Lực từ là một trong những kiến thức cơ bản trong chương trình học Vật Lý. Đây là dạng bài tập không quá khó tuy nhiên rất người các bạn học sinh chưa thực sự hiểu “Lực từ là gì?” “Cảm ứng từ là gì?”. Chính vì vậy hôm nay Wikihay sẽ chia sẻ tất tần tật các thông tin cơ bản về vấn đề này cho các bạn nắm vững hơn nhé.
Lực từ là gì?
Lực từ là lực từ trường tác dụng lên một vật có mang điện tích chuyển động. Trong đó từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mỗi điểm. Với các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau. Để dễ dàng đo đạc và khảo sát lực từ, đầu tiên là khảo sát trong một từ trường đều.
Có thể hiểu từ trường đều là từ trường mà mà nó giống nhau ở mọi điểm. Các đường sức từ là những đường thẳng song song. Nó cách đều và cùng chiều nhau. Từ trường đều có thể được tạo thành giữa 2 cực của một nam châm hình chữ U.
Cách xác định lực từ do từ trường đều tác dụng lên đoạn dây dẫn có dòng điện. Trong từ trường đều lực từ tác dụng lên một dây dẫn điện đều vuông góc với dây dẫn và có phương vuông góc với dây dẫn. Ngoài ra còn có phương vuông góc với đường sức từ. Độ lớn được quyết định bởi cường độ dòng điện và từ trường chạy qua dây dẫn.
Lực từ là gì?
Cảm ứng từ là gì?
Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của từ trường. Được đo bằng thương số giữa lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn. Mang dòng điện đặt vuông góc với đường cảm ứng từ tại điểm đó và tích của cường độ dòng điện và chiều dài đoạn dây dẫn đó.
1. Công thức tính cảm ứng từ
B = F/Il.
Đơn vị cảm ứng từ: Trong hệ SI, đơn vị cảm ứng từ là tesla (T)
- B: là tesla
- F: được đo bằng Newton
- I: được đo bằng Ampe
- l: quy về đơn vị mét
2. Vectơ cảm ứng từ
Người ta gọi vecto cảm ứng từ để biểu đạt cho cảm ứng từ, ký hiệu là: B→
Vectơ cảm ứng tại B một điểm:
- Có cùng hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó.
- Có độ lớn bằng: B = F: Il.
Cảm ứng từ
Biểu thức tổng quát của lực từ
Lực từ của vecto F tác dụng lên một đoạn dây dẫn I mang dòng điện l đặt trong từ trường đều. Tại đây có cảm ứng từ là vecto B
- Có điểm đặt tại trung điểm của l
- Có phương vuông góc với vectơ l và vectơ B
- Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái.
- Có độ lớn là F= lIsina. Trong đó a chính là góc được tạo bởi vectơ B và vectơ l.
Quy tắc bàn tay trái
Đây chính là quy tắc điện động học và được từ học được nhà vật lý học tên John Ambrose Fleming người Anh phát minh. Ở quy tắc này chúng ta cần xác định hướng của lực dòng điện, cực từ trong các trường hợp liên quan đến dây dẫn và từ tích hợp.
Quy tắc này được dựa trên cơ sở lực từ tác động lên dây điện theo biểu thức toán học.
F= I dl x B
Trong đó:
- F: lực từ
- I: cường độ dòng điện
- dl: vectơ sở hữu độ dài đoạn dây điện và hướng theo chiều dòng điện
- B: véc tơ cảm ứng từ trường
Cách thực hiện: Chúng ta đặt bàn tay trái sao cho nhưng đường sức từ hướng vào lòng bàn tay. Chiều từ cổ tay với ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện. Thì ngón tay choãi ra theo hướng vuông góc chỉ chiều của lực điện từ.
Quy tắc nắm bàn tay trái
Các phương pháp giải bài tập liên quan
Để xác định chiều cảm ứng từ của dòng điện, chúng ta có thể làm theo các bước sau:
- Bước 1: Các bạn cần xác định từ trường ban đầu của nam châm theo quy tắc vào Nam ra Bắc. (Nam: S; Bắc: N).
- Bước 2: Xác định từ trường cảm ứng vecto Bc khung dây tạo ra theo định luật Len -xơ. Hãy áp dụng quy tắc “xa gần – cùng ngược”. Nghĩa là khi nam châm hay khung dây lại gần nhau thì vecto Bc và vecto B ngược nhau. Khi xa ra thì 2 vecto này lại cùng nhau.
Ví dụ 1: Cảm ứng từ B giảm dần. Hãy xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây kín ABCD (ABCD là khung hình chữ nhật)
Lời giải:
- Vì cảm ứng từ B giảm nên thông cũng giảm theo. Vì vậy nên cảm ứng từ Vectơ Bc cùng chiều với cảm ứng từ vectơ B
- Áp dụng quy tắc bàn tay phải ta được chiều dòng điện cảm ứng có cùng chiều kim đồng hồ.
Ví dụ 2: Hãy xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây khi cho đoạn dây dẫn có chiều dài 5cm. Được đặt trong từ trường đều, vuông góc với vecto cảm ứng. Dây dẫn có dòng điện chạy qua, cường độ I= 0,75A, cảm ứng từ của từ trường có độ lớn 0,8T.
Lời giải
- Ta có trung điểm của đoạn dây là điểm đặt chính. Phương vuông góc với mặt phẳng giữa (vecto B, vecto l)
- Áp dụng quy tắc bàn tay trái, suy ra chiều của vectơ F là hướng lên.
- Đổi độ lớn của lực 5cm= 0,05m
- Ta có tiếp vectơ B vuông góc với vecto I. Suy ra góc a bằng 90 độ
- F=I.B.l.sina =0,75.0,8.0,05.sin 90= 0,03 (N)
Tổng kết
Như vậy Wikihay đã chia sẻ những kiến thức vật lý về Lực từ là gì? Và các vấn đề liên quan xoay quanh lực từ. Hy vọng qua đây các bạn có thể hiểu được định nghĩa, tính chất, công thức áp dụng và các bước làm bài của lực từ. Hãy cẩn thận, tính toán kỹ càng để đưa ra đáp án chính xác. Ngoài ra một bài giảng có rất nhiều cách giải, kích thích sự sáng tạo. Đừng quên theo dõi các bài tiếp theo để biết thêm nhiều điều bổ ích.
Để lại một bình luận