BÀI 10: LỰC TỪ. CẢM ỨNG TỪ
I. THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT PHƯƠNG VÀ CHIỀU CỦA LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN
1. Thí nghiệm
Dụng cụ:
– Hộp gỗ có gắn hai núm xoay (1) và (2) để thay đổi các giá trị cường độ dòng điện qua khung dây (3) và qua cuộn dây của nam châm điện hình chữ U (4).
– Hai công tắc (5) và (6) có tác dụng đảo chiều dòng điện qua khung dây và cuộn dây của nam châm điện.
– Đèn báo (7) cho biết chiều từ trường đều trong lòng cuộn dây của nam châm điện.
– Nguồn điện (8) nối với hai đầu mạch điện trong hộp gỗ để tạo ra các dòng điện.
Tiến hành thí nghiệm:
Bước 1: Bố trí thí nghiệm như Hình 10.2.
Bước 2: Điều chỉnh cho mặt phẳng khung dây song song với mặt phẳng . Điểu chỉnh để cân đòn nằm ngang và thước đo góc chỉ vạch 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.
2. Lực từ
Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường 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 900 chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện.
– Độ lớn lực từ tính theo công thức: \(F = BIL\sin \theta \)
II. ĐỘ LỚN CẢM ỨNG TỪ
Cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) là một đại lượng véctơ, 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: \(B = \frac{F}{{IL\sin \theta }}\)
Với: \(\theta \) là góc hợp bởi hướng của dòng điện và hướng của đường sức từ
Đơn vị cảm ứng từ: trong hệ SI đơn vị cảm ứng từ là tesla (T).
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.
MỞ RỘNG
1. Độ lớn cảm ứng từ của một số dòng điện có dạng đặc biệt đặt trong không khí
– Độ lớn Cảm ứng từ tại một điểm cách dòng điện thẳng dài vô hạn một đoạn r:
– Độ lớn cảm ứng từ tại tâm dòng điện tròn có N vòng dây và có bán kính R:
– Độ lớn cảm ứng từ bên trong ống dây có chiều dài L và có N vòng dây (chiều dài ống dây rất lớn so với bán kính vòng dây):
