Khung dây như hình vẽ có \(AB = CD = a = 10cm\), \(AD = BC = b = 5cm\), \({I_2} = 2A\), \({I_1} = 4A\) cách AB một khoảng \(d = 5cm\). Tính lực từ tổng hợp do \({I_1}\) tác dụng lên khung dây
Trả lời bởi giáo viên
+ Từ trường do dòng \({I_1}\) gây nên tại các vị trí nằm trên khung dây có chiều hướng vào mặt phẳng hình vẽ
+ Lực từ tác dụng lên mỗi cạnh của khung dây được xác định theo quy tắc bàn tay trái
+ Các lực trên nằm trong mặt phẳng khung dây nên không gây ra momen làm cho khung quay.
+ Hợp lực tác dụng lên khung dây: \(\overrightarrow F = \overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} + \overrightarrow {{F_3}} + \overrightarrow {{F_4}} \)
Do tính chất đối xứng nên cảm ứng từ do \({I_1}\) gây nên tại BC và AD bằng nhau
=> \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_3}} \) trực đối \( \Rightarrow \overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_3}} = \overrightarrow 0 \)
\( \Rightarrow \overrightarrow F = \overrightarrow {{F_2}} + \overrightarrow {{F_4}} \)
+ Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}{F_2} = {2.10^{ - 7}}\dfrac{{{I_1}{I_2}}}{{d + b}}a = {2.10^{ - 7}}\dfrac{{4.2}}{{0,05 + 0,05}}.0,1 = 1,{6.10^{ - 6}}N\\{F_4} = {2.10^{ - 7}}\dfrac{{{I_1}{I_2}}}{d}a = {2.10^{ - 7}}\dfrac{{4.2}}{{0,05}}.0,1 = 3,{2.10^{ - 6}}N\end{array} \right.\)
Lại có
\(\begin{array}{l}\overrightarrow {{F_2}} \uparrow \downarrow \overrightarrow {{F_4}} \\ \Rightarrow F = \left| {{F_2} - {F_4}} \right| = \left| {1,{{6.10}^{ - 6}} - 3,{{2.10}^{ - 6}}} \right| = 1,{6.10^{ - 6}}N\end{array}\)
Hướng dẫn giải:
+ Áp dụng quy tắc bàn tay trái, xác định chiều lực từ
+ Vận dụng biểu thức tính tính lực từ của đoạn dây \(l\) gây ra bởi dòng điện thẳng dài: \(F = {2.10^{ - 7}}\dfrac{{{I_1}{I_2}}}{r}l\)