Tất tần tật về lực từ - Vật lý 11

Ở bài viết này gửi đến bạn học các kiến thức lý thuyết chi tiết và đầy đủ về lực từ cảm ứng từ trong chương trình vật lý 11. Cùng tìm hiểu ngay thôi!

A. LÝ THUYẾT

I) Lực từ là gì?

1) Từ trường đều

- Khái niệm: Từ trường mà có đặc tính giống nhau ở mọi điểm thì được gọi là từ trường đều.

- Đường sức từ là những đường có cùng chiều và cách đều nhau và chúng là những đường thẳng song song.

- Giữa hai cực của một nam châm hình chữ U, từ trường đều được hình thành.

2) Xác định lực từ do từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẫn có dòng điện

Quan sát hình ảnh thí nghiệm trên, ta thấy:

- \(M_1M_2\) được treo nằm ngang nhờ hai dây dẫn mảnh cùng độ dài \(O_1M_1 = O_2M_2\) (hai đầu \(O_1 \ và \ O_2\) được giữ cố định.Dòng điện sẽ đi vào từ \(O_1\) và đi ra từ \(O_2\) quay dây dẫn \(M_1M_2\) (chiều từ \(M_1 \rightarrow M_2\))

- Dòng điện cường độ \(I\) chạy qua \(M_1M_2\) thì xuất hiện lực từ \(\underset{F}{\rightarrow}\) tác dụng lên \(M_1M_2\). Ta thu được kết quả: \(\underset{F}{\rightarrow}\) nằm ngang và có chiều như hình phía bên dưới đây:

- Công thức lực \(\underset{F}{\rightarrow}\) có cường độ được xác định như sau: \(F=mgtan\theta \)

II) Cảm ứng từ

1. Thí nghiệm

Trước khi đi vào tìm hiểu cảm ứng từ là gì? thì cùng với đến với một thí nghiệm nhỏ sau đây

Giữ nguyên thí nghiệm phía trên với lực từ nhưng ta cho \(I\) (thay đổi), kết quả thu được là thương \(\dfrac {F}{Il}\) không thay đổi.

=> Khái niệm:

• Cảm ứng từ là thương số \(\dfrac {F}{Il}\) đặc trưng cho tác dụng của từ trường tại vị trí khảo sát tại vị trí đó.
• Kí hiệu: \(B\)
• Công thức: \(B=\dfrac {F}{Il}\)

2. Đơn vị:

• \(T\) (Tesla) theo hệ \(SI\).
• \(1T = \dfrac {1N}{1A.1m}\)

3. Vecto cảm ứng từ:

- Vecto cảm ứng từ được dùng để biểu diễn cảm ứng từ.

- Kí hiệu: \(\underset{B}{\rightarrow}\)

- Tại một điềm, vecto cảm ứng từ \(\underset{B}{\rightarrow}\) có hướng trùng với hướng của từ trường.

- Công thức tính độ lớn của cảm ứng từ: \(B=\dfrac {F}{Il}\)

4. Biểu thức tổng quát của lực từ \(\underset{F}{\rightarrow}\) theo cảm ứng từ  \(\underset{B}{\rightarrow}\)

- Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho đường sức từ xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón là chiều của dòng điện, ngón tay cái tạo thành một góc \(90^0\) chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện.

- Công thức tính độ lớn: \(F=IlBsin\alpha\)

Trong đó:

• \(I\) - Cường độ dòng điện (đơn vị \(A\))
• \(\alpha = (\underset{B}{\rightarrow},\underset{I}{\rightarrow})\)

Lưu ý:

• Điểm đặt cần đặt ở vị trí trung tâm của đoạn dây.
• Chiều và phương bắt buộc phải tuân theo quy tắc bàn tay trái.

B. BÀI TẬP LUYỆN TẬP

I) Bài tập tự luận

Bài 1: Cho từ trường đều \(B=5.10^{-2}T\), trong đó đặt một dây dẫn dài \(10m\) và cho dòng điện có cường độ \(10A\) chạy qua dây dẫn.

a. Tính lực từ \(F\) biết rằng góc giữa dây dẫn và cảm ứng từ \(\underset{B}{\rightarrow}\) bằng \(90^0\).

b. Giả sử độ lớn lực từ \(F\) tác dụng bằng \(2,5\sqrt{3}N\). Góc giữa \(\underset{B}{\rightarrow}\) và chiều dòng điện hỏi bằng bao nhiêu?

=> Đáp án:

a. \(F=B.I.l.sin90^0=5N\)

b. \(F=2,5\sqrt{3}=B.I.l.sin\alpha\Rightarrow \alpha = 60^0\)

Bài 2: Vận dụng quy tắc bàn tay trái ở phía trên lý thuyết, xác định vecto của đại lượng còn thiếu

Bài 3: Đoạn dây \(MN = 6cm\), dòng điện \(5A\) đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ \(B=0,5T\). \(F=7,5.10^{-2}N\). Tính góc hợp bởi dây \(MN\) và đường cảm ứng từ?

=> Đáp án: \(\alpha=30^0\)

II) Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Quan sát hình ảnh dưới đây, hãy cho biets lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có chiều như thế nào? Biết rằng dòng điện \(I\) nằm ngang và được đặt trong các đường sức từ từ trên xuống dưới.

A. Hướng từ trái sang phải và có phương nằm ngang.

B. Hướng từ phải sang trái và có phương nằm ngang.

C. Hướng từ trên xuống dưới và có phương nằm xiên

D. Hướng từ trên xuống dưới và có phương thẳng đứng.

=> Đáp án đúng: B

Câu 2: Để xác định chiều của lực từ tác dụng lên một A, người ta đã sử dụng quy tắc bàn tay trai tắc bàn tay trái. Vậy hỏi vật A đó là gì?

A. thanh kim loại

B. nước

C. dây dẫn mang dòng diện.

D. thanh kim loại mang dòng điện.

=> Đáp án đúng: D

Câu 3: hoTrong từ trường đều đặt một đoạn dây dẫn AB, chiều dài của đoạn dây dẫn bằng 0,8m. Góc giữa dây dẫn với vecto cảm ứng từ bằng \(60^0\), dòng điện I = 20A, cảm ứng từ B=\(1,44.10^{-3}T\). Hỏi F bằng bao nhiêu?

A. \(2.10^2\)

B. \(2.10\)

C. \(2.10^{-1}\)

D. \(2.10^{-2}\)

=> Đáp án đúng: D

Câu 4: Đặt dây dẫn trong từ trường đều. Hỏi rằng nếu chiều dài dây dẫn và cường độ dòng điện qua dây dẫn tăng lên 2 lần từ độ lớn lực từ tác dụng lên dây dẫn tăng hay giảm bao nhiêu lần?

A. Tăng và tăng 4 lần

B. Tăng và tăng 3 lần

C. Giảm và giảm 4 lần

D. Không đổi

=> Đáp án đúng: A

Câu 5: Trong từ trường, đặt một dòng điện vuông góc với đường sức từ. Hỏi rằng chiều của lực từ khi tác dụng vào dòng điện không thay đổi khi đại lượng gì thay đổi?

A. chiều của dòng điện ngược lại

B. chiều của cảm ứng từ được giữ nguyên

C. chiều của dòng điện và cảm ứng từ đồng thời được đổi chiều

D. Tất cả đều sai.

=> Đáp án đúng: C

Câu 6: Tính cường độ trong dây dẫn. Cho biết trước độ dài của dây \(l=0,5m\), dây dẫn hợp với vecto cảm ứng từ bằng \(45^0\), cảm ứng từ \(B=2.10^{-3}T\), chịu lực từ \(F=4.10^{-2}N\) và dây dẫn được đặt trong từ trường đều.

A. \(-40\sqrt{2}A\)

B. \(40\sqrt{2}A\)

C. \(30\sqrt{2}A\)

D. \(-30\sqrt{2}A\)

=> Đáp án đúng: B

Xem thêm >>> Giải bài tập vật lý Lực từ Cảm ứng từ

Trên đây là những kiến thức lý thuyết về lực từ cảm ứng từ cùng các bài tập vận dụng mà muốn gửi đến cho các bạn, mong rằng bài viết sẽ giúp ích được nhiều cho quá trình học tập. Và nếu có thắc mắc hay ý kiến đóng góp về bài lực từ lớp 11 thì bạn hãy để lại ở phía bên dưới comment nhé <3