Phương pháp giải bài tập Khung dây có dòng điện đặt trong từ trường đều môn Vật Lý 11

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP KHUNG DÂY

CÓ DÒNG ĐIỆN ĐẶT TRONG TỪ TRƯỜNG ĐỀU

 

• Phân tích lực từ tác dụng lên từng đoạn dây của khung dây.
• Từ đó tính lực tổng hợp tác dụng lên khung hoạc momen lực tác dụng lên khung .
• Nếu dây gồm N vòng . độ lớn của lực từ sẽ tăng lên N lần .
• Momen lực được xác định bởi : M = F .l ( N.m)
• Trong đó : F là lực làm cho khung quay ; l là độ dài cánh tay đòn.

Ví dụ 1: Một khung dây hình chữ nhật ABCD đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 5 . 10^-4 ( T ) . Cạnh AB của khung dài 3 cm , cạnh BC dài 5 cm . Dòng điện trong khung có cường độ 2 A . Tính giá trị lớn nhất của momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung trong hai 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 .

Giải

a) Giá trị lớn nhất của momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung khi cạnh AB của khung vuông góc còn cạnh BC song song với đường sức từ :

            M = IBS = 2 . 5 . 10^-4 . 15 . 10^-4 = 15 . 10^-7 ( N . m )

b) Giá trị lớn nhất của momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung khi cạnh BC của khung vuông góc với đường sức từ còn cạnh AB song song với đường sức từ :

         M = IBS = 2 . 5 . 10^-4 . 15 . 10^-4 = 15 . 10^-7 ( N . m )

Ví dụ 2: Đặt một khung dây dẫn hình chữ nhật có dòng điện chạy qua trong từ trường đều sao cho mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ (Hình II.6). Lực từ tác dụng lên khung dây có tác dụng gì? Chọn kết quả đúng.

A. Lực từ làm dãn khung dây.

B. Lực từ làm khung dây quay.

C. Lực từ làm khung dây bị nén lại.

D. Lực từ không tác dụng lên khung dây.

Giải

Áp dụng quy tắc bàn tay trái xác định phương, chiều của lực từ tác dụng lên từng cạnh của khung dây như hình II.1G. Dưới tác dụng đồng thời của các lực này, khung dây bị nén lại.

Chọn C 

Ví dụ 3: Giả sử tại M có dây dẫn đặt song song với dây dẫn trên chứa dòng điện I₂ = 2A cùng chiều với I₁.  Xác định độ lớn của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn  l_CD = 10cm chứa I₂.

Giải

Giả sử tại M có dây dẫn đặt song song với dây dẫn trên chứa dòng điện I₂ = 2A cùng chiều với I₁. 

Xác định độ lớn của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn  l_CD = 10cm chứa I₂.

Ta có : F = B_MI₂l_CD = 4.10-6N

Câu 1 : Một khung dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều. Kết luận nào sau đây là không đúng?

A. Luôn có lực từ tác dụng lên tất cả các cạnh của khung

B. Lực từ tác dụng lên các cạnh của khung khi mặt phẳng khung dây không song song với đường sức từ

C. Khi mặt phẳng khung dây vuông góc với vectơ cảm ứng từ thì khung dây ở trạng thái cân bằng

D. Mômen ngẫu lực từ có tác dụng làm quay khung dây về trạng thái cân bằng bền

Câu 2: Một khung dây dẫn phẳng, diện tích S, mang dòng điện I đặt trong từ trường đều B, mặt phẳng khung dây song song với các đường sức từ. Mômen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây là:

A. M = 0                      B. M = IBS                            

C. M = IB/S                D. M = IS/B

Câu 3: Một khung dây mang dòng điện I đặt trong từ trường đều, mặt phẳng khung dây vuông góc với đường cảm ứng từ (Hình vẽ). Kết luận nào sau đây là đúng về lực từ tác dụng lên các cạnh của khung dây

A. bằng không

B. có phương vuông góc với mặt phẳng khung dây

C. nằm trong mặt phẳng khung dây, vuông góc với các cạnh và có tác dụng kéo dãn khung

D. nằm trong mặt phẳng khung dây, vuông góc với các cạnh và có tác dụng nén khung

Câu 4: Một khung dây mang dòng điện I đặt trong từ trường đều, mặt phẳng khung dây chứa các đường cảm ứng từ, khung có thể quay xung quanh một trục 00' thẳng đứng nằm trong mặt phẳng khung (Hình vẽ). Kết luận nào sau đây là đúng?

A. lực từ tác dụng lên các cạnh đều bằng không

B. lực từ tác dụng lên cạnh NP & QM bằng không

C. lực từ tác dụng lên các cạnh triệt tiêu nhau làm cho khung dây đứng cân bằng

D. lực từ gây ra mômen có tác dụng làm cho khung dây quay quanh trục 0⁰'

Câu 5: Khung dây dẫn hình vuông cạnh a = 20 (cm) gồm có 10 vòng dây, dòng điện chạy trong mỗi vòng dây có cường độ I = 2 (A). Khung dây đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,2 (T), mặt phẳng khung dây chứa các đường cảm ứng từ. Mômen lực từ tác dụng lên khung dây có độ lớn là:

A. 0 (Nm)                  

B. 0,016 (Nm)                                   

C. 0,16 (Nm)            

D. 1,6 (Nm)

...

-(Nội dung tiếp theo của tài liệu, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)-

Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Phương pháp giải bài tập Khung dây có dòng điện đặt trong từ trường đều môn Vật Lý 11 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.