BÀI 10. LỰC TỪ. CẢM ỨNG TỪ

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Loa điện động là thiết bị biến đổi tín hiệu điện thành dao động cơ học, từ đó tạo ra sóng âm lan truyền ra môi trường vật chất. Bộ phận thực hiện nhiệm vụ này là củ loa (Hình 10.1) có cấu tạo cơ bản gồm cuộn dây được đặt trong từ trường của một nam châm vĩnh cửu, cuộn dây cũng đồng thời được nối với màng loa. Khi có dòng điện thay đổi qua cuộn dây, cuộn dây sẽ dao động làm cho màng loa cũng dao động tạo ra sóng âm. Vậy lực nào làm cho cuộn dây dao động?

Đáp án chuẩn:

Lực từ.

1. THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT PHƯƠNG VÀ CHIỀU CỦA LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN

Thảo luận 1: Bố trí thí nghiệm như Hình 10.2, thực hiện thí nghiệm theo các bước gợi ý để xác định phương, chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường.

Đáp án chuẩn:

Thực hiện thí nghiệm thực tế. 

Xác định phương, chiều của lực từ theo quy tắc bàn tay trái.

Thảo luận 2: Quan sát bố trí thí nghiệm trong Hình 10.2, hãy trình bày nguyên tắc đo lực từ.

Đáp án chuẩn:

Nguyên tắc đo lực từ: Khung dây có dòng điện đi qua. Nam châm điện bật → xuất hiện từ trường → Tạo ra lực từ

Thảo luận 3: Hãy dự đoán chiều dịch chuyển của đoạn dây dẫn nằm trong từ trường phụ thuộc vào những yếu tố nào. Tiến hành thí nghiệm kiểm chứng.

Đáp án chuẩn:

Dự đoán: Đoạn dây dịch chuyển theo phương vuông góc với mặt phẳng chứa dòng điện và từ trường.

Phụ thuộc: chiều dòng điện, chiều từ trường, cường độ đòng điện, cường độ từ trường, vị trí đặt đoạn dây dẫn.

Thảo luận 4: Xét đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện được đặt trong từ trường có các đường sức từ song song với đoạn dây. Có thể sử dụng quy tắc bàn tay trái để xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn trong trường hợp này không? Thảo luận để rút ra lưu ý của quy tắc bàn tay trái.

Đáp án chuẩn:

Không thể sử dụng quy tắc bàn tay trái để xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn.

Lưu ý: Không áp dụng trong các trường hợp đường sức từ song song với dòng điện chạy của dây dẫn. Chỉ áp dụng cho từ trường đều.

Vận dụng: Xác định phương và chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện I đặt trong từ trường đều như Hình 10.5. Biết dòng điện I có phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ.

Lưu ý: Kí hiệu chỉ chiều dòng điện từ mặt phẳng hình vẽ hướng thẳng ra ngoài; chỉ chiều dòng điện từ ngoài hướng thẳng vào mặt phẳng hình vẽ.

Đáp án chuẩn:

Vận dụng: Dựa vào kiến thức đã học về lực từ cũng như tìm hiểu trên sách, báo, internet,...em hãy trình bày sơ lược về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của loa điện động.

Đáp án chuẩn:

* Cấu tạo của loa điện động:

- Màng loa

- Màng nhện (spider) 

- Khung cho loa (basket hoặc frame)

- Viền loa (surround) 

- Khoảng lệch (excursion) 

* Nguyên lý hoạt động: kỹ thuật điện cơ

Một cuộn dây được gắn với các màng loa đặt trong khe hẹp có từ trường. Khi dòng điện đi qua, cuộn dây sẽ rung và làm chuyển động màng loa giúp truyền ra không khí, tác động vào người nghe.

2. ĐỘ LỚN CẢM ỨNG TỪ

Thảo luận 5: Độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện phụ thuộc vào các yếu tố nào?

Đáp án chuẩn:

Cường độ dòng điện, độ lớn cảm ứng từ, chiều dài đoạn dây và góc hợp bởi vecto dòng điện và vecto từ trường.

Vận dụng: Dựa vào biểu thức (10.1), hãy xác định đơn vị đo cảm ứng từ B theo các đơn vị cơ bản trong hệ đơn vị SI.

Đáp án chuẩn:

N/Am

BÀI TẬP

1. Xét đoạn dây dẫn thẳng, dài mang dòng điện đặt trong từ trường đều theo phương vuông góc với đường sức từ. Hình vẽ nào dưới đây biểu diễn đúng phương, chiều của lực từ tác dụng lên dây dẫn.

Đáp án chuẩn:

Đáp án A 

2. Đặt một khung dây dẫn hình chữ nhật mang dòng điện có cường độ I trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung dây như hình 10P.1. Xác định lực từ tác dụng lên các cạnh của khung dây.

Đáp án chuẩn:

3. Một đoạn dây dài 15 cm được đặt vuông góc với một từ trường đều. Khi có dòng điện 2A chạy trong đoạn dây thì có lực từ tác dụng lên đoạn dây. Biết lực từ có độ lớn là 0,015 N. Xác định cảm ứng từ của từ trường đều.

Đáp án chuẩn:

0,05 T