4.1. Trường hợp mặt phẳng khung dây vuông góc với đường cảm ứng từ
Hãy xét trường hợp đơn giản khung dây ABCD hình chữ nhật quay xung quanh trục thẳng đứng OO’ đặt trong từ trường đều, mặt phẳng khung dây vuông góc với đường cảm ứng từ. Giả sử mặt phẳng khung dây nằm trong mặt phẳng hình vẽ. Trong trường hợp này phương của các lực từ tác dụng lên các đoạn dòng điện AB, BC, CD, DA đều nằm trong mặt phẳng hình vẽ.
Áp dụng quy tắc bàn tay trái, hướng các lực từ đều hướng ra phía ngoài khung. Đồng thời vì khung được đặt trong từ trường đều nên.
Nói tóm lại bốn lực tác dụng lên khung dây tạo thanh hai cặp cùng phương, ngược chiều và cùng độ lớn; cùng phương, ngược chiều và cùng độ lớn. Vì vậy các lực tác dụng lên khung không làm quay khung mà chỉ có tác dụng làm cho khung dãn ra. Vị trí của khung dây mang dòng điện gọi là vị trí cân bằng bền.
Trong trường hợp chiều của dòng điện hay chiều của vectơ cảm ứng từ ngược lại thì các lực tác dụng lên khung cũng không làm quay khung nhưng trong trường hợp này các lực này có tác dụng làm cho khung co lại. Nếu khung hơi lệch khỏi vị trí này thì khung không trở về vị trí đó mà trở về vị trí cân bằng bền.
4.2. Trường hợp mặt phẳng khung dây song song với đường cảm ứng từ
Trong trường hợp này các đoạn dây dẫn AB và CD song song với đường cảm ứng từ nên lực tác dụng lên chúng bằng không (H.53.2), còn đối với các đoạn dây AD, BC thì theo công thức (48.1) ta tìm được lực từ tác dụng lên mỗi đoạn dây đó:
(trong đó AD=BC=a)
Nếu khung dây nằm trong mặt phẳng hình vẽ thì phương của các lực vuông góc với mặt phẳng hình vẽ nhưng có chiều ngược nhau như trên hình vẽ. Vì vậy hai lực tạo thành một ngẫu lực từ làm cho khung dây quay xung quanh trục OO' (về vị trí cân bằng bền). Việc khảo sát trên ta rút ra nhận xét: khi khung dây mang
dòng điện đặt trong từ trường đều thì nói chung có ngẫu lực từ tác dụng lên khung. Ngẫu lực này làm cho khung có xu hướng quay xung quanh một trục.
4.3. Mômen lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện
Hãy tính mômen ngẫu lực, tác dụng lên khung dây. Biết rằng . Vì vậy nếu gọi AB=CD=b thì mômen của ngẫu lực đó là M=IabB.
Gọi S=a.b là diện tích phần mặt băng giới hạn bởi khung dây thì M=ISB
Đó chính là mômen của ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện I và song song với đường cảm ứng từ.
4.4 Rèn luyện kỹ năng
Kỹ năng:
- Xác định được độ lớn và chiều của momen lực từ tác dụng lên một khung dây dẫn hình chữ nhật có dòng điện chạy qua được đặt trong từ trường đều.
+ Bài toán khung dây có dòng điện đặt trong từ trường Phương pháp: