Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài: Khung dây trong từ trường

KHUNG DÂY TRONG TỪ TRƯỜNG 
S 
N 
O 
O’ 
D 
A 
C 
B 
KIẾN THỨC CẦN CHO BÀI HỌC HÔM NAY 
Phát biểu định luật Ampe? 
F = BI l sin  
Momen của lực là gì? 
Công thức tính momen của lực là gì? 
M=Fd 
Hệ hai lực song song ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật gọi là ngẫu lực 
Có ai còn nhớ 
không ta? 
Xét 1 lực F nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay Oz. Momen của lực F đối với trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực quanh trục ấy 
SGK lớp 10 
HKI đó 
Ngẫu lực là gì? 
Thí nghiệm 
Nhận xét 
khi cho dòng điện chạy qua khung ta thấy khung bị quay đi 
LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN KHUNG DÂY CÓ DÒNG ĐIỆN  
Đường sức từ nằm trong mặt phẳng khung 
S 
N 
O 
O’ 
D 
A 
C 
B 
Trường hợp I: 
O 
O’ 
D 
A 
C 
B 
Giả sử chiều d ò ng điện l à ABCDA 
Các cạnh AB, CD song song với đường sức từ => sin =0 
=> F AB = F CD =0 
T ừ trường đều 
AD, BC v uô ng g óc các đường sức từ => sin  =1 
 AD = BC = l 
=> F AD = F BC = BI l 
O 
O’ 
D 
A 
C 
B 
Giả sử chiều d ò ng điện l à AD CB A 
Các cạnh AB, CD song song với đường sức từ => sin =0 
=> F AB = F CD =0 
T ừ trường đều 
AD, BC v uô ng g óc các đường sức từ => sin  =1 
 AD = BC = l 
=> F AD = F BC = BI l 
Hãy xác định chiều, độ lớn của lực từ tác dụng lên các cạnh của khung 
Khung chịu tác dụng của 1 ngẫu lực. Ngẫu lực này có tác dụng làm quay khung 
Trong trường hợp đường sức từ không nằm trong mặt phẳng khung, nói chung ngẫu lực từ cũng làm quay khung 
D 
A 
C 
B 
O 
O’ 
O 
O’ 
D 
A 
C 
B 
C 
O’ 
A 
O 
B 
D 
LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN KHUNG DÂY CÓ DÒNG ĐIỆN  
Đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung 
Trường hợp I I : 
S 
N 
D 
A 
C 
B 
O 
O’ 
Giả sử chiều d ò ng điện l à ABCDA 
Xác định điểm đặt, phương, chiều, độ lớn của lực từ tác dụng lên các cạnh của khung 
 Điểm đặt : trung điểm mỗi cạnh 
 Phương chiều: hướng ra ngoài khung như hình vẽ 
Độ lớn : 
	 F AB =F CD =B IAB 
	 F AD =F BC =B IBC 
Các cặp lực cân bằng: F AB và F CD , F AD và F BC không làm quay khung, chỉ có tác dụng kéo dãn khung 
D 
A 
C 
B 
O 
O’ 
Giả sử chiều d ò ng điện l à AD CB A 
Xác định điểm đặt, phương, chiều, độ lớn của lực từ tác dụng lên các cạnh của khung 
 Điểm đặt : trung điểm mỗi cạnh 
 Phương chiều: hướng vào trong khung như hình vẽ 
Độ lớn : 
	 F AB =F CD =B IAB 
	 F AD =F BC =B IBC 
Các cặp lực cân bằng: F AB và F CD , F AD và F BC không làm quay khung, chỉ có tác dụng co rút khung 
Đây là vị trí duy nhất của khung mà lực từ không làm quay khung 
Vị trí của khung dây mang dòng điện như hình gọi là vị trí cân bằng bền. 
D 
A 
C 
B 
O 
O’ 
D 
A 
C 
B 
O 
O’ 
MOMEN NGẪU LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN KHUNG DÂY CÓ DÒNG ĐIỆN 
( d = AD = BC) 
Momen ngẫu lực từ của trường hợp bên: 
M= F BC .d 
Theo định luật Ampe, ta có: 
 F AD = F BC = BI l 
M= F BC .d = BI l d = BIS 
Với S= l d là diện tích mặt phẳng khung dây 
O 
O’ 
D 
A 
C 
B 
Trong trường hợp các đường sức từ không nằm trong mặt phẳng khung dây thì người ta chứng minh rằng, momen ngẫu lực từ được tính theo công thức: 
M = IBSsin  
: góc hợp bởi vectơ cảm ứng từ B và vectơ pháp tuyến n với mặt phẳng khung dây 
Chiều của n: quay cái đinh ốc theo chiều dòng điện trong khung thì chiều tiến của cái đinh ốc là chiều của vectơ n 
Một khung dây phẳng mang dòng điện nằm trong từ trường đều, mặt phẳng khung dây vuông góc với đường sức từ. Tăng dòng điện trong khung gấp hai lần thì độ lớn của momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây: 
C. Tăng lên 2 lần 
B. Giảm đi 2 lần 
A. Tăng hay giảm tuỳ thuộc vào chiều của đường sức từ. 
D. A, B, C đều sai. 
 THÔI RỒI, LƯỢM ƠI! 
 THÔI RỒI, LƯỢM ƠI! 
 THÔI RỒI, LƯỢM ƠI! 
Đúng rồi! Giỏi quá! 
Một khung dây đặt trong từ trường đều, mặt phẳng khung dây chứa các đường sức từ thì momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây 
C. Lớn nhất 
B. Bằng không 
A. Tỉ lệ với cường độ dòng điện trong khung 
D. Phụ thuộc diện tích của khung. 
 THÔI RỒI, LƯỢM ƠI! 
 THÔI RỒI, LƯỢM ƠI! 
 THÔI RỒI, LƯỢM ƠI! 
Đúng rồi! Giỏi quá! 
Một khung dây tròn bán kính 20cm, gồm 50 vòng. Trong mỗi vòng dây có dòng điện 8A chạy qua. Khung dây đặt trong từ trường đêu B=0.04 T và các đường sức từ song song với mặt phẳng khung. Momen ngẫu lực tác dụng lên khung là: 
C. 2.01 N.m 
B. 0.2 N.m 
A. 20.1 N.m 
D. 201 N.m 
 THÔI RỒI, LƯỢM ƠI! 
 THÔI RỒI, LƯỢM ƠI! 
 THÔI RỒI, LƯỢM ƠI! 
Đúng rồi! Giỏi quá! 
Khung dây ABCD khối lượng m có 3 cạnh có thể quay không ma sát quanh trục xy, khung được đặt trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ B. Khi cho đi vào khung dòng điện có cường độ I thì khung lệch đi và có cân bằng khi mặt phẳng của khung hợp với phương thẳng đứng góc α. 
C. Phương nằm ngang, hướng từ B đến C. 
B. Phương thẳng đứng, chiều hướng xuống dưới. 
A. Phương thẳng đứng, chiều hướng lên trên. 
D. Phương nằm ngang, hướng từ C đến B. 
 THÔI RỒI, LƯỢM ƠI! 
 THÔI RỒI, LƯỢM ƠI! 
 THÔI RỒI, LƯỢM ƠI! 
Đúng rồi! Giỏi quá!