Giải bài 20 vật lí 11: Lực từ Cảm ứng từ

A. Lý thuyết

I. Lực từ

Từ trường đều: là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mọi điểm; các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau.

Lực từ do từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẫn có dòng điện

Đặt một dây dẫn có chiều dài M₁M₂ = l mang dòng điện vuông góc với đường sức từ của một từ trường đều. Dòng điện có chiều từ M₁ đến M₂.

Khi chưa có dòng điện, dây dẫn ở vị trí x.

Khi có dòng điện chạy qua, do tương tác từ, dây dẫn lệch sang vị trí x’ như hình vẽ.

Lực tác dụng lên dây dẫn đặt trong từ trường khi có dòng điện chạy qua là lực từ, có phương vuông góc với đường sức từ của từ trường đều, có độ lớn: $F = m.g.\tan \alpha $.

Chú ý: Hướng của dòng điện ($\overrightarrow{M_{1}M_{2}}$), hướng của lực từ ($\overrightarrow{F}$), hướng của từ trường ($\overrightarrow{B}$) tạo thành một tam diện thuận.

II. Cảm ứng từ

Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho tác dụng từ của từ trường tại vị trí đang xét, được xác định bằng thương số giữa lực từ F tại điểm khảo sát với tích của cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn và chiều dài dây dẫn.

$B = \frac{F}{I.l}$.

Đơn vị: tesla (T); 1 T  = 1 N/(A.m).

Cảm ứng từ của một dòng điện chạy trong một dây dẫn có hình dạng bất kì:

Tỉ lệ với cường độ dòng điện I gay ra từ trường;

Phụ thuộc dạng hình học của dây dẫn;

Phụ thuộc vào vị trí điểm M đang xét so với dây dẫn;

Phụ thuộc vào môi trường xung quanh.

Vecto cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ tại một điểm:

Có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó,

Có độ lớn: $B = \frac{F}{I.l}$.

Mối liên hệ giữa lực từ $\overrightarrow{F}$ và cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$: Lực từ $\overrightarrow{F}$ có điểm đặt tại trung điểm của M₁M₂, có phương vuông góc với $\overrightarrow{l}$ và $\overrightarrow{B}$, có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái và có độ lớn: F = I.l.B. $\sin \alpha $.

Trong đó, $\alpha $ là góc tạo bởi $\overrightarrow{l}$ và $\overrightarrow{B}$.

Quy tắc bàn tay trái: đặt bàn tay trái sao cho các đường cảm ứng 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.