Giải bài tập SGK Vật lý 11 Nâng cao Bài 33: Khung dây có dòng điện đặt trong từ trường

Chọn câu sai.

Momen ngẫu lực từ tác dụng lên một khung dây có dòng điện đặt trong từ trường đều

A. tỉ lệ với diện tích của khung.

B. có giá trị lớn nhất khi mặt phẳng khung vuông góc với đường sức từ.

C. phụ thuộc cường độ dòng điện trong khung.

D. tỉ lệ với cảm ứng từ.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được đặc điểm của momen ngẫu lực từ tác dụng lên vật

Hướng dẫn giải

- B - sai vì: Khi mặt phẳng khung vuông góc với đường sức từ thì 

\(\begin{array}{*{20}{l}} {\theta = \widehat {\vec B,\vec n} = {0^0}}\\ { \Rightarrow \sin \theta = 0}\\ { \Rightarrow M = 0} \end{array}\)

- Chọn B

Chọn phương án đúng.

Một khung dây phằng nằm trong từ trường đều, mặt phẳng khung dây chứa các đường sức từ. Giảm cảm ứng từ đi 2 lần và tăng cường độ dòng điện trong khung lên 4 lần thì momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung sẽ tăng lên

A.2 lần.                  B. 4 lần.                 

C. 6 lần.                 D. 8 lần.

Phương pháp giải

Vận dụng biểu thức: M=BISsinθ để tính momen

Hướng dẫn giải

Ta có: M=BISsinθ

Khi B giảm 2 lần, I tăng 4 lần 

=> Momen tăng 2 lần

=> Chọn phương án A

 Một khung dây hình chữ nhật ABCD đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 5.10^-2 T. Cạnh AB của khung dài 3cm, cạnh BC dài 5crn. Dòng điện trong khung có cường độ 2A. Tính giá trị lớn nhất của momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung trong 2 trường hợp:

a) cạnh AB của khung vuông góc còn cạnh BC song song với đường sức từ.

b) cạnh BC của khung vuông góc còn cạnh AB song song với đường sức từ.

Phương pháp giải

Áp dụng công thức: 

\(M = BIS = BIab\) để tính momen của ngẫu lực

Hướng dẫn giải

Khung dây hình chữ nhật 3cm×5cm, I = 2 (A); B = 5.10^-2 (T)

Giá trị lớn nhất của momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung trong hai trường hợp a và b đều bằng nhau:

\(\begin{array}{l} M = BIS = BIab\\ = {5.10^{ - 2}}.2.0,03.0,05 = {1,5.10^{ - 4}}\left( {Nm} \right) \end{array}\)

Một khung dây có kích thước 2cm x 3cm  đặt trong từ trường đều. Khung dây gồm 200 vòng. Cho dòng điện cường độ 0,2A di vào khung dây. Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung có giá trị lởn nhất bằng 24.10^-4N.m. Hãy tính cảm ứng từ của từ trường.

Phương pháp giải

Áp dụng công thức:

\(B = \frac{M}{{NIab}}\) để tính cảm ứng từ

Hướng dẫn giải

Khung dây 2cm x 3cm, N = 200 vòng, I = 0,2 (A), momen ngẫu lực từ lớn nhất M = 24.10^-4 Nm.

Cảm ứng từ là:

\(\begin{array}{l} M = BIS = BIab\\ \Rightarrow B = \frac{M}{{NIab}}\\ = \frac{{{{24.10}^{ - 4}}}}{{200.0,2.0,02.0,03}} = 0,1\left( T \right) \end{array}\)