Chúng tôi giới thiệu Giải bài tập Vật Lí lớp 11 Bài 20: Lực từ - Cảm ứng từ chính xác, chi tiết nhất giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Lực từ - Cảm ứng từ lớp 11.
Giải bài tập Vật Lí lớp 11 Bài 20: Lực từ - Cảm ứng từ
Trả lời câu hỏi giữa bài
Trả lời câu C1 trang 126 SGK Vật lí 11: Hãy thiết lập hệ thức 
Phương pháp giải:
+ Vận dụng phương trình cân bằng của vật
+ Áp dụng các hệ thức trong tam giác
Lời giải:
Khi đoạn dây dẫn cân bằng thì tổng:
(1)
Gắn hệ trục tọa độ như hình vẽ, chiếu (1) lên các phương ta được:
Ox: (2)
Oy: (3)
Từ (2) và (3), ta suy ra:
Trả lời câu C2 trang 126 SGK Vật lí 11: Nghiệm lại nhận xét: Hướng của dòng điện, từ trường và lực từ tạo thành một tam diện thuận.
Lời giải:
Ta có: 
Dễ dàng thấy, hướng của dòng điện , hướng của từ trường và hướng của lực tạo thành một tam diện thuận.
Câu hỏi và bài tập (trang 128 sgk Vật lí 11)
Bài 1 trang 128 SGK Vật lí 11: Phát biểu các định nghĩa:
a) Từ trường đều
b) Lực từ
c) Cảm ứng từ.
Lời giải:
a) 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.
b) Lực từ là lực do từ trường tác dụng lên nam châm hay dây dẫn mang điện đặt trong nó.
Lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện đặt trong từ trường đều, tại đó cảm ứng từ là ; (với góc hợp bởi và )
c) Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực.
Bài 2 trang 128 SGK Vật lí 11: Phát biểu định nghĩa đơn vị tesla.
Lời giải:
Một tesla là cảm ứng từ của một từ trường đều sao cho khi đặt một dây dẫn dài 1m vào từ trường đó và vuông góc với các đường sức từ, nếu dòng điện qua dây dẫn có cường độ 1A thì lực từ tác dụng lên dây dẫn là 1N.
Bài 3 trang 128 SGK Vật lí 11: So sánh lực điện và lực từ.
Lời giải:
|
LỰC ĐIỆN |
LỰC TỪ |
|
+ Lực điện là lực tương tác giữa các điện tích đứng yên + Tác dụng lên hạt mang điện + Phụ thuộc vào dấu điện tích + Cùng phương với điện trường |
+ Lực từ là lực tương tác giữa các nam châm và dòng điện (bản chất là lực tương tác giữa các điện tích chuyển động) + Tác dụng lên phân tử dòng điện + Phụ thuộc chiều dòng điện + Luôn vuông góc với phần tử dòng điện và từ trường |
Bài 4 trang 128 SGK Vật lí 11: Phát biểu nào sau đây là sai?
Lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện
A. Vuông góc với phần tử dòng điện.
B. Cùng hướng với từ trường.
C. Tỉ lệ cường độ dòng điện.
D. Tỉ lệ với cảm ứng từ.
Phương pháp giải:
Vận dụng định nghĩa, biểu thức lực từ
Lời giải:
Ta có, lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện đặt trong từ trường đều, tại đó cảm ứng từ :
+ Có điểm đặt tại trung điểm của ;
+ Có phương vuông góc với và ;
+ Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái;
+ Có độ lớn:
Ta suy ra:
Phương án A, C, D - đúng
Phương án B - sai vì: Lực từ có phương vuông góc với
=> Chọn phương án B
Bài 5 trang 128 SGK Vật lí 11: Phát biểu nào dưới đây là đúng?
Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường
A. Vuông góc với đường sức từ.
B. Nằm theo hướng của đường sức từ.
C. Nằm theo hướng của lực từ.
D. Không có hướng xác định.
Phương pháp giải:
Vận dụng định nghĩa véc tơ cảm ứng từ
Lời giải:
Ta có: Véc tơ cảm ứng từ tại một điểm:
+ Có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó;
+ Có độ lớn
=> Chọn phương án B. Nằm theo hướng của đường sức từ.
Bài 6 trang 128 SGK Vật lí 11: Phần tử dòng điện I nằm trong từ trường đều có các đường sức từ thẳng đứng. Phải đặt I như thế nào để cho lực từ.
a) Nằm ngang?
b) Bằng 0?
Phương pháp giải:
+ Vận dụng biểu thức tính lực từ: .
+ Vận dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều lực từ.
Lời giải:
a) đặt theo phương không song song với các đường sức từ.
b) đặt song song với các đường sức từ.
Bài 7 trang 128 SGK Vật lí 11: Phần tử dòng điện được treo nằm ngang trong một từ trường đều. Hướng và độ lớn của cảm ứng từ phải như thế nào để lực từ cân bằng với trọng lực của phần tử dòng điện?
Lời giải:
Lực từ cân bằng với trọng lực của phần tử dòng điện có nghĩa là lực từ có phương thẳng đứng và hướng lên.
Ví dụ như hình vẽ.
Theo quy tắc bàn tay trái, ta suy ra véc tơ cảm ứng từ ):
- Có phương nằm ngang sao cho: , = α ≠ 0 và 180 0.
- Có chiều sao cho chiều quay từ sang thuận với chiều thẳng đứng đi lên;
- Có độ lớn thỏa mãn hệ thức:
Lý thuyết Bài 20: Lực từ - Cảm ứng từ
I. Lực từ
Để dễ dàng khảo sát và đo đạc lực từ, trước hết ta khảo sát trong một từ trường đều.
1. 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.
2. Xác định lực từ do từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẫn có dòng điện
Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều có phương vuông góc với các đường sức từ và vuông góc với đoạn dây dẫn, có độ lớn phụ thuộc vào từ trường và cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn.
II. 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 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.
B =
2. Đơn vị cảm ứng từ
Trong hệ SI, đơn vị cảm ứng từ B là tesla (T). Trong công thức (20.2), F đo bằng niutơn (N), I đo bằng ampe (A) và l đo bằng mét (m).
3. Vectơ cảm ứng từ
Người ta biểu diễn cảm ứng từ bằng một vectơ gọi là vectơ cảm ứng từ, ký hiệu là
Vectơ cảm ứng từ tại một điểm:
-Có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó;
-Có độ lớn bằng: B =
4. Biểu thức tổng quát của lực từ
Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn l mang dòng điện I đặt trong từ trường đều, tại đó có cảm ứng từ là
+ Có điểm đặt tại trung điểm của l .
+ Có phương vuông góc với và
+ Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái
+ Có độ lớn là với
5. Chú ý
Tương tự điện trường từ trường cũng tuân theo nguyên lí chồng chất từ trường:
Giả sử hệ có n nam châm (hay dòng điện). Tại điểm M, từ trường chỉ của nam châm thứ nhất là , từ trường chỉ của nam châm thứ hai là ,…từ trường chỉ của nam châm thứ n là . Gọi là từ trường của hệ tại M thì:
.
Sơ đồ tư duy về Lực từ - Cảm ứng từ
