Giải Hoạt động trang 64 SGK Vật lí 12

Lời giải

a) Công thức (15.1): $F = BIl\sin\alpha$.

Suy ra cảm ứng từ:
$$B = \dfrac{F}{Il\sin\alpha}$$

Vậy để xác định được cảm ứng từ $B$, ta cần đo các đại lượng:

- Lực từ $F$ tác dụng lên đoạn dây dẫn (đo bằng cân hoặc lực kế).
- Cường độ dòng điện $I$ chạy qua đoạn dây (đo bằng ampe kế).
- Chiều dài $l$ của đoạn dây dẫn nằm trong từ trường (đo bằng thước).
- Góc $\alpha$ hợp bởi đoạn dây dẫn và hướng của cảm ứng từ.

b) Nên đặt góc $\alpha = 90^\circ$ (đoạn dây dẫn đặt vuông góc với các đường sức từ).

Vì khi đó $\sin\alpha = \sin 90^\circ = 1$ đạt giá trị lớn nhất, nên:

- Lực từ $F = BIl$ đạt giá trị lớn nhất với cùng một dòng điện, phép đo lực dễ dàng và chính xác hơn.
- Công thức tính trở nên đơn giản: $B = \dfrac{F}{Il}$, không cần đo góc $\alpha$, giảm được sai số của phép đo.

c) Các bước tiến hành thí nghiệm đo cảm ứng từ của nam châm điện:

- Bước 1: Bố trí thí nghiệm: đặt đoạn dây dẫn thẳng (chiều dài $l$ đã biết) nằm ngang, vuông góc với các đường sức từ trong khoảng giữa hai cực của nam châm điện. Mắc đoạn dây nối tiếp với nguồn điện, biến trở và ampe kế thành mạch kín; nam châm điện đặt trên đĩa cân (hoặc đoạn dây treo vào lực kế).

- Bước 2: Khi chưa có dòng điện, ghi số chỉ ban đầu của cân (hoặc lực kế).

- Bước 3: Đóng mạch cho dòng điện chạy qua đoạn dây, điều chỉnh biến trở để có cường độ dòng điện $I$ xác định, đọc giá trị $I$ trên ampe kế.

- Bước 4: Đọc số chỉ mới của cân (hoặc lực kế). Độ chênh lệch giữa hai số chỉ cho phép xác định độ lớn lực từ $F$ tác dụng lên đoạn dây dẫn.

- Bước 5: Thay các giá trị $F$, $I$, $l$ đo được vào công thức $B = \dfrac{F}{Il}$ để tính cảm ứng từ của nam châm điện.

- Bước 6: Lặp lại phép đo nhiều lần với các giá trị dòng điện khác nhau rồi lấy giá trị trung bình của $B$ để kết quả chính xác hơn.

Đáp số