Nội Dung

Hướng dẫn giải Bài 20. Lực từ. Cảm ứng từ sgk Vật Lí 11. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 trang 128 sgk Vật Lí 11 bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 11, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.


LÍ THUYẾT

I – Lực Từ

Để dễ dàng khảo sát và đo đạc lực từ, trước hết ta khảo sát trong một từ trường đều.

1. Từ trường đều

– Từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mọi điểm; các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau.

– Từ trường đều có thể được tạo thành giữa hai cực của một nam châm hình chữ U.

2. Xác định lực từ do từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẫn có dòng điện

Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều có phương vuông góc với các đường sức từ và vuông góc với đoạn dây dẫn, có độ lớn phụ thuộc vào từ trường và cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn.

II – Cảm ứng từ

1. Định nghĩa

Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của từ trường và được đo bằng thương số giữa lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt vuông góc với đường cảm ứng từ tại điểm đó và tích của cường độ dòng điện và chiều dài đoạn dây dẫn đó.

\(B = \dfrac{F}{Il}\)

2. Đơn vị cảm ứng từ

Trong hệ SI, đơn vị cảm ứng từ B là tesla (T). Trong công thức (20.2), F đo bằng niutơn (N), I đo bằng ampe (A) và l đo bằng mét (m).

3. Vectơ cảm ứng từ

Người ta biểu diễn cảm ứng từ bằng một vectơ gọi là vectơ cảm ứng từ, ký hiệu là \(\overrightarrow{B}\)

Vectơ cảm ứng từ \(\overrightarrow{B}\) tại một điểm:

– Có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó;

– Có độ lớn bằng: B = \(\frac{F}{Il}\)

4. Biểu thức tổng quát của lực từ

Lực từ \(\overrightarrow F \) tác dụng lên đoạn dây dẫn l mang dòng điện I đặt trong từ trường đều, tại đó có cảm ứng từ là \(\overrightarrow B \)

+ Có điểm đặt tại trung điểm của l .

+ Có phương vuông góc với \(\overrightarrow l \) và \(\overrightarrow B \)

+ Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái

+ Có độ lớn là \(F = BIl\sin \alpha \) với \(\alpha = \left( {\overrightarrow B ,\overrightarrow l } \right)\)

Chú ý:

Tương tự điện trường từ trường cũng tuân theo nguyên lí chồng chất từ trường:

Giả sử hệ có n nam châm (hay dòng điện). Tại điểm M, từ trường chỉ của nam châm thứ nhất là \(\overrightarrow{B_{1}}\), từ trường chỉ của nam châm thứ hai là \(\overrightarrow{B_{2}}\),…từ trường chỉ của nam châm thứ n là \(\overrightarrow{B_{n}}\). Gọi \(\overrightarrow{B}\) là từ trường của hệ tại M thì:

\(\overrightarrow{B}=\overrightarrow{B_{1}}+\overrightarrow{B_{2}}+…+\overrightarrow{B_{n}}\).


CÂU HỎI (C)

1. Trả lời câu hỏi C1 trang 126 Vật Lý 11

Hãy thiết lập hệ thức \(F = mg\tan \theta\)

Trả lời:

Khi đoạn dây dẫn cân bằng thì tổng:

\(\overrightarrow F + \overrightarrow P + \overrightarrow T = \overrightarrow 0 \) (1)

Gắn hệ trục tọa độ như hình vẽ, chiếu (1) lên các phương ta được:

Ox: \(F – T\sin \theta = 0\) (2)

Oy: \(P – Tcos\theta = 0\) (3)

Từ (2) và (3), ta suy ra: \(F = P\dfrac{{\sin \theta }}{{cos\theta }} = P\tan \theta = mg\tan \theta \)


2. Trả lời câu hỏi C2 trang 126 Vật Lý 11

Nghiệm lại nhận xét: Hướng của dòng điện, từ trường và lực từ tạo thành một tam diện thuận.

Trả lời:

Dễ dàng thấy, hướng của dòng điện \(\overrightarrow I \), hướng của từ trường \(\overrightarrow B \) và hướng của lực \(\overrightarrow F \) tạo thành mọt tam diện thuận.


CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 trang 128 sgk Vật Lí 11 đầy đủ và ngắn gọn nhất. Nội dung chi tiết bài giải (câu trả lời) các câu hỏi và bài tập các bạn xem sau đây:

1. Giải bài 1 trang 128 Vật Lý 11

Phát biểu các định nghĩa:

a) Từ trường đều

b) Lực từ

c) Cảm ứng từ.

Trả lời:

a) Từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mọi điểm, các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau.

b) Lực từ là lực do từ trường tác dụng lên nam châm hay dây dẫn mang điện đặt trong nó.

Lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện \(I\overrightarrow l \) đặt trong từ trường đều, tại đó cảm ứng từ là \(\overrightarrow B \); \(F = BIl\sin \alpha \) (với \(\alpha \) góc hợp bởi \(\overrightarrow B \) và \(\overrightarrow l \))

c) Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực.


2. Giải bài 2 trang 128 Vật Lý 11

Phát biểu định nghĩa đơn vị tesla.

Trả lời:

Một tesla là cảm ứng từ của một từ trường đều sao cho khi đặt một dây dẫn dài 1m vào từ trường đó và vuông góc với các đường sức từ, nếu dòng điện qua dây dẫn có cường độ 1A thì lực từ tác dụng lên dây dẫn là 1N.


3. Giải bài 3 trang 128 Vật Lý 11

So sánh lực điện và lực từ.

Trả lời:

Lực điện Lực từ
\(F = k\dfrac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{\varepsilon {r^2}}}\)

+ Lực điện là lực tương tác giữa các điện tích đứng yên.
+ Tác dụng lên hạt mang điện.
+ Phụ thuộc vào dấu điện tích.
+ Cùng phương với điện trường.

\(F = BIl\sin \alpha \)

+ Lực từ là lực tương tác giữa các nam châm và dòng điện (bản chất là lực tương tác giữa các điện tích chuyển động).
+ Tác dụng lên phân tử dòng điện.
+ Phụ thuộc chiều dòng điện.
+ Luôn vuông góc với phần tử dòng điện và từ trường.


?

1. Giải bài 4 trang 128 Vật Lý 11

Phát biểu nào sau đây là sai?

Lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện

A. Vuông góc với phần tử dòng điện.

B. Cùng hướng với từ trường.

C. Tỉ lệ cường độ dòng điện.

D. Tỉ lệ với cảm ứng từ.

Bài giải:

Ta có, lực từ \(\overrightarrow F \) tác dụng lên phần tử dòng điện \(I\overrightarrow l \) đặt trong từ trường đều, tại đó cảm ứng từ \(\overrightarrow B \):

+ Có điểm đặt tại trung điểm của \(l\);

+ Có phương vuông góc với \(\overrightarrow l \) và \(\overrightarrow B \);

+ Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái;

+ Có độ lớn: \(F = BIl\sin \alpha \)

→ Phương án A, C, D – đúng, Phương án B – sai vì: Lực từ có phương vuông góc với \(\overrightarrow B \)

⇒ Đáp án: B.


2. Giải bài 5 trang 128 Vật Lý 11

Phát biểu nào dưới đây là đúng?

Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường

A. Vuông góc với đường sức từ.

B. Nằm theo hướng của đường sức từ.

C. Nằm theo hướng của lực từ.

D. Không có hướng xác định.

Bài giải:

Ta có: Véc tơ cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) tại một điểm:

– Có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó;

– Có độ lớn \(B = \dfrac{F}{{Il\sin \alpha }}\)

⇒ Đáp án: B.


3. Giải bài 6 trang 128 Vật Lý 11

Phần tử dòng điện I\(\overrightarrow{l}\) nằm trong từ trường đều có các đường sức từ thẳng đứng. Phải đặt I\(\overrightarrow{l}\) như thế nào để cho lực từ.

a) Nằm ngang?

b) Bằng 0?

Bài giải:

Ta có:

a) \(I\overrightarrow{l}\) đặt theo phương không song song với các đường sức từ.

b) \(I\overrightarrow{l}\) đặt song song với các đường sức từ.


4. Giải bài 7 trang 128 Vật Lý 11

Phần tử dòng điện \(I\overrightarrow{l}\) được treo nằm ngang trong một từ trường đều. Hướng và độ lớn của cảm ứng từ \(\overrightarrow{B}\) phải như thế nào để lực từ cân bằng với trọng lực \(m\overrightarrow{g}\)của phần tử dòng điện?

Bài giải:

Lực từ cân bằng với trọng lực của phần tử dòng điện có nghĩa là lực từ có phương thẳng đứng và hướng lên.

Ví dụ như hình vẽ.

Theo quy tắc bàn tay trái, ta suy ra véc tơ cảm ứng từ \(\overrightarrow{B}\)):

– Có phương nằm ngang sao cho: \((I\overrightarrow{l}\), \(\overrightarrow{B})\) = α ≠ 0 và 1800.

– Có chiều sao cho chiều quay từ \(I\overrightarrow{l}\) sang \(\overrightarrow{B}\) thuận với chiều thẳng đứng đi lên;

– Có độ lớn thỏa mãn hệ thức: \(B {Ilsin\alpha }= mg\).


Bài trước:

  • Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 trang 124 sgk Vật Lí 11

Bài tiếp theo:

  • Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 trang 133 sgk Vật Lí 11

Xem thêm:

  • Để học tốt môn Toán 11
  • Để học tốt môn Vật Lí 11
  • Để học tốt môn Hóa Học 11
  • Để học tốt môn Sinh Học 11
  • Để học tốt môn Ngữ Văn 11
  • Để học tốt môn Lịch Sử 11
  • Để học tốt môn Địa Lí 11
  • Để học tốt môn Tiếng Anh 11
  • Để học tốt môn Tiếng Anh 11 (Sách Học Sinh)
  • Để học tốt môn Tin Học 11
  • Để học tốt môn GDCD 11

Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 trang 128 sgk Vật Lí 11 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 11 tốt nhất!


“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com“