Một phần của khung dây hình chữ nhật có kích thước như hình bên được đặt trong một vùng từ trường đều có cảm ứng từ
19/21
Một phần của khung dây hình chữ nhật có kích thước như hình bên được đặt trong một vùng từ trường đều có cảm ứng từ \(0,55{\rm{\;T}}\). Tổng điện trở của vòng dây là \(0,23{\rm{\Omega }}\). Bỏ qua tác dụng của trọng lực. Lực cần thiết để kéo khung dây ra khỏi từ trường (sang phải) với vận tốc không đổi \(3,10{\rm{\;m/s}}\) là bao nhiêu N (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười)?
Phương pháp:
Vật chuyển động thẳng đều khi tổng hợp lực tác dụng lên vật bằng 0
Lực từ: \(F = IBl{\rm{sin}}\alpha \)
Từ thông: \({\rm{\Phi }} = BS{\rm{cos}}\alpha \)
Suất điện động cảm ứng: \({e_c} = - \frac{{{\rm{\Delta \Phi }}}}{{{\rm{\Delta }}t}}\)
Cường độ dòng điện cảm ứng: \({I_c} = \frac{{{e_c}}}{R}\)
Cách giải:
Độ dịch chuyển của khung dây là: \({\rm{d}} = {\rm{vt}}\)
Diện tích khung dây trong từ trường biến thiên một lượng:
\({\rm{\Delta }}S = d.0,35 = 0,35vt\)
Suất điện động cảm ứng trong khung dây có độ lớn là:
\({e_c} = B.\left| {\frac{{{\rm{\Delta }}S}}{t}} \right| = B.\left| {\frac{{0,35vt}}{t}} \right| = 0,35Bv\)
Cường độ dòng điện cảm ứng là:
\({I_c} = \frac{{{e_c}}}{R} = \frac{{0,35Bv}}{R}\)
Cường độ dòng điện cảm ứng trong khung dây, phần khung dây trong từ trường chịu tác dụng của lực từ, lực từ này có tác dụng chống lại sự dịch chuyển của khung dây, cân bằng với lực kéo F
Độ lớn của lực kéo bằng độ lớn của lực từ:
\(F = {I_c}B.0,35 = \frac{{0,35Bv}}{R}.0,35B = \frac{{{{0,35}^2}{B^2}v}}{R}\)
\( \Rightarrow F = \frac{{{{0,35}^2}{{.0,55}^2}.3,1}}{{0,25}} \approx 0,5\left( {\rm{N}} \right)\)
Đáp số: 0,5