Một nhóm học sinh sử dụng thí nghiệm như hình bên để khảo sát lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện và đo độ lớn cảm ứng từ B. Trong đó: Khung dây (3) gồm N vòng dây, chiều dài cạnh
22/28
Một nhóm học sinh sử dụng thí nghiệm như hình bên để khảo sát lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện và đo độ lớn cảm ứng từ B. Trong đó: Khung dây (3) gồm N vòng dây, chiều dài cạnh dưới là L được đặt sao cho cạnh này nằm trong khoảng không gian giữa hai cực của nam châm điện hình chữ U (4); đòn cân (11) được gắn với khung dây và lực kế (13), lực kế được tích hợp vít điều chỉnh để thay đổi độ cao của thân lực kế; đoạn dây (14) có chiều dài không đổi, 1 đầu gắn với móc lực kế, đầu còn lại gắn với chốt cố định trên mặt hộp. Thước đo góc (9) để xác định góc xoay của khung.
Khi chưa có dòng điện, điều chỉnh đòn cân nằm ngang. Ghi lại số chỉ \({F_1}\) của lực kế.
Sau đó họ thực hiện như sau:
- Giai đoạn 1: Điều chỉnh để mặt phẳng khung dây vuông góc với đường sức từ khi xuất hiện (thước đo góc chỉ vạch số 0). Cấp điện cho nam châm điện và khung dây thì thấy khung dây dịch chuyển xuống. Khi khung dây dừng lại, họ điều chỉnh vít trên lực kế sao cho đòn cân nằm ngang. Ghi lại số chỉ của lực kế \({F_2}\) và cường độ dòng điện I qua khung dây ở ampe kế.
- Giai đoạn 2: Ngắt điện, xoay khung dây sao cho thước đo góc chỉ vạch 60o (đòn cân nằm ngang). Sau đó cấp điện cho nam châm và khung dây (số chỉ ampe kế không đổi), lặp lại thao tác điều chỉnh vít trên lực kế để đòn cân nằm ngang thì số chỉ của lực kế ghi lại được là \({F_3}\), họ nhận thấy \({F_3} < {F_2}.\)
Trong giai đoạn 1, khi khung dây dịch chuyển thì thước đo góc luôn chỉ vạch số 0, chứng tỏ lực từ tác dụng lên khung dây có phương thẳng đứng.
Giá trị của B cần đo được tính theo công thức \(B = \frac{{{F_2} - {F_1}}}{{IL}}.\)
Số chỉ của lực kế là độ lớn của lực từ tác dụng lên khung dây.
Giá trị \({F_3} < {F_2}\), chứng tỏ lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn nằm ngang đặt trong từ trường phụ thuộc vào góc hợp bởi hướng của vector cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) và hướng của dòng điện chạy trong đoạn dây.
a) Đúng.
b) Sai.
- Khung dây chuyển động xuống dưới \( \to {F_2} > {F_1}\)
\({F_t} = NBIl\sin 90^\circ \to B = \frac{{{F_2} - {F_1}}}{{NIL}}.\)
c) Sai.
Số chỉ lực kế là độ lớn của lực đàn hồi của lò xo, còn chênh lệch số chỉ của lực kế sau và trước khi cho dòng điện vào khung cho biết độ lớn của lực từ.
d) Đúng.
Vì khi cấp điện cho nam châm và khung dây (số chỉ ampe kế không đổi), số chỉ của lực kế ghi lại được là \({F_3}\), họ nhận thấy \({F_3} < {F_2} \to \) Họ giữ nguyên giá trị độ lớn của I và B và lực từ \[{\overrightarrow F _3}\] vẫn hướng xuống dưới. Khi đó, ta thấy lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn nằm ngang đặt trong từ trường phụ thuộc vào góc hợp bởi hướng của vector cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) và hướng của dòng điện chạy trong đoạn dây.
