Có lẽ chúng ta đã được học về Lực từ trong lớp 7 hay lớp 9 rồi thì phải? Nhưng không phải ai cũng nhớ những kiến thức này. Và Bài viết dưới đây sieutonghop.com sẽ review lại cho các bạn về lực từ là gì, và công thức tính lực từ được xác định như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu nhé.
1. Lực từ là gì?
Lực từ là lực tác dụng lên các hạt mang điện tích chuyển động trong một từ trường. Lực này có độ lớn và hướng phụ thuộc vào điện tích, vận tốc của hạt điện tích và cảm ứng từ.
Ví dụ về lực từ:
- Nam châm hút đinh sắt – Nam châm tạo ra từ trường, khi đưa đinh sắt lại gần nam châm, đinh sẽ bị hút về phía nam châm. Điều này xảy ra vì nam châm tạo ra một từ trường xung quanh nó, làm cho các electron bên trong đinh sắt sắp xếp theo hướng của từ trường. Khi đó, đinh sắt trở thành một nam châm tạm thời và chịu tác dụng của lực từ, bị hút về phía nam châm mạnh hơn.
- Động cơ điện – Trong động cơ điện, một cuộn dây có dòng điện chạy qua được đặt trong từ trường của nam châm. Theo nguyên lý lực từ, dòng điện trong cuộn dây tương tác với từ trường tạo ra lực làm cho cuộn dây quay. Lực này giúp biến đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học, từ đó làm quay trục động cơ, được ứng dụng trong nhiều thiết bị như quạt điện, máy bơm nước, và xe điện.
2. Công thức lực từ?
Công thức lực từ
1. Lực từ tác dụng lên hạt điện tích chuyển động trong từ trường (Lực Lorentz):
\[
\mathbf{F} = q (\mathbf{v} \times \mathbf{B})
\]
Hoặc dưới dạng độ lớn:
\[
F = q v B \sin \theta
\]
Trong đó:
- \( F \) là độ lớn của lực từ (N).
- \( q \) là điện tích của hạt (C).
- \( v \) là vận tốc của hạt điện tích (m/s).
- \( B \) là độ lớn cảm ứng từ (T).
- \( \theta \) là góc giữa vector vận tốc \( v \) và vector cảm ứng từ \( B \).
2. Lực từ tác dụng lên dòng điện trong dây dẫn:
\[
\mathbf{F} = I (\mathbf{L} \times \mathbf{B})
\]
Hoặc dưới dạng độ lớn:
\[
F = I L B \sin \theta
\]
Trong đó:
- \( F \) là độ lớn của lực từ (N).
- \( I \) là cường độ dòng điện trong dây (A).
- \( L \) là độ dài đoạn dây dẫn nằm trong từ trường (m).
- \( B \) là độ lớn cảm ứng từ (T).
- \( \theta \) là góc giữa dây dẫn và vector cảm ứng từ \( B \).
3. Bài tập tính lực từ?
Bài tập 1:
Một hạt mang điện tích q = 3 × 10-6 C chuyển động với vận tốc v = 4 × 105 m/s vuông góc với một từ trường có độ lớn B = 0.1 T.
Yêu cầu: Tính độ lớn của lực từ tác dụng lên hạt điện tích.
Lời giải:
Áp dụng công thức:
F = q * v * B * sin(θ)
Với θ = 90°, sin(90°) = 1, ta có:
F = 3 × 10-6 * 4 × 105 * 0.1 = 0.12 N
Vậy lực từ tác dụng lên hạt điện tích là 0.12 N.
Bài tập 2:
Một dây dẫn có độ dài L = 0.6 m đặt trong từ trường có độ lớn B = 0.2 T. Dòng điện chạy qua dây có cường độ I = 5 A. Góc giữa dây dẫn và đường sức từ là 45°.
Yêu cầu: Tính độ lớn lực từ tác dụng lên dây dẫn.
Lời giải:
Áp dụng công thức:
F = I * L * B * sin(θ)
Thay giá trị vào công thức:
F = 5 * 0.6 * 0.2 * sin(45°)
F = 5 * 0.6 * 0.2 * (√2 / 2) = 0.424 N
Vậy lực từ tác dụng lên dây dẫn là 0.424 N.
Bài tập 3:
Một dòng điện chạy theo hướng từ nam sang bắc trong một dây dẫn nằm ngang. Dây dẫn được đặt trong một từ trường hướng thẳng đứng xuống dưới.
Yêu cầu: Xác định hướng của lực từ tác dụng lên dây dẫn theo quy tắc bàn tay trái.
Lời giải:
- Ngón tay cái: Hướng dòng điện (từ nam sang bắc).
- Ngón trỏ: Hướng của từ trường (thẳng xuống dưới).
- Ngón giữa: Hướng của lực từ (vuông góc với cả từ trường và dòng điện, hướng ra ngoài mặt giấy, tức là lên phía trên).
Do đó, lực từ có hướng lên phía trên.
