Giải Thí nghiệm trang 62 SGK Vật lí 12

Lời giải

1. Quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra với khung dây

Khi đóng công tắc, trong khung dây có dòng điện chạy qua. Vì cạnh dưới của khung dây nằm trong từ trường của nam châm điện nên đoạn dây mang dòng điện này chịu tác dụng của lực từ. Ta quan sát thấy khung dây bị lệch (đòn cân nghiêng đi): cạnh dưới của khung dây bị đẩy lên hoặc kéo xuống.

Giải thích: Đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường chịu tác dụng của lực từ $\vec{F}$. Lực này làm khung dây dịch chuyển, khiến đòn cân lệch khỏi vị trí cân bằng ban đầu.

2. Xác định chiều của cảm ứng từ, chiều dòng điện và chiều của lực từ

- Quan sát đèn chỉ hướng từ trường (12) trong lòng nam châm điện để biết chiều của cảm ứng từ $\vec{B}$ (từ cực Bắc sang cực Nam ở khoảng không giữa hai tấm thép, tức hướng nằm ngang xuyên qua lòng nam châm).
- Căn cứ vào các cực của nguồn điện nối với khung dây, xác định chiều dòng điện $I$ chạy trong cạnh dưới của khung dây (dòng điện đi từ cực dương ra mạch ngoài).
- Quan sát chiều chuyển động của khung dây (lên hay xuống) chính là chiều của lực từ $\vec{F}$ tác dụng lên đoạn dây.

Kết quả cho thấy ba đại lượng $\vec{B}$, $I$ và $\vec{F}$ đôi một vuông góc với nhau: $\vec{F}$ vuông góc với mặt phẳng chứa $\vec{B}$ và chiều dòng điện $I$, và chiều của chúng tuân theo quy tắc bàn tay trái.

3. Dự đoán hiện tượng khi đổi chiều dòng điện qua nam châm điện hoặc khung dây

- Nếu dùng công tắc (8) hoặc (9) đổi chiều dòng điện qua khung dây (đổi chiều $I$, giữ nguyên $\vec{B}$): lực từ $\vec{F}$ đổi chiều ngược lại, nên khung dây chuyển động theo chiều ngược với lúc đầu (đang đi lên thì đi xuống và ngược lại).
- Nếu đổi chiều dòng điện qua nam châm điện (đổi chiều $\vec{B}$, giữ nguyên $I$): lực từ $\vec{F}$ cũng đổi chiều, khung dây chuyển động theo chiều ngược với lúc đầu.
- Nếu đồng thời đổi chiều cả dòng điện qua nam châm điện và qua khung dây (đổi chiều cả $\vec{B}$ và $I$): lực từ $\vec{F}$ giữ nguyên chiều như ban đầu, khung dây chuyển động như cũ.

4. Đề xuất cách xác định chiều của lực từ

Dùng quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ (vectơ cảm ứng từ $\vec{B}$) hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay chỉ chiều dòng điện $I$, khi đó ngón tay cái choãi ra $90^\circ$ chỉ chiều của lực từ $\vec{F}$ tác dụng lên đoạn dây dẫn.

Đáp số