Hình bên minh họa bộ thí nghiệm khảo sát lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có dòng điện đặt trong từ trường đều. Khung dây dẫn hình chữ nhật \(MNPQ\) có \(N = 50\) vòng được treo vào đầu bên t
24/28
Hình bên minh họa bộ thí nghiệm khảo sát lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có dòng điện đặt trong từ trường đều. Khung dây dẫn hình chữ nhật \(MNPQ\) có \(N = 50\) vòng được treo vào đầu bên trái của một đòn cân có hai cánh tay đòn bằng nhau. Phần cạnh dưới \(PQ\) của mỗi vòng dây có chiều dài \(L = 5,0,cm\) nằm trọn trong vùng từ trường đều, vectơ cảm ứng từ \(\vec B\) vuông góc với mặt phẳng khung dây. Ban đầu, khi chưa có dòng điện chạy qua khung, người ta điều chỉnh quả cân ở đĩa bên phải để đòn cân ở trạng thái cân bằng nằm ngang. Khi cho dòng điện cường độ \(I = 0,30,A\) chạy qua khung dây, đòn cân lệch khỏi vị trí cân bằng nằm ngang. Để đòn cân trở lại vị trí cân bằng nằm ngang, người ta đặt thêm một quả cân có khối lượng \(m = 20,g\) lên đĩa cân bên phải. Lấy \(g = 9,8,m/{s^2}\).
Dòng điện chạy trong khung dây có chiều từ \(Q\) đến \(P\).
Lực từ tác dụng lên cạnh \(PQ\) của khung dây có phương nằm ngang.
Độ lớn cảm ứng từ \(B\) là \(0,26,T\).
Đòn cân mất trạng thái cân bằng nằm ngang khi có dòng điện chạy qua là do lực từ tác dụng lên cả \(3\) cạnh \(QM\), \(PQ\) và \(NP\) của khung dây.
Khung dây có \(N = 50\) vòng, cạnh \(PQ\) dài \(L = 5,0,cm = 0,050,m\), dòng điện \(I = 0,30,A\), thêm quả cân \(m = 20,g = 0,020,kg\), lấy \(g = 9,8,m/{s^2}\). Vectơ \(\vec B\) vuông góc mặt phẳng khung dây.
a) Đúng
Quan sát hình, từ trường được biểu diễn bằng các chấm nên \(\vec B\) hướng từ trong ra ngoài mặt phẳng hình.
Muốn đòn cân bên trái bị kéo xuống để phải thêm quả cân bên phải, lực từ tác dụng lên cạnh \(PQ\) phải hướng xuống.
Theo quy tắc bàn tay trái, khi đó dòng điện trên cạnh \(PQ\) phải có chiều từ \(Q\) đến \(P\).
Vậy phát biểu đúng.
b) Sai
Lực từ trên đoạn dây mang dòng điện có độ lớn \(F = BIL\sin \alpha \) và có phương vuông góc với cả dây dẫn lẫn \(\vec B\).
Ở đây cạnh \(PQ\) nằm ngang, còn \(\vec B\) vuông góc mặt phẳng khung, nên lực từ phải nằm trong mặt phẳng khung và vuông góc với \(PQ\), tức theo phương thẳng đứng, không phải nằm ngang.
Vậy phát biểu sai.
c) Đúng
Khi cân trở lại thăng bằng, lực từ tác dụng lên khung bằng trọng lượng quả cân thêm vào:
\(F = mg = 0,020 \cdot 9,8 = 0,196,N\).
Mặt khác:
\(F = NBIL\).
Suy ra:
\(B = \frac{F}{{NIL}} = \frac{{0,196}}{{50 \cdot 0,30 \cdot 0,050}} \approx 0,2613,T \approx 0,26,T\).
Vậy phát biểu đúng.
d) Sai
Hai cạnh bên \(QM\) và \(NP\) chịu lực từ theo phương ngang, đối nhau, nên không làm đòn cân lệch lên xuống.
Chỉ cạnh \(PQ\) nằm trong vùng từ trường đều và tạo ra lực làm thay đổi trạng thái cân bằng của đòn cân.
Vậy phát biểu sai.