KHỞI ĐỘNG

Để giải các bài tập về từ trường thì cần dùng những kiến thức cơ bản nào?

Giải rút gọn:

Kiến thức cơ bản: mô tả từ trường, lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện; cảm ứng điện từ; dòng điện xoay chiều; sóng điện từ.

Cách xác định phương, chiều của cảm ứng từ do các loại dòng điện tạo ra.

Xác định phương, chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện.

Xác định chiều dòng điện cảm ứng, xác định điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Cần vận dụng những công thức xác định độ lớn lực từ, suất điện động, các công thức có liên quan.

BÀI TẬP VẬN DỤNG

Câu hỏi 1: Đặt một khung dây dẫn hình chữ nhật có dòng điện chạy qua trong từ trường, sao cho mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường cảm ứng từ (Hình 20.4) thì lực từ

A. làm dãn khung.

B. làm khung dây quay.

C. làm nén khung

D. không tác dụng lên khung.

Giải rút gọn:

Dùng quy tắc bàn tay trái: đặt bàn tay trái sao cho hướng cảm ứng từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa theo chiều dòng điện khi đó ngón cái choãi ra 90 chỉ chiều lực từ.

Hình 20.4 ta xác định được lự từ làm nén khung.

Vậy nên đáp án C là đúng.

Câu hỏi 2: Đặt một thanh nam châm thẳng ở gần một khung dây kín ABCD như Hình 20.5. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây khi đưa nam châm lại gần khung dây.

Giải rút gọn:

Dùng quy tắc nắm bàn tay phải:

Nắm bàn tay phải sao cho chiều từ ngón trỏ hướng ra ngoài là chiều của đường sức từ B do nam châm tạo ra bên trong khung dây. Chiều của bốn ngón tay cong lại là chiều của dòng điện cảm ứng I. Chiều của ngón cái choãi ra là chiều của lực từ F tác dụng lên khung dây, hướng ra ngoài. 

Ta xác định được: dòng điện cảm ứng chạy theo chiều từ B đến A

Câu hỏi 3: Một vòng dây phẳng giới hạn diện tích S = 40 cm² đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,1 T. Mặt phẳng vòng dây hợp với cảm ứng từ một góc . Tính từ thông qua S.

Giải rút gọn:

Từ thông qua S là:

Wb

Câu hỏi 4: Hình 20.6 là ảnh chụp thí nghiệm đo lực từ của nam châm vĩnh cửu tác dụng lên đoạn dây dẫn đặt trong từ trường. Biết dây dẫn được cố định vào giá thí nghiệm (1) sao cho phương của đoạn dây dẫn (2) nằm ngang vuông góc với vecto cảm ứng từ của nam châm (3) và không chạm vào nam châm nằm trên cân. Số liệu thí nghiệm thu được như trong bảng 20.1. Trong đó L là  chiều dài đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường, F là độ lớn của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn, I là cường độ dòng điện.

a) Vì sao sử dụng cân điện tử như trong Hình 20.6 có thể xác định được độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dây?

b) Từ số liệu trong bảng, hãy tính độ lớn cảm ứng từ B của nam châm.

Giải rút gọn:

a) Xác định được độ lớn lực từ vì: Đặt đoạn dây dẫn trên một đĩa cân điện tử. Đóng công tắc để cho dòng điện chạy qua đoạn dây. Cân điện tử sẽ hiển thị trọng lượng của đoạn dây, bao gồm cả trọng lượng thực tế của dây và lực từ tác dụng lên dây. Lực từ tác dụng lên đoạn dây được tính bằng cách lấy giá trị hiển thị trên cân điện tử trừ đi trọng lượng thực tế của dây. Phương pháp này chỉ áp dụng được cho các trường hợp lực từ có phương thẳng đứng và có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài.

b)

Ta có : ;

;

;

Em có thể:  Vận dụng các kiến thức về từ trường, lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện, cảm ứng từ, dòng điện xoay chiều, sóng điện từ để giải các bài tập có liên quan.

Giải rút gọn:

Vận dụng các kiến thức cơ bản để giải bài tập:

- Từ trường: Khái niệm từ trường, cảm ứng từ, đường sức từ. 

 - Lực từ: Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện. Công thức tính lực từ. Ứng dụng của lực từ.

- Cảm ứng từ: Định nghĩa cảm ứng từ.Công thức tính cảm ứng từ. Cảm ứng từ của dòng điện thẳng dài, ống dây. Định luật Biot-Savart.

- Dòng điện xoay chiều: Khái niệm dòng điện xoay chiều. Biểu thức của dòng điện xoay chiều. Hiệu điện thế hiệu dụng, cường độ dòng điện hiệu dụng. Công suất của dòng điện xoay chiều, ứng dụng.

- Sóng điện từ: Khái niệm, đặc điểm, phân loại, ứng dụng sóng điện từ. 

- Ngoài ra, bạn cần rèn luyện các kỹ năng sau: Phân tích tình huống đề bài. Vẽ hình minh họa. Lựa chọn công thức phù hợp. Giải toán và kiểm tra kết quả.