khung day

27/4/2004 sv:hong nhi 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH SV: LÂM THỊ HỒNG NHI LỚP LÝ 4A 27/4/2004 27/4/2004 sv:hong nhi sv:hong nhi 2 2 HẾT HẾT • XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN ĐÃ THEO DÕI BÀI GIẢNG. 27/4/2004 sv:hong nhi 3 GIÁO ÁN VẬT LÝ 11  BÀI  LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN MỘT KHUNG DÂY MANG DÒNG ĐIỆN 27/4/2004 sv:hong nhi 4 Trọng tâm của bài  Hiểu được ngẫu lực từ tác dụng lên khung làm khung quay về vò trí cân bằng bền.  Cách tính momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện. 27/4/2004 sv:hong nhi 5 1.Trường hợp mặt phẳng khung dây vuông góc với đường cảm ứng từ  Khung dây hình chữ nhật ABCD có thể quay xung quanh trục thẳng đứng OO’, đặt trong từ trường đều vuông góc mặt phẳng khung dây. AD=BC=a AB=DC=b F 4 aO O’ A B C D b F 1 F 2 F 3 B 27/4/2004 sv:hong nhi 6  Khung dây ABCD mang điện đặt trong từ trường đều B chòu lực từ tác dụng lên các cạnh AB, BC, CD, DA lần lượt là F 1 ,F 2 ,F 3 ,F 4 có:  Điểm đặt : trung điểm mỗi cạnh  Phương chiều: hướng ra ngoài khung như hình vẽ  Độ lớn : F 1 =F 3 =BIb F 2 =F 4 =BIa Tạo thành 2 cặp lực cân bằng: F 1 và F 3 , F 2 và F 4 Không làm quay khung , chỉ có tác dụng kéo dãn khung 27/4/2004 sv:hong nhi 7 Đây là vò trí cân bằng bền của khung  Đổi chiều dòng điện hoặc chiều vecter cảm ứng từ  Lý luận tương tự ta được: các lực từ tác dụng lên khung như hình vẽ: A D B C O O’ F 1 F 2 F 3 F 4 B  Lực từ tác dụng lên khung không làm quay khung, chỉ kéo khung co lai vò trí cân bằng không bền. 27/4/2004 sv:hong nhi 8 2. Trường hợp mp khung dây song song với đường cảm ứng từ  Đoạn dây AD , BC song song đường cảm ứng từ nên không có lực từ tác dụng lên chúng.  Lực từ F 1 ,F 2 do từ trường B tác dụng lên AB và CD có phương ,chiều như hình ve F 1 F 2 A B C DO O’a b B  Độ lớn: F 1 =F 2 =IBb  Cặp lực F 1 ,F 2 tạo thành ngẫu lực làm cho khung quay quanh trục OO’ và trở về vò trí cân bằng bền. 27/4/2004 sv:hong nhi 9 * Nhận xét:  Khung dây mang dòng điện đặt trong từ trường đều thì có ngẫu lực từ tác dụng lên khung làm khung quay xung quanh một trục 27/4/2004 sv:hong nhi 10 3. Momen lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện.  a/ Trường hợp mặt phẳng không dây B  Xét ngẫu lực F 1 ,F 2 tác dụng lên khung dây ABCD mang điện đặt song song với đường cảm ứng từ  Momen ngẫu lực từ ( cực đại)  M =F 1 *a với F 1 =BIb  M=BIb.a  Gọi S là diện tích phần mp giới hạn bởi Thí nghiệm -Khung dây bị dãn Thí nghiệm Thí nghiệm - Vị trí khung vị trí cân bền Thí nghiệm - Dòng điện chạy qua khung dây theo chiều A→D→C→B - Khung dây bị co lại Thí nghiệm Thí nghiệm - Vị trí khung vị trí cân không bền Thí nghiệm - Dòng điện chạy qua khung dây theo chiều A→B→C→ D Thí nghiệm *Kết luận: Ngẫu lực tác dụng lên khung dây làm cho khung dây quay vị trí cân bền Động điện chiều b Điện kế khung quay Hình 39.5 S N Q A D B THÍ NGHIEÄM MÔ PHỎNG THÍ NGHIỆM N s O’ D C A O B Gồm ABCD là khung dây cứng có thể quay quanh trục OO’ Hiện tượng: khi cho dòng điện chạy qua khung ta thấy khung bò quay đi O’ B D C A B O BC F AD F LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN KHUNG DÂY CÓ DÒNG ĐIỆN Ta xét khung dây trong 2 trường hợp Trường hợp I: Đường sức từ nằm trong mặt phẳng khung Giả sử chiều dòng điện là ABCDA. Lực từ tác dụng lên các cạnh AB và CD của khung bằng không vì các cạnh đó song song với đường sức từ • Vì từ trường đều nên các lực từ tác dụng lên cạnh AD, BC có độ lớn bằng nhau. ­ hướng ra phía trước mặt phẳng hình vẽ. Hai lực này tạo ra một ngẫu lực làm quay khung. LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN KHUNG DÂY CÓ DÒNG ĐIỆN O’ B D C A B O BC F AD F Trường hợp II: Đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung - Giả sử chiều dòng điện và chiều các đường sức như hình vẽ - p dụng quy tắc bàn tay trái ta thấy các lực từ tác dụng lên các cạnh của khung có chiều như hình vẽ. Trong trường hợp này, các lực từ không làm quay khung. MOMEM NGẪU LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN KHUNG DÂY CÓ DÒNG ĐIỆN Gọi cảm ứng từ của nam châm là B, cường độ dòng điện chạy trong khung là I, M là độ lớn của momem ngẫu lực tác dụng lên khing, S là diện tích phần mặt phẳng giới hạn bởi khung dây thì momem ngẫu lực từ tính bởi công thức M=IBS Công thức trên áp dụng cho trường hợp các đường sức từ nằm trong mặt phẳng khung dây. Trong trường hợp các đường sức không nằm trong mặt phẳng khung dây thì độ lớn của momem ngẫu lực được tính theo công thức: M = I.B.S.sin. Ở đây là góc hợp bởi vectơ cảm ứng tưg với và vectơ pháp tuyến với mặt phẳng khung dây Chú ý: chiều của vectơ phải tuân theo quy ước sau: quay cái đinh ốc theo chiều dòng điện trong khung, thì chiều tiến của cái đinh ốc là chiều của vectơ sở giáo dục & đào tạo bình PHệễC TRệễỉNG THPT PHệễC BèNH Giáo viên: Doaừn Vaờn Chổnh NEWTON (1642-1727) Caõu 1: Chiều của lực Lorenxơ phụ thuộc vào yu t no sau: A. Chiều chuyển động của hạt mang điện. B. Chiều của đường sức từ. C. Điện tích của hạt mang điện. D. Cả 3 yếu tố trên Câu 2: Một điện tích chuyển động tròn đều dưới tác dụng của lực lorenxơ,khi vận tốc của điện tích và độ lớn cảm ứng từ cùng tăng 2 lần thì bán kính quỹ đạo của điện tích : A. Tăng 4 lần B. Tăng 2 lần C. Không đổi D. Giảm 2 lần Câu 3:Độ lớn của lực loenxơ không phụ thuộc vào : A. Gía trò của điện tích . B. độ lớn vận tốc của điện tích . C. độ lớn cảm ứng từ. D. Khối lượng của điện tích . Câu 4: Trình bày đặc điểm của lực lorenxơ ? Viết biểu thức ? Cho biết ý nghĩa của các đại lượng đó ? Trả lời : + Phương : trùng với mặt phẳng chứa véc tơr cảm ứng từ và véc tơr vận tốc . + Chiều : áp dụng quy tắc bàn tay trái “ Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để cho các đường cảm ứng từ Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để cho các đường cảm ứng từ xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều vectơ vận tốc , khi đó ngón cái choãi ra 90 với chiều vectơ vận tốc , khi đó ngón cái choãi ra 90 0 0 chỉ chỉ chiều của lực Lorentz nếu hạt mang điện dương và chỉ chiều chiều của lực Lorentz nếu hạt mang điện dương và chỉ chiều ngược lại nếu hạt mang điện âm”. ngược lại nếu hạt mang điện âm”. + độ lớn : f L = q .v.B.sinα Trong đó : f Trong đó : f L L : : lực Lorentz (N). lực Lorentz (N). q : Độ lớn điện tích (C). q : Độ lớn điện tích (C). v: Vận tốc của hạt (m/s). v: Vận tốc của hạt (m/s). B: Cảm ứng từ (T). B: Cảm ứng từ (T). α α : G : G óc hợp bởi v và B.(rad hay độ) óc hợp bởi v và B.(rad hay độ) MÔ PHỎNG THÍ NGHIỆM N s O’ D C A O B Gồm ABCD là khung dây cứng có thể quay quanh trục OO’ Hiện tượng: khi cho dòng điện chạy qua khung ta thấy khung có hiện tượng gì xảy ra? Khung quay quanh trục 00’ BÀI 33 – KHUNG DÂY CÓ DÒNG ĐIỆN ĐẶT TRONG TỪ TRƯỜNG 1- LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN KHUNG DÂY CÓ DÒNG ĐIỆN O’ D a. Đường sức từ nằm trong mặt phẳng khung : Cho khung dây ABCD đặt trong từ trường đều như hình vẽ. B C A B O O’ D B C A B O O’ D B C A B O O’ D B C A B O O’ D B C A B O O’ D B C A B O O’ D B C A B O O’ D B C A B O O’ D B C A B O O’ D B C A B O O’ D B C A B O O’ D Giả sử cho dòng điện trong khung theo chiều ABCDA thì trong khung có hiện tượng gì xảy ra? Có lực từ tác dụng lên khung dây B C A B O O’ D B C A B O O’ D B C A B O O’ D BC F AD F B C A B O O’ D B C A B O O’ D B C A B O O’ D B C A B O O’ D B C A B O O’ D Các lực tác dụng lên các cạnh của khung có chiều như thế nào ? + Lực từ tác dụng lên cạnh AB và CD bằng 0. vì AB và CD song song với đường sức từ . + Lực từ tác dụng lên cạnh BC và DA có chiều như hình vẽ. (áp dụng quy tắc bàn tay trái ) +Vì từ trường đều nên các lực từ tác dụng lên cạnh AD, BC có độ lớn bằng nhau. Hai lực này tạo ra một ngẫu lực làm quay khung. b. Đường sức từ vuông góc mặt phẳng khung : Giả sử chiều dòng điện và chiều các đường sức như hình vẽ. +p dụng quy tắc bàn tay trái hãy xác đònh lực từ tác dụng lên các cạnh của khung có chiều như thế nào? +Trong trường hợp này, các lực từ không làm quay khung mà có tác dụng làm cho khung dãn ra. Nếu các đường sức có chiều ngược lại (hướng vào phía sau mặt phẳng hình vẽ) ,thì lực từ tác 27/4/2004 1 GIÁO ÁN VẬT LÝ 11  BÀI  LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN MỘT KHUNG DÂY MANG DÒNG ĐIỆN 27/4/2004 2 Trọng tâm của bài  Hiểu được ngẫu lực từ tác dụng lên khung làm khung quay về vò trí cân bằng bền.  Cách tính momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện. 27/4/2004 3 1.Trường hợp mặt phẳng khung dây vuông góc với đường cảm ứng từ  Khung dây hình chữ nhật ABCD có thể quay xung quanh trục thẳng đứng OO’, đặt trong từ trường đều vuông góc mặt phẳng khung dây. AD=BC=a AB=DC=b F 4 aO O’ A B C D b F 1 F 2 F 3 B 27/4/2004 4  Khung dây ABCD mang điện đặt trong từ trường đều B chòu lực từ tác dụng lên các cạnh AB, BC, CD, DA lần lượt là F 1 ,F 2 ,F 3 ,F 4 có:  Điểm đặt : trung điểm mỗi cạnh  Phương chiều: hướng ra ngoài khung như hình vẽ  Độ lớn : F 1 =F 3 =BIb F 2 =F 4 =BIa Tạo thành 2 cặp lực cân bằng: F 1 và F 3 , F 2 và F 4 Không làm quay khung , chỉ có tác dụng kéo dãn khung 27/4/2004 5 Đây là vò trí cân bằng bền của khung  Đổi chiều dòng điện hoặc chiều vecter cảm ứng từ  Lý luận tương tự ta được: các lực từ tác dụng lên khung như hình vẽ: A D B C O O’ F 1 F 2 F 3 F 4 B  Lực từ tác dụng lên khung không làm quay khung, chỉ kéo khung co lai vò trí cân bằng không bền. 27/4/2004 6 2. Trường hợp mp khung dây song song với đường cảm ứng từ  Đoạn dây AD , BC song song đường cảm ứng từ nên không có lực từ tác dụng lên chúng.  Lực từ F 1 ,F 2 do từ trường B tác dụng lên AB và CD có phương ,chiều như hình ve F 1 F 2 A B C DO O’a b B  Độ lớn: F 1 =F 2 =IBb  Cặp lực F 1 ,F 2 tạo thành ngẫu lực làm cho khung quay quanh trục OO’ và trở về vò trí cân bằng bền. 27/4/2004 7 * Nhận xét:  Khung dây mang dòng điện đặt trong từ trường đều thì có ngẫu lực từ tác dụng lên khung làm khung quay xung quanh một trục 27/4/2004 8 3. Momen lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện.  a/ Trường hợp mặt phẳng không dây B  Xét ngẫu lực F 1 ,F 2 tác dụng lên khung dây ABCD mang điện đặt song song với đường cảm ứng từ  Momen ngẫu lực từ ( cực đại)  M =F 1 *a với F 1 =BIb  M=BIb.a  Gọi S là diện tích phần mp giới hạn bởi khung dây : S=a.b 27/4/2004 9  Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện I và song song đường cảm ứng từ là:  M=IBS  b/ Trường hợp B hợp với pháp tuyến khung dây một góc β  Ta chứng minh được: M=BIS sinβ ... nghiệm Thí nghiệm - Vị trí khung vị trí cân bền Thí nghiệm - Dòng điện chạy qua khung dây theo chiều A→D→C→B - Khung dây bị co lại Thí nghiệm Thí nghiệm - Vị trí khung vị trí cân không bền Thí... - Dòng điện chạy qua khung dây theo chiều A→B→C→ D Thí nghiệm *Kết luận: Ngẫu lực tác dụng lên khung dây làm cho khung dây quay vị trí cân bền Động điện chiều b Điện kế khung quay