Slide bài giảng Vật lí 12 Cánh diều bài 2: Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện Cảm ứng từ

Tóm lược nội dung

_{BÀI 2. LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN ĐOẠN DÂY DẪN MANG DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG TỪ}

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Ta đã biết, đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường là cường độ điện trường. Đại lượng nào đặc trưng cho tác dụng lực của từ trường?

Trả lời rút gọn: 

Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường tại một điểm về mặt tác dụng lực.

I. LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN ĐOẠN DÂY DẪN MANG DÒNG ĐIỆN

Câu 1: Mô tả chiều của lực điện tác dụng lên điện tích trong điện trường

Trả lời rút gọn: 

- Với điện tích dương, lực điện cùng chiều với điện trường.

- Với điện tích âm, lực điện ngược chiều với điện trường.

Câu 2: Làm thế nào để xác định hướng của lực từ do từ trường tác dụng lên một đoạn dòng điện?

Trả lời rút gọn: 

Tiến hành thí nghiệm như Hình 2.1.

- Đặt 2 nam châm song song để tạo từ trường đều.

- Treo khung dây để mặt phẳng khung dây vuông góc với đường sức từ của nam châm.

- Cho dòng điện có cường độ I chạy qua khung dây với chiều từ A đến B và quan sát hiện tượng xảy ra với khung dây.

- Đổi chiều cường độ dòng điện chạy qua khung dây và quan sát hiện tượng xảy ra với khung dây.

Câu 3: Trường hợp nào trong Hình 2.4 có lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện? Tìm phương và chiều của lực từ trong trường hợp đó.

Hình 2.4:

Trả lời rút gọn: 

a) Không có lực từ tác dụng lên dòng điện do chiều dòng điện cùng chiều với đường sức từ.

b) c) chiều dòng điện tuân theo quy tắc bàn tay trái và được biểu diễn như sau:

Câu 4: Dùng quy tắc bàn tay trái nghiệm lại chiều của lực từ giữa 2 dòng điện thẳng như Hình 2.5.

Trả lời rút gọn: 

Áp dụng quy tắc bàn tay trái, chiều lực từ giữa hai dòng điện thẳng như hình 2.5 được nghiệm đúng.

II. CẢM ỨNG TỪ

Câu 5: Trong sơ đồ thí nghiệm ở Hình 2.6, dòng điện đi qua đoạn dây dẫn nằm trong từ trường có thể từ trái sang phải hoặc từ phải sang trái.

Dòng điện đi theo chiều nào thì số chỉ của cân tăng lên so với khi chưa có dòng điện trong khung dây? 

Trả lời rút gọn: 

Để tăng số chỉ của cân, lực tác dụng của dây dẫn có dòng điện lên thanh nam châm phải hướng đi xuống hay ngược lại, lực mà nam châm tác dụng lên dây dẫn mang điện phải hướng lên. Áp dụng quy tắc bàn tay trái, dòng điện có chiều từ trái qua phải.

Câu 6: Tại sao thông qua số chỉ của cân có thể biết độ lớn của lực từ?

Trả lời rút gọn: 

Khi tác dụng lực lên đĩa cân, chỉ số của cân thay đổi và khi lực từ của dây dẫn mang điện tác dụng lên thanh nam châm, nó kéo thanh nam châm thẳng xuống hoặc đẩy lên, thay đổi chỉ số của cân. Từ đó, ta có thể xác định lực từ tương ứng với thay đổi chỉ số của cân.

Luyện tập : Một dây dẫn dài 50 cm mang dòng điện được đặt vuông góc với một từ trường có B = 5mT

a) Nếu trong mỗi giây có 10¹⁸ electron đi qua tiết diện thẳng của dây dẫn thì cường độ dòng điện là bao nhiêu? (e = 1,6.10^-19  C)

b) Tính độ lớn lực từ tác dụng lên dây dẫn.

Trả lời rút gọn: 

a) Điện tích truyền qua tiết diện trong 1s là: 

q = n.-e = -10¹⁸.1,6.10^-19  C = -0,16 C

Cường độ dòng điện: I = |q|/t = 0,16/1 = 0,16 A.

b)  Lực từ tác dụng lên dây dẫn:

= 5.10^-3.0,16.0,5.sin90^o = 4.10^-4 N

Vận dụng: Thảo luận để xuất phương án với các dụng cụ thực hành ở trường của bạn và thực hiện phương án thí nghiệm để đo cảm ứng từ của dòng điện.

Trả lời rút gọn: 

Dụng cụ

- Đoạn dây dẫn (1); Nam châm (2); Cân (3).

Phương án thí nghiệm

1) Lắp đặt các dụng cụ như Hình 2.6.

Đoạn dây dẫn được cố định theo phương ngang giữa hai cực của nam châm. Dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn từ biến áp nguồn (không thể hiện trong Hình 2.6).

2) Đo và ghi chiều dài l của đoạn dây dẫn nằm ngang trong từ trường.

3) Ấn nút hiệu chỉnh để cân chỉ số "0".

4) Bật nguồn điện. Đo và ghi cường độ dòng điện 1 và số chỉ m của cân.

5) Điều chỉnh biến áp nguồn để có các giá trị khác nhau của cường độ dòng điện I. Lặp lại bước 4 cho đến khi có ít nhất ba giá trị khác nhau của I và m. Tắt nguồn điện.

6) Xử lí số liệu.