Một trong những ứng dụng quang trọng của lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện là động cơ điện. Hình vẽ bên là cấu tạo của động cơ điện một chiều (Hình a). Khung dây hình chữ nhật ABCD
22/28
Một trong những ứng dụng quang trọng của lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện là động cơ điện. Hình vẽ bên là cấu tạo của động cơ điện một chiều (Hình a). Khung dây hình chữ nhật ABCD với \({\rm{AB}} = {\rm{CD}} = 10{\rm{\;cm}};{\rm{BC}} = {\rm{DA}} = 20{\rm{\;cm}}\) có thể quay quanh trục OO' trong từ trường đều của nam châm có độ lớn cảm ứng từ \(B = {2.10^{ - 4}}T\). Cho dòng điện \({\rm{I}} = 4{\rm{\;A}}\) chạy qua khung dây ABCD thì động cơ hoạt động. Tại thời điểm \({\rm{t}} = 0\), vecto cảm ứng từ \(\vec B\) song song với cạnh CD (Hình b).
a) Khi có dòng điện chạy qua khung dây ABCD, ngẫu lực từ tác dụng làm khung quay xung quanh 0o
b) Tại thời điểm \({\rm{t}} = 0\), lực từ tác dụng lên cạnh \({\rm{AB}},{\rm{CD}}\) đều bằng \({8.10^{ - 5}}{\rm{\;N}}\).
c) Tại thời điểm \({\rm{t}} = 0\), lực từ tác dụng lên cạnh \({\rm{AB}},{\rm{CD}}\) đều cùng phương, cùng chiều và cùng độ lớn \({1,6.10^{ - 4}}{\rm{\;N}}\).
d) Tại thời điểm \({\rm{t}} = 0\), moment ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây ABCD bằng \({1,6.10^{ - 5}}{\rm{\;N}}.{\rm{m}}\).
Phương pháp:
Lực từ: \({F_t} = B.l.I{\rm{sin}}\alpha \)
Moment ngẫu lực từ: \(M = F.d = BILd = BIS\)
Cách giải:
a) Khi có dòng điện chạy qua khung dây ABCD, ngẫu lực từ tác dụng làm khung quay xung quanh 00
\( \to \) a đúng
b) Tại thời điểm \({\rm{t}} = 0\), khung dây \({\rm{AB}},{\rm{CD}}\) cùng phương với vecto cảm ứng từ \(\vec B\)
Nên \(\alpha = \left( {\vec B,\vec l} \right) = {0^0}\)
\({F_t} = BIl{\rm{sin}}\alpha = BIl{\rm{sin}}{0^0} = 0\)
\( \to \) b sai, c sai
d) Moment ngẫu lực từ tại thời điểm \(t = 0\) chính là moment ngẫu lực từ cực đại tác dụng lên khung dây ABCD quay quanh trục \(OO'\).
\(M = IBS = {4.2.10^{ - 4}}.\left( {0,1.0,2} \right) = {1,6.10^{ - 5}}\left( {N.m} \right)\)
\( \to \) d đúng