Một nhóm học sinh thực hiện thí nghiệm khảo sát lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện có sơ đồ như hình vẽ. Khung dây hình chữ nhật được treo vào lực kế và đặt sao cho chỉ có
25/28
Một nhóm học sinh thực hiện thí nghiệm khảo sát lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện có sơ đồ như hình vẽ. Khung dây hình chữ nhật được treo vào lực kế và đặt sao cho chỉ có cạnh PQ nằm trong từ trường đều giữa hai cực của nam châm, các đường sức từ có phương ngang, dây dẫn đưa dòng điện vào khung dây mềm, không tác dụng lực lên khung dây khi thao tác. Ban đầu đặt sao cho PQ nằm ngang vuông góc với các đường sức từ và lọt hoàn toàn trong từ trường. Khi chưa có dòng điện, lực kế chỉ giá trị \({F_0}\). Khi có dòng điện không đổi chạy qua khung dây thì lực kế chỉ giá trị \({F_1}\) với \({F_1} > {F_0}\).
Đường sức từ giữa hai cực của nam châm có chiều từ cực S đến cực N.
Dòng điện qua đoạn PQ có chiều từ Q đến P.
Chiều dài và cường độ dòng điện qua PQ là L và I.Cảm ứng từ tính theo công thức:\(B = \frac{{{F_1} - {F_0}}}{{I.L}}\).
Từ trạng thái ban đầu, quay khung dây quanh trục chứa dây treo góc \(\alpha \) có \({\rm{cos}}\alpha = 0,6\) thì số chỉ của lực kế là \(F = 0,4{F_0} + 0,6{F_1}\).
a) Theo quy tắc ra bắc \(\left( {\rm{N}} \right)\) vào nam \(\left( {\rm{S}} \right) \Rightarrow \) đường sức từ giữa hai cực của nam châm có chiều từ cực N đến cực S.
⇒ a sai.
b) Lúc đầu chưa có dòng điện thì \({F_0}\) bằng trọng lượng của khung \( \Rightarrow {F_0} = P\).
Lúc sau: \({F_1} = P + {F_t}\) (\({F_t}\) hướng xuống → số chỉ lực kế tăng).
Áp dụng quy tắc bàn tay trái → Dòng điện qua đoạn PQ có chiều từ P đến Q .
⇒ b sai.
c) Khi có dòng điện chạy qua thì lực từ: \({F_t} = {F_1} - {F_0} = BIL \Rightarrow B = \frac{{{F_1} - {F_0}}}{{IL}}\)
⇒ c đúng.
d) Ta có:
\({F_{t'}} = BIL{\rm{sin}}\left( {{{90}^0} - \alpha } \right) = \left( {{F_1} - {F_0}} \right){\rm{cos}}\alpha = 0,6{F_1} - 0,6{F_0}\)
Số chỉ của lực kế: \(F = P + {F_{t'}} = {F_0} + 0,6{F_1} - 0,6{F_0} = 0,4{F_0} + 0,6{F_1}\)
⇒ d đúng.