Đáp án Câu hỏi bài 4 trang 88 SGK Vật lí 12 Kết nối tri thức – Bài 20. Bài tập về từ trường. Tham khảo: Vận dụng lí thuyết về lực từ.
Câu hỏi/Đề bài:
Hình 20.6 là ảnh chụp thí nghiệm đo lực từ của nam châm vĩnh cửu tác dụng lên đoạn dây dẫn đặt trong từ trường.
Biết dây dẫn được cố định vào giá thí nghiệm (1) sao cho phương của đoạn dây dẫn (2) nằm ngang vuông góc với vectơ cảm ứng từ \(\overrightarrow B \)của nam châm (3) và không chạm vào nam châm nằm trên cân. Số liệu thí nghiệm thu được như trong Bảng 20.1. Trong đó L là chiều dài đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường, F là độ lớn của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn, I là cường độ dòng điện.
a) Vì sao sử dụng cân điện tử như trong Hình 20.6 có thể xác định được độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dây?
b) Từ số liệu trong bảng, hãy tính độ lớn cảm ứng từ B của nam châm.
Hướng dẫn:
Vận dụng lí thuyết về lực từ
Lời giải:
a) Sử dụng cân điện tử để xác định lực từ:
– Cân điện tử có thể đo được trọng lượng của vật đặt trên nó.
– Khi không có dòng điện chạy qua dây dẫn, cân điện tử chỉ đo được trọng lượng của dây dẫn và giá đỡ.
– Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn, lực từ tác dụng lên dây dẫn sẽ làm tăng trọng lượng của hệ thống dây dẫn + giá đỡ.
– Độ tăng trọng lượng này chính là độ lớn của lực từ tác dụng lên dây dẫn.
b) \(F = BIL\sin \alpha \Rightarrow B = \frac{F}{{IL\sin \alpha }} = \frac{F}{{IL}} = \frac{{\overline F }}{{\overline I .\overline L }} = \frac{{0,035}}{{8,85.0,010}} = 0,395T\)