Giải bài tập SBT Vật Lí 9 Bài 27: Lực điện từ

Hình 27.1 mô tả khung dây dẫn có dòng điện chạy qua được đặt trong từ trường, trong đó khung quay đang có vị trí mà mặt phẳng khung vuông góc với đường sức từ. Vẽ vị trí này của khung dây, ý kiến nào dưới đây là đúng?

A. Khung không chịu tác dụng của lực điện từ.

B. Khung chịu tác dụng của lực điện từ nhưng nó không quay.

C. Khung tiếp tục quay do tác dụng của lực điện từ lên khung.

D. Khung quay tiếp một chút nữa nhưng không phải do tác dụng của lực điện từ mà do quán tính.

Phương pháp giải

Khi mặt của khung vuông góc với đường sức từ thì lực từ tác dụng lên cạnh của khung không có tác dụng làm quay khung.

Hướng dẫn giải

- Khung chịu tác dụng của lực điện từ nhưng nó không quay. Cặp lực này chỉ có tác dụng kéo dãn khung chứ không có tác dụng làm quay. 

- Chọn câu B

Hình 27.2 mô tả đoạn dây dẫn AB có dòng điện đi qua được đặt ở khoảng giữa hai cực của nam châm hình chữ U. Biểu diễn lực điện từ tác dụng vào AB. Nếu đổi chiều dòng điện hoặc đổi cực của nam châm thì lực điện từ sẽ ra sao?

Phương pháp giải

Sử dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều lực từ: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái choãi ra 90⁰ chỉ chiều của lực điện từ.

Hướng dẫn giải

Nếu đổi chiều dòng điện hoặc đổi cực của nam châm thì lực điện từ có chiều đi từ ngoài vào trong lòng nam châm (hình 27.2).

Khung dây dẫn ABCD có dòng điện chạy qua được đặt trong từ trường của nam châm vĩnh cửu (hình 27.3). Mặt phẳng của khung dây song song với các đường sức từ. Hãy biểu diễn lực điện từ tác dụng lên các cạnh của khung. Các lực này làm cho khung có xu hướng chuyển động như thế nào?

Phương pháp giải

Sử dụng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều của lực điện từ: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái choãi ra 90⁰ chỉ chiều của lực điện từ.

Hướng dẫn giải

Chiều của lực điện từ được biểu diễn ở hình dưới.

Khung quay theo chiều mũi tên cong trên hình (tức từ B đến C).

Hình 27.4 mô tả một khung dây dẫn đứng yên trong từ trường, mặt của khung vuông góc với đường sức từ. Nếu đổi chiều dòng điện chạy trong khung thì khung dây có quay không? Giải thích?

Phương pháp giải

Khi mặt của khung vuông góc với đường sức từ thì lực từ tác dụng lên cạnh của khung không có tác dụng làm quay khung.

Hướng dẫn giải

- Khi mặt phẳng của khung dây vuông góc với đường sức từ thì lực từ tác dụng lên các cạnh của khung dây sẽ nằm trong mặt phẳng khung dây và vuông góc với các cạnh. Vì vậy các lực này có tác dụng kéo căng khung dây.

- Nếu đổi chiều dòng điện chạy trong khung thì lực từ sẽ hướng cùng phương và ngược chiều với các lực ban đầu. Vì vậy các lực từ này có tác dụng nén khung chứ không có tác dụng làm quay khung.

Một thanh nam châm thẳng bị tróc hết vỏ sơn, mất dấu các cực. Để xác định tên từ cực, ta có thể cho từ trường của thanh nam châm này tác dụng lên một dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua.

a. Hãy vẽ hình mô tả cách làm này.

b. Nêu rõ cách xác định tên từ cực của thanh nam châm khi đó.

Phương pháp giải

Quy tắc bàn tay trái xác định tên từ cực của nam châm: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái choãi ra 90⁰ chỉ chiều của lực điện từ.

Hướng dẫn giải

a)   Bố trí thí nghiệm như hình bên dưới.

b) Cách xác định tên từ cực của thanh nam châm: Nếu dây dẫn chuyến động lên trên thì đầu S của nam châm là cực Nam. Vận dụng quy tắc bàn tay trái để xác định tên từ cực của nam châm.

Dùng quy tắc nào dưới đây để xác định chiều của lực điện từ?

A. Quy tắc nắm tay phải.

B. Quy tắc nắm tay trái.

C. Quy tắc bàn tay phải.

D. Quy tắc bàn tay trái.

Phương pháp giải

Chiều của lực từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái

Hướng dẫn giải

- Dùng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều của lực điện từ.

- Chọn đáp án D

Muốn xác định được chiều của lực điện từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua đặt tại một điểm trong từ trường thì cần phải biết những yếu tố nào?

A. Chiều của dòng điện trong dây dẫn và chiều của dây.

B. Chiều của đường sức từ và cường độ lực điện từ tại điểm đó.

C. Chiều của dòng điện và chiều của đường sức từ tại điểm đó.

D. Chiều và cường độ của dòng điện, chiều và cường độ của lực từ tại điểm đó.

Phương pháp giải

Khi biết chiều của dòng điện và chiều của đường sức từ ta có thể xác định chiều của lực từ theo quy tắc bàn tay trái

Hướng dẫn giải

- Muốn xác định được chiều của lực điện từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua đặt tại một điểm trong từ trường thì cần phải biết chiều của dòng điện và chiều của đường sức từ tại điểm đó.

- Chọn đáp án C

Khi dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua được đặt song song với các đường sức từ thì lực điện từ có hướng như thế nào?

A. Cùng hướng với dòng điện.

B. Cùng hướng với đường sức từ.

C. Vuông góc với cả dây dẫn và đường sức từ.

D. Không có lực điện từ.

Phương pháp giải

Khi dòng điện song song với các đường sức từ thì không có lực điện từ

Hướng dẫn giải

- Khi dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua được đặt song song với các đường sức từ thì không có lực điện từ.

- Chọn đáp án D

Một khung dây dẫn hình chữ nhật có dòng điện chạy qua được đặt trong từ trường giữa hai nhánh của một nam châm hình chữ U. Khung dây sẽ quay đến vị trí nào thì dừng lại.

A. Mặt khung dây song song với các đường sức từ.

B. Mặt khung dây vuông góc với các đường sức từ.

C. Mặt khung dây tạo thành một góc 60⁰ với đường sức từ.

D. Mặt khung dây tạo thành một góc 45⁰ với đường sức từ.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được các đặc điểm của lực điện từ

Hướng dẫn giải

- Lực điện từ làm cho khung quay quanh trục của nó. Trừ một vị trí duy nhất đó là khi mặt phẳng khung vuông góc với đường sức từ (tức là mặt phẳng khung nằm trong mặt phẳng trung hòa).

- Chọn đáp án B