Một thanh kim loại MN dài l = 4,0 cm và khối lượng m = 4,0 g được treo thẳng ngang

Giải SBT Lí 11 Bài 19-20: Từ trường. Lực từ. Cảm ứng từ

Bài 19-20.12 trang 51 Sách bài tập Vật lí 11: Một thanh kim loại MN dài l = 4,0 cm và khối lượng m = 4,0 g được treo thẳng ngang bằng hai dây kim loại cứng song song cùng độ dài AM và CN trong từ trường đều. Cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ của từ trường này có độ lớn B = 0,10 T, hướng vuông góc với thanh MN và chếch lên phía trên hợp với phương thẳng đứng một góc α. Lúc đầu, hai dây treo AM và CN nằm trong mặt phẳng thẳng đứng. Sau đó, cho dòng điện cường độ I = 10 A chạy qua thanh MN. Lấy g ≈ 10 m/s² . Xác định góc lệch γ của mặt phẳng chứa hai dây treo AM và CN so với mặt phẳng thẳng đứng trong hai trường hợp :

a) góc α = 90° ;

b) góc góc α = 60°.

Lời giải

Nếu cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ hướng vuông góc với dòng điện I và chếch lên phía trên hợp với phương thẳng đứng góc α, thì theo quy tắc bàn tay trái, lực từ do từ trường tác dụng lên dòng điện I sẽ hướng vuông góc với  và hợp với phương thẳng đứng góc

β =  - α trong cùng mặt phẳng vuông góc với dòng điện I như Hình 19-20.3G.

 Khi đó, hợp lực $\overrightarrow{R}$ của lực từ $\overrightarrow{F}$ và trọng lực $\overrightarrow{P}$ của thanh MN sẽ hợp với phương thẳng đứng một góc γ đúng bằng góc lệch của mặt phẳng chứa hai dây treo AM và CN so với mặt phẳng thẳng đứng của chúng sao cho $\overrightarrow{R}$ có độ lớn và hướng được xác định theo các công thức:

+  $R^2=F^2+P^2-2Fp\cos \beta =F^2+P^2-2Fp\sin \alpha$

+  $\frac{F}{\sin \gamma }=\frac{R}{\sin \beta }=\frac{R}{\cos \alpha }$

Từ đó ta suy ra:

$\sin \gamma =\frac{F\cos \alpha }{R}=\frac{F\cos \alpha }{\sqrt{F^2+P^2-2FP\sin \alpha }}$

a) Khi α = 90°, thì cos90⁰ = 0, nên sin γ = 0 => γ = 0

b) Khi α = 60⁰

Vì lực từ F = BIl = 40.10^-3 N và trọng lực P = mg ≈ 40.10^-3 N, nên F = P.

Thay vào ta có

$\sin \gamma =\frac{\cos 60°}{\sqrt{2\left(1-\sin 60°\right)}}\approx \frac{0,5}{\sqrt{2.\left(1-0,87\right)}}\approx 0,96$

$\Rightarrow \gamma =74°$

Xem thêm lời giải bài tập Vật lí lớp 11 hay, chi tiết khác:

Bài 19-20.1 trang 49 SBT Lí 11: Câu nào dưới đây nói về từ trường là không...

Bài 19-20.2 trang 49 SBT Lí 11: Câu nào dưới đây nói về đường sức từ là...

Bài 19-20.3 trang 50 SBT Lí 11: Câu nào dưới đây nói về lực từ là không...

Bài 19-20.4 trang 50 SBT Lí 11: Câu nào dưới đây nói về cảm ứng từ là...

Bài 19-20.5 trang 50 SBT Lí 11: Trong miền nào giữa hai dây dẫn thẳng đặt...

Bài 19-20.6 trang 50 SBT Lí 11: Tại điểm nào có kí hiệu không đúng với...

Bài 19-20.7 trang 51 SBT Lí 11: Một đoạn dây dẫn thẳng dài 128 cm được...

Bài 19-20.8 trang 51 SBT Lí 11: Một đoạn dây dẫn thẳng dài 89 cm được đặt...

Bài 19-20.9 trang 51 SBT Lí 11: Một đoạn dây dẫn đặt trong một từ trường...

Bài 19-20.10 trang 51 SBT Lí 11: Hai dòng điện I₁ và I₂ chạy trong hai dây...

Bài 19-20.11 trang 51 SBT Lí 11: Một khung dây dẫn hình chữ nhật, kích...

Lý thuyết Từ trường

Lý thuyết Lực từ. Cảm ứng từ

Trắc nghiệm Từ trường có đáp án

Trắc nghiệm Lực từ. Cảm ứng từ có đáp án