Giải bài tập SGK Vật lý 9 Bài 30: Bài tập Bài 30: Bài tập vận dụng quy tắc nắm tay phải và quy tắc bàn tay trái

Treo thanh nam châm gần một ống dây (hình 30.1 SGK). Đóng mạch điện.

a. Có hiện tượng gì xây ra với thanh nam châm?

b. Đổi chiếu dòng điện chạy qua các vòng dây, hiện tượng sẽ xảy ra như thế nào?

c. Hãy làm thí nghiêm kiểm tra xem các câu trả lời trên của em có đúng không?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm cách xác định chiều dòng điện trong ống dây.

• Áp dụng quy tắc nắm tay phải: Nắm bàn tay phải, rồi đặt sao cho bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện chạy qua các vòng dây thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trong lòng ống dây. Xác định chiều đường sức từ.

• Từ đó suy ra định hướng của kim nam châm thử.

Hướng dẫn giải

a) Có hiện tượng xảy ra đối với thanh nam châm.

Thanh nam châm bị hút vào ống dây. Khi đóng mạch điện, dòng điện chạy qua cuộn dây theo chiều từ trong ra ngoài mặt phẳng, sử dụng quy tắc nắm bàn tay phải, ta xác định được chiều từ trường do ống dây gây ra có chiều đi ra từ đầu B, nên B là cực Bắc, sẽ hút cực nam S của nam châm bên ngoài.

b) Đổi chiếu dòng điện chạy qua các vòng dây, hiện tượng sẽ xảy ra như thế nào?

Ban đầu nam châm bị đẩy ra xa, sau đó xoay đi và khi cực Bắc của nam châm hướng về phía đầu B của ống dây thì nam châm lại bị hút vào ống dây. Vì khi đổi chiều dòng điện chạy qua các vòng dây thì từ cực tại B sẽ đổi thành cực Nam, cùng cực với nam châm ngoài nên sẽ đẩy ra xa, sau đó nam châm bên ngoài bị xoay đi và cực Bắc của nam châm ngoài sẽ gần đầu B (cực Nam) của ống dây nên bị hút vào.

c) Hãy làm thí nghiêm kiểm tra xem các câu trả lời trên của em có đúng không?

Dụng cụ thí nghiệm: 1 ống dây, 1 thanh nam châm và 1 mạch điện. Tiến hành thí nghiệm theo hình vẽ và kiểm tra kết quả.

Xác định chiều của lực điện từ, chiều của dòng điện, chiều đường sức từ và tên từ cực trong các trường hợp được biểu diễn trên hình 30.2a, b, c SGK. Cho biết kí hiệu (+) chỉ dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng trang giấy và chiều đi từ phía trước ra phía sau, kí hiệu (•) chỉ dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng trang giấy và có chiều đi từ phía sau ra phía trước.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắmquy tắc bàn tay trái: 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

Sử dụng quy tắc bàn tay trái ta xác định được định chiều của lực điện từ, chiều của dòng điện, chiều đường sức từ và tên từ cực như hình vẽ sau đây:

Hình 30.3 mô ta khung dây dẫn ABCD (có thể quay quanh trục OO’) có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường, chiều của dòng điện và tên các cực của nam châm đã chỉ rõ trên hình.

a) Hãy vẽ  lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) tác dụng lên đoạn dây dẫn AB và lực  \(\overrightarrow {{F_2}} \) tác dụng lên đoạn dây CD.

b) Cặp lực  \(\overrightarrow {{F_1}} \), \(\overrightarrow {{F_2}} \)  làm cho khung dây quay theo chiều nào?

c) Để cho khung dây ABCD quay theo chiều ngược lại  thì phải làm thế nào?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm quy tắc bàn tay trái: 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) Hãy vẽ lực \(\vec F_1\) tác dụng lên đoạn dây dẫn AB và lực \(\vec F_2\) tác dụng lên đoạn dây CD.

Xem hình 30.3b

b) Cặp lực \(\vec F_1\), \(\vec F_2\) làm cho khung dây quay theo chiều nào?

Cặp lực \({\vec F_1},{\vec F_2}\) làm cho khung dây quay ngược chiều kim đồng hồ.

c) Để cho khung dây ABCD quay theo chiều ngược lại  thì phải làm thế nào?

Khung dây quay theo chiều ngược lại khi cặp lực \({\vec F_1},{\vec F_2}\) có chiều ngược lại, muốn vậy phải đổi chiều dòng điện trong khung dây hoặc phải đổi chiều từ trường.