Một nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm đo độ lớn cảm ứng từ B của từ trường đều của nam châm chữ U với bộ thí nghiệm cân lực từ như hình. Chiều dài dây dẫn PQ mang dòng điện đặt trong từ trườ
25/28
Một nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm đo độ lớn cảm ứng từ B của từ trường đều của nam châm chữ U với bộ thí nghiệm cân lực từ như hình. Chiều dài dây dẫn PQ mang dòng điện đặt trong từ trường đều bằng 15 cm và thu được kết quả sự phụ thuộc của lực từ tác dụng lên đoạn dây theo cường độ dòng điện đi qua dây như đồ thị bên dưới. Biết dây dẫn vuông góc với các đường sức từ của nam châm và cùng nằm trên mặt phẳng nằm ngang.
Độ lớn của lực từ tác dụng lên đoạn dây theo kết quả trong thí nghiệm tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện qua dây dẫn.
Khi dòng điện có chiều từ P đến Q thì lực từ tác dụng lên đoạn dây có chiều thẳng đứng hướng lên.
Đoạn dây dẫn PQ được giữ cố định, khi dòng điện có chiều từ P đến Q thì số chỉ của cân sẽ giảm đi so với khi chưa có dòng điện.
Từ kết quả của đồ thị, độ lớn trung bình của cảm ứng từ B có thể tính được là 20.10–3 T.
a) ĐÚNG
Quan sát đồ thị, ta thấy đường biểu diễn sự phụ thuộc của lực từ F và cường độ dòng điện I là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ: F = k.I. Vì vậy, ta có thể kết luận lực từ tác dụng lên đoạn dây tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện qua dây dẫn.
b) ĐÚNG
Áp dụng quy tắc bàn tay trái, ta xác định được lực từ tác dụng lên đoạn dây trong trường hợp này hướng lên.
c) SAI
Do lực từ (tức lực do từ trường tác dụng lên đoạn dây mang dòng điện) thẳng đứng hướng lên, áp dụng định luật III Newton, ta xác định lực do đoạn dây tác dụng ngược lại từ trường có chiều thẳng đứng hướng xuống. Lực này tác dụng lên nam châm và khiến cho số chỉ cân tăng lên so với lúc chưa có dòng điện đi qua.
d) SAI
Cảm ứng từ trung bình trong trường hợp này:
\({\rm{\bar B}} = \frac{{{{\rm{B}}_1} + {{\rm{B}}_2} + {{\rm{B}}_3} + {{\rm{B}}_4}}}{4} = \frac{{\frac{{{{\rm{F}}_1}}}{{{{\rm{I}}_1}.l}} + \frac{{{{\rm{F}}_2}}}{{{{\rm{I}}_2}.l}} + \frac{{{{\rm{F}}_3}}}{{{{\rm{I}}_3}.l}} + \frac{{{{\rm{F}}_4}}}{{{{\rm{I}}_4}.l}}}}{4} = \frac{{\frac{{{{2.10}^{ - 3}}}}{{1.0,15}} + \frac{{{{4.10}^{ - 3}}}}{{2.0,15}} + \frac{{{{6.10}^{ - 3}}}}{{3.0,15}} + \frac{{{{8.10}^{ - 3}}}}{{4.0,15}}}}{4}\)
\(\Delta {\rm{\bar B}} \approx {13,3.10^{ - 3}}{\rm{\;T}}.\)