Slide bài giảng Vật lí 12 kết nối Bài 20: Bài tập về từ trường

Tóm lược nội dung

BÀI 20. BÀI TẬP VỀ TỪ TRƯỜNG

KHỞI ĐỘNG

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

Trả lời rút gọn:

Để giải các bài tập về từ trường thì cần dùng những kiến thức cơ bản như: 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.

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.

Trả lời rút gọn:

Đáp án C.

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.

Trả lời rút gọn:

Khi đưa nam châm lại gần khung dây: từ thông qua khung dây tăng, theo quy tắc Lenz, dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây sẽ chống lại sự tăng từ thông này. 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 ngon 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. Do đó 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.

Trả lời rút gọn:

Vì mặt phẳng vòng dây hợp với cảm ứng từ một góc nên góc hợp bởi và bằng 60.

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.

Trả lời rút gọn:

a) 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.

Trả lời rút gọn:

- Từ trường: Khái niệm từ trường, cảm ứng từ, đường sức từ. Lực từ tác dụng lên nam châm, lên dòng điện. Công thức tính cảm ứng từ của dòng điện thẳng dài, ống dây.

 - 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, đơn vị đo 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.

- Sóng điện từ: Khái niệm sóng điện từ. Đặc điểm của sóng điện từ. Phân loại sóng điện từ. Ứng dụng của 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.