Giải bài tập SGK Vật lý 11 nâng cao Bài 28: Cảm ứng từ. Định luật Am-pe

Chọn câu sai.

Lực từ tác dụng lên một đoạn dây có dòng điện đặt trong từ trường đều tỉ lệ với

A. Cường độ dòng điện trong đoạn dây

B. Chiều dài của đoạn dây.

C. Góc hợp bởi đoạn dây và đường sức từ

D. cảm ứng từ tại điểm đật đoạn dây.

Phương pháp giải

Áp dụng công thức tính lực từ:

\(F = BIlsin\alpha \) để rút ra sự phụ thuộc của lực từ vào các đại lượng có trong công thức

Hướng dẫn giải

C - sai vì:  Lực từ tỉ lệ thuận với sin của góc hợp bởi đoạn dây và đường sức từ chứ không phải góc hợp bởi đoạn dây và đường sức từ

=> Chọn phương án C

Chọn phương án đúng.

Một đoạn dòng điện nằm song song với đường sức từ và có chiều ngược với chiều của đường sức từ. Gọi F là lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện đó thì:

A. F # 0

B. F = 0

C. F còn tuỳ thuộc chiểu dài của đoạn dòng điện.

D. Cả ba phương án trên đều sai.

Phương pháp giải

Vận dụng biểu thức tính lực từ:

\(F = BIlsin\alpha \)  để tính lực từ

Hướng dẫn giải

Ta có, dòng điện nằm song song với đường sức từ và có chiều ngược với chiều của đường sức từ

=> α=180⁰

Lại có sin180⁰=0

=> Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện đó F=0N

=> Chọn phương án B

Gập đôi đoạn dây dẫn MN có chiều dài l mang dòng diện thành đoạn dây kép có chiều dài l₂ (Hình 28.2 SGK) và đặt trong từ trường đều. Hỏi lực từ tác dụng lên đoạn dây đó có phụ thuộc vào chiều dài của đoạn dây và cường độ dòng điện I trong đoạn dây đó không? Giải thích.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được nội dung lí thuyết cảm ứng từ của dòng điện

Hướng dẫn giải

Giả sử từ trường đều \(\vec B\)  hướng từ sau ra trước tờ giấy như hình vẽ.

Theo quy tắc bàn tay trái, lực từ tác dụng lên mỗi đoạn dây có chiều như hình vẽ, có độ lớn bằng nhau: F­₁ = F₂ và có hướng ngược nhau.

Kết quả lực điện tổng hợp tác dụng lên dây MN là:

\(\overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} = 0\)

Vậy lực từ tác dụng lên đoạn dây MN không phụ thuộc vào chiều dài đoạn dây và cường độ dòng điện I trong đoạn dây.

Một đoạn dây dẫn dài 5cm đặt trong từ trường đều và vuông góc với vectơ cảm ứng từ. Dòng điện qua dây có cường độ 0,75A. Lực từ tác dụng lên đoạn dây đó là 3.10^-3N. Xác định cảm ứng từ của từ trường.

Phương pháp giải

Áp dụng công thức: B= F/I.l để tính cảm ứng từ

Hướng dẫn giải

Ta có:

\(\begin{array}{l} F = BIl\\ = > B = \frac{F}{{Il}} = \frac{{{{3.10}^{ - 3}}}}{{{{0,75.5.10}^{ - 2}}}} = 0,08\left( T \right) \end{array}\)

Đoạn dòng diện MN đặt trong từ trường đều như Hình 28.3 (SGK). Đoạn dòng điện và các đường sức từ đều nằm trong mặt phẳng hình vẽ. Cho biết cảm ứng từ bằng  0,5T, MN dài 6cm và cường độ dòng điện qua MN bằng 5A.

 a) Hãy dùng các kí hiệu (+)  hay (-)  để chỉ chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện  MN.

 b) Tính góc hợp bởi MN và vectơ cảm ứng từ. Cho biết lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện bằng 0,075N.

Phương pháp giải

Áp dụng công thức: 

\({\mkern 1mu} \sin \alpha = \frac{F}{{BIl}}\) để tính góc hợp bởi MN và vecto cảm ứng từ

Hướng dẫn giải

a) Theo quy tắc bàn tay trái, lực từ tác dụng lên đoạn dây MN có chiều hướng từ trước ra sau mặt phẳng tờ giấy.

Điền kí hiệu: (+)

b) Ta có:

\(\begin{array}{l} F = BIl\\ \Rightarrow {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \sin \alpha = \frac{F}{{BIl}} = \frac{{0,075}}{{{{0,5.5.6.10}^{ - 2}}}} = 0,5\\ \Rightarrow {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \alpha = {30^o} \end{array}\)