Lực từ. Cảm ứng từ

Kiến thức cần nhớ

1. Lực từ

a. Từ trường đều

- 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.

- Từ trường đều có thể được tạo thành giữa hai cực của một nam châm hình chữ U.

b. Xác định lực từ do từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẫn có dòng điện

- Khi cho dòng điện có cường độ I chạy qua dây dẫn M₁M₂ trong từ trường đều có $\overrightarrow{B}$ thì xuất hiện lực từ $\overrightarrow{F}$ tác dụng lên dây dẫn M₁M₂.

- $\overrightarrow{F}$ có:

+ Điểm đặt: Trung điểm dây M₁M_2.

+ Phương: Vuông góc với mặt phẳng $\left(\overrightarrow{B,}l\right)$.

+ Chiều: Xác định bằng quy tắc bàn tay trái.

+ Độ lớn:  F = mgtan$\theta$

2. Cảm ứng từ

a. Cảm ứng từ

- Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của từ trường và được tính bằng biểu thức:

$B=\frac{F}{IL}$

b. Đơn vị

- Trong hệ SI, đơn vị cảm ứng từ là tesla (T).

c. Vec-tơ cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ tại một điểm

Tại mỗi điểm trong không gian có từ trường xác định một vectơ cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$.

- Có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó.

- Có độ lớn là:

$B=\frac{F}{IL}$

d. Biểu thức tổng quát của lực từ $\overrightarrow{F}$ theo $\overrightarrow{B}$.

- Lực từ $\overrightarrow{F}$ tác dụng lên đoạn dây dẫn l mang dòng điện I đặt trong từ trường đều, tại đó có cảm ứng từ là $\overrightarrow{B}$ có:

+ Điểm đặt: tại trung điểm của l.

+ Phương: vuông góc với $\overrightarrow{l}$và  $\overrightarrow{B}$.

+ Chiều: tuân theo quy tắc bàn tay trái.

+ Độ lớn:

F = BIlsinα (với α là góc tạo bởi $\overrightarrow{B}$ và $\overrightarrow{l}$)

Các dạng bài tập về Lực từ. Cảm ứng từ

Dạng 1: Lực từ tắc dụng lên đoạn dây dẫn

Phương pháp giải:

+ Độ lớn lực từ của từ trường đều:  $F = BI\mathcal{l} \sin \alpha$

+ Để xác định hướng của lực từ ta dùng quy tắc bàn tay phải

Dạng 2: Lực từ tắc dụng lên khung dây dẫn

Phương pháp giải:

- Để tìm lực từ tác dụng lên khung dây, tìm lực từ tác dụng lên từng cạnh rồi tìm lực tổng hợp.

Dạng 3: Lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện đặt trong từ trường đều

Phương pháp giải:

- 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. I là độ dài cánh tay đòn.

 Dạng 4 : Xác định lực từ tác dụng lên một điện tích chuyển động

Phương pháp giải:

− Lực từ tác dụng lên điện tích chuyển động (lực Lorenxơ)

Lực Lorenxơ tác dụng lên điện tích q đang chuyển động với vận tốc v trong từ trường có:

− Điểm đặt tại điện tích q

− Phương: Vuông góc với mặt phẳng (v,B)

− Chiều: xác đinh theo quy tắc bàn tay trái

+ Nếu q > 0: chiều cùng với chiều chỉ của ngón tay cái

+ Nếu q < 0: chiều ngược với chiều chi của ngón tay cái

Bài tập tự luyện

(Xem thêm ở file dưới đây)

Xem thêm các dạng bài tập chi tiết khác:

70 Bài tập về Kính lúp (có đáp án)

70 Bài tập về Giải bài toán về hệ thấu kính (có đáp án)

70 Bài tập về Mắt (có đáp án)

1000 Bài tập Vật lí Chương 4: Từ trường (có đáp án)

70 Bài tập về Dòng điện trong chất bán dẫn (có đáp án)