Bài 7: An đặt khung dây dẫn vào giữa hai cực Nam châm sao cho mặt phẳng khung vuông góc với đường sức từ [hình vẽ]. Sau đó An nối nối khung dây với nguồn điện và dòng điện chạy qua khung dây dẫn có chiều như trên hình. Ở vị trí này của khung dây, thì khung dây có quay không? Tại sao?
Bài 8: Hình sau cắt ngang một khung dây dẫn có dòng điện chạy qua được đặt trong từ trường.
Ban đầu hai cạnh của khung dây có vị trí số 1. Do tác dụng của lực điện từ, khung dây lần lượt qua các vị trí 2, 3, 4, 5, 6.
a, Biểu diễn lực điện từ tác dụng lên khung tại các vị trí xác định ở trên.
b, Tại vị trí thứ 6, lực điện từ có tác dụng làm khung quy không? Nếu do quán tính, khung quay thêm một chút nữa thì tại vị trí mới, lực điện từ sẽ có tác dụng làm khung quay như thế nào?
c, Giả sử khi đã vượt qua vị tri thứ 6, ta đổi chiều dòng điện trong khung, hiện tượng sẽ ra sao?
Xem lời giải
13:35:5916/11/2019
Thí nghiệm Ơ-xtét cho thấy dòng điện tác dụng lên kim nam châm, ngược lại, liệu nam châm có tác dụng lực lên dòng điện hay không?
Bài viết dưới đây chúng ta cùng tìm hiểu Lực điện từ là gì? Quy tắc bàn tay trái phát biểu như thế nào? Cách xác định chiều của lực điện từ tác dụng lên dây dẫn bằng quy tắc bàn tay trái ra sao? để giải đáp chi tiết cho câu hỏi trên.
I. Tác dụng của từ trường lên dây dẫn có dòng điện
- Dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường và không song song với đường sức từ thì chịu tác dụng của lực điện từ.
* Câu C1 trang 73 SGK Vật Lý 9: Hiện tượng nêu trong thí nghiệm ở hình 27.1 SGK chứng tỏ điều gì?
° Hướng dẫn giải câu C1 trang 73 SGK Vật Lý 9:
- Đoạn dây dẫn AB chịu tác dụng của một lực nào đó.
II. Chiều của lực điện từ. Quy tắc bàn tay trái
1. Chiều của lực điện từ
- Chiều của lực điện từ tác dụng lên dây dẫn phụ thuộc vào chiều dòng điện chạy trong dây dẫn và chiều của đường sức từ.
2. Quy tắc bàn tay trái xác định chiều của lực điện từ
- Quy tắc nắm bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái choãi ra 900 chỉ chiều của lực điện từ.
III. Vận dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều của lực từ
* Câu C2 trang 74 SGK Vật Lý 9: Áp dụng quy tắc bàn tay trái, xác định chiều dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn AB trong hình 27.3 SGK.
° Hướng dẫn giải câu C2 trang 74 SGK Vật Lý 9:
- Trong đoạn dây dẫn AB, dòng điện có chiều đi từ B đến A.
* Câu C3 trang 74 SGK Vật Lý 9: Xác định chiều đường sức từ của nam châm trên hình 27.4 SGK.
° Hướng dẫn giải câu C3 trang 74 SGK Vật Lý 9:
- Chiều của đường sức từ đi từ dưới lên trên.
* Câu C4 trang 74 SGK Vật Lý 9: Biểu diễn lực điện từ tác dụng lên các đoạn AB, CD của khung dây dẫn có dòng điện chạy qua trong hình 27.5a, b, c. Các cặp lực điện từ tác dụng lên AB và CD trong mỗi trường hợp có tác dụng gì đối với khung dây?
° Hướng dẫn giải câu C4 trang 74 SGK Vật Lý 9:
- Chiều và tác dụng của lực điện từ tác dụng lên đoạn dây dẫn AB và CD của khung được biểu diễn trên hình 27.1, trong đó:
- Hình b ở trên: Cặp lực điện từ không có tác dụng làm khung quay.
- Hình c ở trên: Cặp lực điện từ có tác dụng làm khung quay theo chiều ngược với chiều kim đồng hồ.
Hy vọng với bài viết về Lực điện từ, Cách xác định chiều của lực điện từ tác dụng lên dây dẫn theo Quy tắc bàn tay trái ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để HayHocHoi.Vn ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.
¤ Xem thêm các bài viết khác tại:
» Mục lục bài viết SGK Hóa 9 Lý thuyết và Bài tập
» Mục lục bài viết SGK Vật lý 9 Lý thuyết và Bài tập
Câu hỏi: Các bước xác định chiều dòng điện cảm ứng
Bước 1:Xác định từ trường ban đầu [từ trường của nam châm] theo quy tắc "Vào nam [S] ra Bắc [N]"
Bước 2:Xác định từ trường cảm ứngBc→do khung dây sinh ra theo định luật Len-xơ.
+ Xét từ thông qua khung dây tăng hay giảm
+ Nếu Φ tăng thìBc→ ngược chiềuB→, nếu Φ giảm thìBc→ cùng chiềuB→.
+ Quy tắc chung:gần ngược – xa cùng. Nghĩa là khi nam châm hay khung dây lại gần nhau thì Bc→ vàB→ ngược. Còn khi ra xa nhau thìBc→ vàB→ngược
Bước 3:Xác định dòng điện cảm ứng sinh ra trong khung dây theo qui tắc nắm tay phải.
Hãy cùng Toploigiai tìm hiểu về dòng điện cảm ứng và bài tập ví dụ để xác định dòng điện cảm ứng nhé
Bài tập ví dụxác định chiều dòng điện cảm ứng
Ví dụ 1:Đặt một thanh nam châm thẳng ở gần một khung dây kín ABCD như hình vẽ. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây khi đưa nam châm lại gần khung dây.
Cách làm:
Khi đưa nam châm lại gần khung dây, từ thông qua khung dây tăng, dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây gây ra từ trường cảm ứng ngược chiều với từ trường ngoài [để chống lại sự tăng của từ thông qua khung dây] nên dòng điện cảm ứng chạy trên cạnh AB theo chiều từ B đến A [xác định nhờ quy tắc nắm tay phải].
Bài 1:Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây kín ABCD, biết rằng cảm ứng từ B đang giảm dần.
Bài giải:
+ Vì cảm ứng từ B đang giảm nên từ thông giảm, do đó cảm ứng từBc→phải cùng chiều với cảm ứng từB→.
+ Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng có chiều cùng với chiều kim đồng hồ.
Bài 2:Một nam châm đưa lại gần vòng dây như hình vẽ. Hỏi dòng điện cảm ứng trong vòng dây có chiều như thế nào và vòng dây sẽ chuyển động về phía nào?
Bài giải:
+ Cảm ứng từ của nam châm có chiều vào S ra N
+ Vì nam châm đang lại gần nên cảm ứng từ cảm ứngBc→ngược chiều với cảm ứng từB→của nam châm⇒ cảm ứng từBc→có chiều từ phải sang trái
+ Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải suy ra chiều của dòng điện cảm ứng có chiều như hình vẽ.
+ Cảm ứng từ cảm ứng của khung dây có chiều vào mặt Nam ra ở mặt bắc⇒ mặt đối diện của khung dây với nam châm là mặt bắc
+ Vì cực bắc của nam châm lại gần mặt bắc của vòng dây nên vòng dây bị đẩy ra xa.
Dòng điện cảm ứng, tính chất và ứng dụng trong thực tế
1. Dòng điện cảm ứng là gì?
Dòng điện cảm ứnglà một hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi Từ trường sinh ra dòng điện. Dòng điện cảm ứng được sinh ra khi từ thông di chuyển qua một mạch biến thiên.
2. Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng
Điều kiện để xuất hiệndòng điện cảm ứng: Khi đưa nam châm lại gần hoặc xa cuộn dây thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên.
TH1: Dòng điện cảm ứngxuất hiện trong cuộn dây dẫn kín khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên đặt trong từ trường của một nam châm.
TH2:Khi đóng hay ngắt mạch điện, từ trường của nam châm đột ngột xuất hiện hay biến mất. Số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn biến thiên [tăng hoặc giảm]. Trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng.
3. Tính chất
Khi từ thông biến đổi theo thời gian thực của một mạch kín trong mạch xuất hiện một dòng điện cảm ứng. Chỉ tồn tại trong thời gian từ thông biến đổi.Cường độ dòng điện cảm ứngtỉ lệ thuân vớitốc độ biến đổicủa từ thông. Vậy chiều dòng điện cảm ứng được xác định như thế nào.
Xác định chiều dòng điện cảm ứng:Định luật Lenz.
4. Định luật Lenz
Định luật Lenz:Dòng điện cảm ứng phải có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó.
Nghĩa là: Khi từ thông qua mạch tăng lên, từ trường cảm ứng sinh ra tác dụng chống lại sư tăng trường của từ thông. Từ trường cảm ứng sẽ ngược chiều với từ trường ngoài.
Nếu lý thuyết suông khó hiều, có thể xem hình sau để minh họa. Hãy áp dụng quy tắc năm tay phải để xác định chiều dòng điện cảm ứng trong cuộn dây nha.
Có 2 trường hợp di chuyển cuộn nam châm:Lại gần và ra xa cuộn dây.
Trường hợp 1: Di chuyển lại gần cuộn dây.
Sự tăng lên của từ thông qua một cuộn dây tạo ra một dòng điện cảm ứng. Dòng điện này có chiều, sao cho từ trường do nó tạo ra có xu hướng chống lại từ thông ban đầu.
Trường hợp 2: Khí đưa nam châm ra xa cuộn dây
Từ thông xuyên qua cuộn dây giảm đi, kim điện kế lệch sang bên trái. Áp dụng nắm tay phải ta thấy rằng: Dòng điện này tạo ra một từ trường cùng chiều với chiều từ trường của nam châm. Tức là: Dòng điện sinh ra có tác dụng chống lại sự giảm từ thông khi di chuyển nam châm ra xa cuôn dây.
5. Ứng dụng của dòng điện cảm ứng điện từ
Nó tạo nên một sự thay đổi lớn trong đời sống và nhiều lĩnh vực, khi nó được áp dụng thành công trong các lĩnh vực đó.
Bếp Từ
Bếp từ, một cụm từ đã nói lên nó sử dụng công nghệ gì. Đó là dòng điện cảm ứng điện từ. Nó làm nóng dụng cụ nấu bếp [xoang, chảo…] bằng dòng điện cảm ứng. Một cuộn dây đồng sẽ được đặt dưới một vật liệu cách nhiệt, một dòng điện xoay chiều được truyền qua cuộn dây đồng này.
Từ trường dao động tạo ra một từ thông liên tục từ hóa nồi, ngay lúc này nồi đóng vai trò như lõi từ của máy biến áp. Điều này đã tạo ra dòng điện xoáy [chúng ta còn gọi là dòng điện Fu-cô] lớn ở trong nồi. Vì có tác dụng của dòng Fu-cô, nồi nấu chịu tác dụng của lực hãm điện từ gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun – Lenxơ và làm nóng đáy nồi dẫn đến làm nóng thức ăn bên trong.
Đèn huỳnh quang
Các hệ thống chiếu sáng được sử dụng phổ biến nhất trong các tòa nhà thương mại và gia đình chính là hệ thống chiếu sáng bằng đèn huỳnh quang.
Chấn lưu được sử dụng trong đèn huỳnh quang hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ, tại thời điểm bật đèn, nó tạo ra một điện áp cao trên 2 đầu đèn rồi sau đó phóng điện qua đèn.
Dòng điện qua đèn tạo thành ion tác động lên bột huỳnh quang làm bột huỳnh quang phát sáng [sau khi đèn sáng, điện áp trên 2 đầu đèn giảm đi, dòng điện qua đèn bị hạn chế bởi điện cảm của tăng phô]
Quạt điện
Quạt điện và các hệ thống làm mát khác thì sử dụng động cơ điện. Những động cơ này hoạt động cũng dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Trong bất kỳ thiết bị điện nào thì động cơ điện hoạt động bởi từ trường được tạo ra bởi dòng điện theo định lý Lo-ren-xơ [Lorentz]. Những động cơ này chỉ khác nhau về chi phí dựa trên ứng dụng và kích thước.
Ngoài ra, còn rất nhiều ứng dụng củađịnh luật cảm ứng điện từtrong thiết bị gia dụng như: lò nướng, chuông cửa, lò vi sóng, máy xay, loa, …
Máy phát điện
Máy phát điện sẽ sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra điện. “Cốt lõi” của máy phát điện là một cuộn dây trong từ trường. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện này đó chính là cuộn dây điện sẽ được quay trong từ trường với tốc độ không đổi và tạo ra điện xoay chiều.
Ngoài sử dụng một cuộn dây quay trong từ trường không đổi, ta có một cách khác để sử dụng cảm ứng điện từ đó chính là giữ cho cuộn dây đứng yên và sau đó làm quay nam châm vĩnh cữu [cung cấp từ trường và từ thông] xung quanh cuộn dây trên.
Tàu điện từ
Đây là một trong những công nghệ hiện đại của các hệ thống giao thông sử dụng định luật cảm ứng điện từ. Tàu đệm từ sử dụng nam châm điện mạnh giúp tăng tốc độ của tàu lên một mức đáng kể
Y học
Ngày nay, trường điện từ đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong các thiết bị y tế tiên tiến như các phương pháp điều trị tăng thân nhiệt trong bệnh ung thư, cấy ghép và chụp cộng hưởng từ [MRI]
Định luật cảm ứng điện từlà một định lý cực kỳ hữu ích với rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Điện từ đã tạo ra một cuộc cách mạng rất lớn trong lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật. Ngoài ra, nó còn tác động lớn đến các lĩnh vực khác như y tế, công nghiệp, không gian…