Một bạn học sinh sử dụng bộ thí nghiệm như hình bên dưới để xác định độ lớn cảm ứng từ giữa hai nhánh của nam châm điện hình chữ U. Khung dây dẫn ABCD có đoạn AB = 4 cm được đặt nằm ngang tr
21/28
Một bạn học sinh sử dụng bộ thí nghiệm như hình bên dưới để xác định độ lớn cảm ứng từ giữa hai nhánh của nam châm điện hình chữ U.
Khung dây dẫn ABCD có đoạn AB = 4 cm được đặt nằm ngang trong vùng từ trường đều của nam châm điện hình chữ U và vuông góc với các đường sức từ (nằm ngang). Ban đầu, bạn điều chỉnh gia trọng để khi đòn cân cân bằng thì lực kế có giá trị bằng 0,01 N. Sau đó, thay đổi cường độ dòng điện chạy qua khung dây dẫn ABCD và theo dõi sự thay đổi giá trị của lực kế, thu được bảng số liệu sau:
Bỏ qua sự ảnh hưởng của từ trường Trái Đất tác dụng lên khung dây dẫn. Bỏ qua sự ảnh hưởng của từ trường của nam châm điện lên các cạnh BC, CD, DA của khung dây dẫn.
Khi dòng điện chạy trong khung dây dẫn ABCD có chiều như hình vẽ, lực từ tác dụng lên đoạn AB có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới.
Khi cường độ dòng điện chạy trong khung dây dẫn ABCD bằng 1,3.102 A, lực từ tác dụng lên đoạn AB có độ lớn là 0,17 N.
Từ số liệu thí nghiệm, ta xác định được độ lớn cảm ứng từ trung bình của từ trường đều giữa hai nhánh của nam châm điện xấp xỉ bằng 0,03 T.
Khi cho khung dây dẫn ABCD kín chuyển động theo phương thẳng đứng ra khỏi vùng từ trường đều của nam châm điện thì trong khung dây xuất hiện dòng điện cảm ứng có chiều đi từ A đến B.
a) ĐÚNG
Dòng điện đi từ B đến A và các đường sức từ có chiều đi từ cực N sang cực S, nằm trong mặt phẳng nằm ngang. Sử dụng quy tắc bàn tay trái ta xác định được lực từ có phương thẳng đứng và chiều từ trên xuống dưới.
b) SAI
Khi cường độ dòng điện chạy trong khung dây dẫn ABCD bằng 1,3.102 A, lực từ tác dụng lên đoạn AB có độ lớn là 0,17 – 0,01 = 0,16 N.
c) ĐÚNG
Độ lớn cảm ứng từ của từ trường: \({F}_{t}=BIl.sinα=BIl.sin\left. (90°) \right.\) \(B=\frac{{F}_{t}}{Il}=\frac{F-{F}_{0}}{Il}\) với \({F}_{0}=0,01\) N.
Lần đo | 1 | 2 | 3 | 4 |
I (102 A) | 0,6 | 1,3 | 1,8 | 2,3 |
F (N) | 0,08 | 0,17 | 0,24 | 0,31 |
(T) | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 |
Vậy độ lớn cảm ứng từ trung bình của từ trường đều giữa hai nhánh của nam châm
chữ U là:
\(̅B=\frac{{B}_{1}+{B}_{2}+{B}_{3}+{B}_{4}+{B}_{5}}{5}=\frac{0,03+0,03+0,03+0,03+0,03}{5}=0,03\) T.
d) SAI
Khi cho khung dây dẫn ABCD kín chuyển động theo phương thẳng đứng ra khỏi vùng từ trường đều của nam châm điện, từ thông xuyên qua diện tích khung dây giảm dần. Theo định luật lenz, vector cảm ứng từ của từ trường cảm ứng sẽ cùng hướng với vector cảm ứng từ của từ trường đều của nam châm điện. Dùng quy tắc nắm bàn tay phải ta xác định được chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây dẫn khi đó là chiều đi từ B đến A.