Một nhóm học sinh thực hiện thí nghiệm khảo sát lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện. Sơ đồ thí nghiệm được bố trí như hình vẽ, đoạn dây dẫn PQ có trọng lượng P, được tre

a) Dựa vào hình vẽ, nam châm chữ U có cực Bắc (\(N\)) ở phía dưới và cực Nam (\(S\)) ở phía trên. Đường sức từ có chiều đi ra từ cực Bắc và đi vào cực Nam, do đó đường sức từ trong khoảng giữa hai cực có phương thẳng đứng, chiều hướng từ dưới lên trên.

⇒ a đúng.

b) Khi đóng khóa k, đoạn dây PQ bị lực từ đẩy lệch ra phía ngoài.

Áp dụng quy tắc bàn tay trái: đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ (hướng từ dưới lên) xuyên vào lòng bàn tay (úp tay xuống), ngón cái choãi ra \({90^ \circ }\) chỉ chiều lực từ (hướng ra phía ngoài), khi đó chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa chỉ chiều dòng điện chạy qua đoạn dây.

Từ đó suy ra dòng điện chạy theo chiều từ P đến Q.

Do đó, dòng điện đi từ nguồn đến điểm M, truyền xuống P, qua Q, lên N và trở về nguồn. Như vậy, M được nối với cực dương và N được nối với cực âm.

⇒ b đúng.

c) Tại vị trí cân bằng, phân tích các lực tác dụng lên đoạn dây PQ như hình vẽ:

Từ hình vẽ, ta có: \({\rm{tan}}\theta = \frac{P}{F}\), suy ra lực từ có độ lớn là \(F = \frac{P}{{{\rm{tan}}\theta }} = P.{\rm{cot}}\theta \).

⇒ c sai.

d) Độ lớn lực từ tác dụng lên phần dây dẫn có chiều dài \(l\) nằm trong từ trường là \(F = B.I.l\). Thay vào hệ thức trên, ta được \({\rm{tan}}\theta = \frac{P}{{B.I.l}}\).

\( \Rightarrow {\rm{tan}}\theta \) tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện \(I\).

⇒ d sai.