Lý thuyết Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ Vật lí lớp12 (Kết nối tri thức)

Lý thuyết Vật lí 12 Bài 15: Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ

I. Thí nghiệm về lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện

Để khảo sát lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện người ta sử dụng thiết bị sau:

Từ kết quả thí nghiệm và nhiều thí nghiệm khác cũng cho thấy:

- Khi cho dòng điện có cường độ I chạy qua đoạn dây dẫn đặt trong từ trường thì xuất hiện lực từ $\overrightarrow{F}$ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện.

- Lực từ $\overrightarrow{F}$ có phương vuông góc với đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường và vuông góc với đường sức từ.

Chiều của lực từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho vectơ cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện, thì ngón tay cái choãi ra 90° chỉ chiều của lực từ $\overrightarrow{F}$ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện.

II. Độ lớn cảm ứng từ

1. Biểu thức

Cảm ứng từ: $B=\frac{F}{Il\sin \alpha }$

Lực từ: $F=BIl\sin \alpha$

Trong đó:

B là cảm ứng từ;

I là cường độ dòng điện;

$l$ chiều dài đoạn dây mang dòng điện đặt trong từ trường;

α là góc hợp bởi đoạn dây mang dòng điện và vectơ cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$

2. Đơn vị

Trong hệ SI, đơn vị cảm ứng từ là tesla (T).

Một tesla (1 T) là độ lớn cảm ứng từ của một từ trường đều mà khi ta đặt vào trong nó một dòng điện thẳng có cường độ 1 ampe vuông góc với các đường sức từ thì mỗi mét dài của dòng điện chịu tác dụng của một lực từ bằng 1 niutơn.

Trong công thức, F đo bằng niutơn (N), I đo bằng ampe (A) và L đo bằng mét (m).

Sơ đồ tư duy Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ

Trắc nghiệm: Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ

PHẦN I. Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn. Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 7. Mỗi câu hỏi thí sinh chỉ lựa chọn một phương án.

Câu 1: Chọn câu đúng. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện tỉ lệ với

A. điện trở của đoạn dây.

B. bình phương hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây.

C. căn bậc hai của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây.

D. cường độ dòng điện qua đoạn dây.

Câu 2: Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường

A. cùng hướng với hướng của từ trường tại điểm đó.

B. cùng hướng với lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện đặt tại điểm đó.

C. có độ lớn tỉ lệ nghịch với độ lớn của lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện đặt tại điểm đó.

D. có độ lớn tỉ lệ với cường độ của phần tử dòng điện đặt tại điểm đó.

Câu 3: Lực từ tác dụng lên một dây dẫn có dòng điện đi qua đặt vuông góc với đường sức từ sẽ không thay đổi khi

A. dòng điện đổi chiều và giữ nguyên cường độ.

B. từ trường đổi chiều và giữ nguyên cường độ.

C. dòng điện và từ trường đồng thời đổi chiều và giữ nguyên cường độ.

D. dòng điện giữ nguyên chiều nhưng thay đổi cường độ.

Câu 4: Để có thể xác định chiều của lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện, người ta có thể dùng

A. quy tắc bàn tay trái.

B. quy tắc cái đinh ốc.

C. quy tắc nắm tay phải.

D. quy tắc mặt Nam, mặt Bắc.

Câu 5: Hướng của lực từ do từ trường đều $\overrightarrow{\text{B}}$ tác dụng lên đoạn dây MN mang dòng điện I chạy qua có hướng như hình nào dưới đây?

A. Hình 1.

B. Hình 2.

C. Hình 3.

D. Hình 4.

Câu 6: Đoạn dây dẫn dài 20 cm mang dòng điện 2 A đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ 0,05 T. Đoạn dây đặt hợp với các đường sức từ góc 30°. Lực từ tác dụng lên đoạn dây là

A. 0,01 N.

B. 0,02 N.

C. 0,04 N.

D. 0,05 N.

Câu 7: Một dây dẫn mang dòng điện có cường độ 8 A đặt trong một từ trường đều, cảm ứng từ có độ lớn bằng 0,5 T. Biết dòng điện hợp với các đường sức của từ trường góc 60°. Độ lớn của lực từ tác dụng lên 20 cm chiều dài của dây dẫn là

A. $\mathrm{0,4}\sqrt{3}$N.

B. 0,4N.

C. 0,8N.

D. $\frac{\mathrm{0,8}}{\sqrt{3}}$N.

PHẦN II. Câu trắc nghiệm đúng sai. Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai

Câu hỏi: Khi nói về lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng đặt trong từ trường đều, trong các nhận định dưới đây, nhận định nào là đúng nhận định nào là sai?

a) Lực từ có độ lớn tỉ lệ với điện trở đoạn dây.

b) Lực từ có độ lớn tỉ lệ nghịch với cảm ứng từ tại nơi đặt dây dẫn.

c) Khi đoạn dây đặt song song với các đường sức từ thì lực từ tác dụng lên đoạn dây là lớn nhất.

d) Lực từ có độ lớn tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy qua đoạn dây.

PHẦN III. Câu trả lời ngắn.

Câu hỏi: Một đoạn dây dẫn bằng đồng dài 20,0 m có diện tích mặt cắt ngang là 2,50.10^-6 m². Đoạn dây dẫn được đặt nằm ngang sao cho dòng điện trong đoạn dây dẫn chạy từ đông sang tây với cường độ 20,0A. Ở vị trí đang xét, từ trường Trái Đất có cảm ứng từ nằm ngang, hướng từ nam lên bắc và có độ lớn 0,500.10^-4T. Biết khối lượng riêng của đồng là 8,9.103 kg/m³; g = 9,8 m/s².

a) Tìm độ lớn và hướng của lực từ tác dụng lên đoạn dây.

b) Tính lực hấp dẫn tác dụng lên đoạn dây.

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Vật lí 12 sách Kết nối tri thức, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 16: Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ

Lý thuyết Bài 17: Máy phát điện xoay chiều

Lý thuyết Bài 18: Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ

Lý thuyết Bài 19: Điện từ trường. Mô hình sóng điện từ

Lý thuyết Bài 21: Cấu trúc hạt nhân

Xem thêm tài liệu Vật lí lớp 12:

Giải Vật lí 12 Bài 15: Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ

Giải SBT Vật lí 12 Bài 15: Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ

Giáo án Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ lớp 12

Giáo án điện tử Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ lớp 12