Lý thuyết Lực từ. Cảm ứng từ - Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

Bài 10. Lực từ. Cảm ứng từ

1. Thí nghiệm khảo sát phương và chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện

Bước 1: Bố trí thí nghiệm như Hình 10.2.

Bước 2: Điều chỉnh cho mặt phẳng khung dây song song với mặt phẳng (Oxz). Điều chỉnh để đòn cân nằm ngang và thước đo góc chỉ vạch số 0.

Bước 3: Bật công tắc của nguồn điện để cho dòng điện chạy qua cuộn dây của nam châm điện.

Bước 4: Bật công tắc để cho dòng điện qua khung dây, quan sát chiều dịch chuyển của khung dây.

Bước 5: Ngắt dòng điện qua khung dây, điều chỉnh cho đòn cân nằm ngang. Sau đó đóng công tắc để đổi chiều dòng điện qua khung dây, quan sát chiều dịch chuyển của khung dây.

Bước 6: Đổi chiều từ trường bằng cách đổi chiều dòng điện qua cuộn dây của nam châm điện, quan sát chiều dịch chuyển của khung dây.

Hình 10.3 biểu diễn trường hợp lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn nằm trong từ trường của nam châm, làm khung dây đi xuống.

Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều có:

- Điểm đặt là tại trung điểm của đoạn dây.

- Phương vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dây dẫn mang dòng điện và vectơ cảm ứng từ.

- Chiều được xác định bằng quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện, khi đó ngón cái choãi ra 90° chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện (Hình 10.4).

2. Độ lớn cảm ứng từ

Cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) là một đại lượng vectơ, đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực. Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường có:

- Phương trùng với phương của nam châm thử nằm cân bằng tại điểm đó.

- Chiều từ cực Nam sang cực Bắc của nam châm thử.

- Độ lớn được xác định bằng biểu thức:

\(B = \frac{F}{{IL\sin \theta }}\)

Trong hệ SI, cảm ứng từ có đơn vị là tesla (T). Đơn vị tesla là đơn vị dẫn xuất.

1 T là độ lớn của cảm ứng từ của một từ trường đều mà khi đặt một dây dẫn có chiều dài 1 m mang dòng điện có cường độ 1 A vào trong từ trường đó và vuông góc với vectơ cảm ứng từ thì dây dẫn sẽ chịu một lực từ có độ lớn 1 N.

\(1T = 1\frac{N}{{A.m}}\)

Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều được tính bởi biểu thức:

F=BILsinθ

Sơ đồ tư duy về “Lực từ. Cảm ứng từ”