Lực Từ: Khám phá và Hiểu Một cách Sâu Sắc

Lực từ là gì?

Bạn đã từng nghe về lực từ chưa? Để hiểu rõ hơn về khái niệm này, hãy cùng tìm hiểu bài viết dưới đây nhé.

Từ trường đều

Đầu tiên, chúng ta cần hiểu về khái niệm từ trường đều. Từ trường đều là từ trường có đặc điểm giống nhau tại mọi điểm, các đường sức từ của nó cùng chiều và song song với nhau và được đặt cách đều nhau. Ví dụ, giữa hai cực của một nam châm hình chữ U có thể tạo ra một từ trường đều.

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 vuông góc với dây dẫn và có phương vuông góc với đường sức từ, độ lớn của lực từ được quyết định bởi cường độ dòng điện và từ trường chạy qua dây dẫn.

Cảm ứng từ

Chúng ta hãy tìm hiểu về cảm ứng từ, đơn vị đo độ mạnh yếu của từ trường.

Cảm ứng từ là gì?

Cảm ứng từ, hay lực từ cảm ứng từ, là đơn vị đo độ mạnh yếu của từ trường và được tính bằng công thức: B = F/Il, với F là lực từ tác dụng lên dây dẫn điện vuông góc với đường sức từ, Il là tích cường độ dòng điện nhân với chiều dài dây dẫn.

Đơn vị của cảm ứng từ

Theo hệ SI, điều này được biểu thị như sau:

• B là tesla (T)
• F được đo bằng Newton (N)
• I được đo bằng ampe (A)
• l: quy về đơn vị mét (m)

Vectơ cảm ứng từ

Vectơ cảm ứng từ được sử dụng để biểu thị cảm ứng từ, ký hiệu là B vẻ. Tại một điểm, vectơ cảm ứng từ B:

• Hướng của từ trường trùng với hướng của vectơ tại điểm đó.
• Độ lớn được tính bằng công thức B = F/Il.

Biểu thức của lực từ

Lực từ F tác động lên một dây dẫn l. Có dòng điện là I đi qua một từ trường đều, và tại điểm đó, cảm ứng từ là B.

Phương pháp giải bài tập

Hãy tìm hiểu phương pháp giải bài tập liên quan đến lực từ.

Xác định chiều cảm ứng từ của dòng điện

Để xác định chiều cảm ứng từ của dòng điện, chúng ta làm theo các bước sau:

1. Xác định từ trường ban đầu của nam châm theo quy tắc "Vào (S) ra (N) Bắc".
2. Xác định từ trường cảm ứng Bc khung dây sinh ra theo định luật Len-xơ.
   • Ta có quy tắc chung: xa cùng - gần ngược. Nghĩa là khi nam châm hay khung dây lại gần nhau thì Bc và B ngược nhau. Khi ra xa thì Bc và B ngược nhau.
3. Dựa theo quy tắc nắm bàn tay phải, chúng ta xác định dòng điện cảm ứng sinh ra trong một khung dây.
   • Ví dụ 1: Biết rằng cảm ứng từ B giảm dần. Hãy xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây kín ABCD.
     • Vì cảm ứng từ B giảm nên từ thông cũng giảm theo, vì vậy cảm ứng từ Bc cùng chiều với cảm ứng từ B.
     • Ứng dụng quy tắc bàn tay phải => chiều dòng điện cảm ứng có cùng chiều kim đồng hồ.

Lực từ do đoạn dây dẫn có dòng điện gây ra

Lực từ tác động lên đoạn dây dẫn có chiều dài l, dòng điện qua dây dẫn có cường độ I, dây dẫn đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B được xác định qua biểu thức sau: F = BIl sinα​

Trong đó có:

• B: cảm ứng từ
• F: lực từ
• I: cường độ dòng điện
• l: chiều dài đoạn dây

Quy tắc bàn tay trái được hiểu là: Đặt bàn tay trái của bạn duỗi thẳng để cho chiều của các đường cảm ứng từ xuyên qua lòng bàn tay. Chiều từ cổ tay của bạn đến ngón tay trùng chiều dòng điện. Khi đó ngón tay cái đưa ra 90º ý chỉ chiều của lực F tác dụng lên dây dẫn.

Ví dụ: Dòng điện chạy qua đặt cùng phương với đường sức từ có lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn MN. Câu 1: Đường sức từ luôn cùng hướng. Câu 2: Ngược hướng với đường sức từ. Câu 3: Vuông góc với đường sức từ. Câu 4: Luôn bằng không.

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 vectơ cảm ứng từ. Dây dẫn có dòng điện chạy qua có cường độ I = 0,75A. Biết cảm ứng từ của từ trường có độ lớn 0,8T.

Theo đề bài đã cho ta có B vuông góc I. Vì vậy, α = 90 độ.

• F = IBl sinα = 0,75 0,8 0.05 * sin(90) = 0,03 N

Đăng ký ngay để được các thầy cô tổng ôn kiến thức và tư vấn xây dựng lộ trình học dành riêng cho các bạn lớp 10 - 11 ngay!

Bài tập vận dụng về lực từ

Câu 1: Công thức tính lực từ tác động lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện là

A. F = BI sinα​
B. F = BIl cosα​
C. F = BIl sinα​
D. F = Il cosα​

Đáp án: C

Câu 2: Phương án nào là không chính xác?

A.
B.
C.
D.

Đáp án: D

Câu 3: Đáp án nào sau đây là chính xác?

Có một dây dẫn có dòng điện l đặt song song với đường sức từ, chiều của đường sức từ và dòng điện ngược chiều nhau A. Lực từ luôn bằng không và không tăng cường độ dòng điện
B. Lực từ và cường độ dòng điện tỉ lệ thuận với nhau
C. Lực từ và cường độ dòng điện tỉ lệ nghịch với nhau
D. Chiều của lực từ và chiều của dòng điện tỉ lệ thuận với nhau

Đáp án: A

Câu 4: Cho dây dẫn với chiều dài 10m đặt trong 1 từ trường đều B = 5.10-2T. Cho một dòng điện chạy qua dây dẫn biết dòng điện có cường độ là 10A. Tính lực từ tác dụng lên dây dẫn, biết dây dẫn đặt vuông góc với B.

A. 0N
B. 5N
C. 0,05N
D. 5.10-4N

Đáp án: B

Câu 5: Cho dòng điện có cường độ là 10A chạy qua dây dẫn có khung là tam giác vuông MNP theo chiều MNPM như hình dưới. Tam giác MNP có MN = 30cm, NP = 40cm. Có từ trường B = 0,01T vuông góc với mặt phẳng khung dây. Tính lực từ tác dụng lên cạnh MP.

A. 0N
B. 0,03N
C. 0,05N
D. 0,04N

Đáp án: C

Trên đây là toàn bộ kiến thức về lực từ mà chúng ta đã tìm hiểu. Hy vọng rằng sau bài viết này, bạn đã có thể áp dụng vào làm bài tập một cách chính xác. Để có thêm các thông tin hữu ích và bài giảng hấp dẫn, hãy nhanh chóng truy cập Vuihoc.vn nhé!