>F</i>1 và <i>F</i>3 trực đối  <i>F</i>1 <i>F</i>3 0

Vậy hợp lực viết gọn lại như sau: <i>F</i> <i>F</i>₂<i>F</i>₄

Ta có:

 

 

7 1 2 6

2

7 1 2 6

4

2.10 1, 6.10

2.10 3, 2.10

<i>I I</i>

<i>F</i> <i>a</i> <i>N</i>

<i>d</i> <i>b</i>
<i>I I</i>

<i>F</i> <i>a</i> <i>N</i>

<i>d</i>

 

 

 _   _

 

 _

  



 

  _ _ 

 _ _



Vì <i>F</i>2 <i>F</i>4 <i>F</i> <i>F</i>2 <i>F</i>4 1, 6.106

 

<i>N</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-->