Cách Giải Bài Tập Lực Từ Tác Dụng Lên 2 Dây Dẫn Song Song Hay, Chi Tiết

Cách giải bài tập Lực từ tác dụng lên 2 dây dẫn song song hay, chi tiết

A. Phương pháp & Ví dụ

+ Khi cho dòng điện chạy qua hai dây dẫn thẳng song song thì hai dòng điện tương tác với nhau.

- Nếu hai dòng điện cùng chiều thì chúng hút nhau.

- Nếu hai dòng điện ngược chiều thì chúng đẩy nhau.

+ Độ lớn của lực từ tác dụng lênmột đơn vị chiều dàicủa dây:

Trong đó:I1và I2là cường độ dòng điện chạy qua các dây, đơn vị là ampe (A); r là khoảng cách giữa hai dòng điện, đơn vị là mét (m).

Lưu ý:

+ Lực hút hay lực đẩy giữa hai dòng điện có phương nằm trên đường nối hai dòng điện

+ Nếu tính cho dây có chiều dài l thì:

+ Khi có nhiều dòng điện tác dụng lên nhau thì ta áp dụng nguyên lý chồng chất: F = F1+ F2+ F3+ ....

Ví dụ 1:Hai dây dẫn thẳng dài, đặt song song với nhau và cách nhau 10 cm đặt trong không khí. Dòng điện chạy trong dây dẫn có cường độ là I1= 1 A, I2= 5 A.

a) Tính lực từ tác dụng lên một đơn vị chiều dài của dây

b) Tính lực từ tác dụng lên một đoạn có chiều dài 2 m của mỗi dây

Hướng dẫn:

a) Lực tác dụng lên một đơn vị chiều dài của dây:

b) Lực từ tác dụng lên một đoạn có chiều dài 2m của mỗi dây:

Ví dụ 2:Dây dẫn thẳng dài có dòng I1= 15 A đi qua, đặt trong chân không.

a) Tính cảm ứng từ tại điểm cách dây 15 cm.

b) Tính lực từ tác dụng lên 1 m dây của dòng I2= 10A đặt song song cách I1đoạn 15 cm. Cho biết lực đó là lực hút hay lực đẩy. Biết rằng I1và I2ngược chiều nhau.

Hướng dẫn:

a) Cảm ứng từ do dòng điện I1gây ra tại điểm M cách dây đoạn 15 cm là:

b) Lực từ do dòng I1tác dụng lên 1m dây dòng I2:

+ Vì hai dòng điện ngược chiều nên lực là lực đẩy.

Ví dụ 3:Ba dây dẫn thẳng dài mang dòng điện I1, I2, I3theo thứ tự đó, đặt song song cách đều nhau, khoảng cách giữa 2 dây là a = 4cm. Biết rằng chiều của I1và I3hướng vào, I2hướng ra mặt phẳng hình vẽ, cường độ dòng điện I1= 10A, I2= I3= 20A. Xác địnhF→tác dụng lên 1 mét của dòng I1.

Hướng dẫn:

+ Dòng I1sẽ chịu tác dụng của hai dòng điện I2và I3.

+ GọiF21→,F31→lần lượt là lực do dòng điện I2và dòng điện I3tác dụng lên 1m dây của dòng điện I1

+ Ta có:

+ Vì hai dòng điện I1và I3cùng chiều nên lực tương tác giữa chúng là lực hút. Còn hai dòng điện I1và I2ngược chiều nên lực tương tác giữa chúng là lực đẩy.

+ Lực tổng hợp tác dụng lên một đơn vị chiều dài của dây mang dòng điện I1là:

F→=F31→+F21→

+ VìF31→cùng phương ngược chiều vớiF21→nên: F = |F31- F21| = 5.10-4N

+ Vậy lựcF→có phương vuông góc với sợi dây mang I1và có chiều hướng về bên trái (vì F21> F31) như hình vẽ, có độ lớn F = 5.10-4N

Ví dụ 4:Hai dòng điện thẳng dài vô hạn đặt song song cách nhau 30 cm mang hai dòng điện cùng chiều I1= 20A, I2= 40A. Xác định vị trí đặt dòng I3để lực từ tác dụng lên I3là bằng không.

Hướng dẫn:

GọiF13→,F23→lần lượt là lực do dòng I1và I2tác dụng lên dòng I3

+ Ta có:F13→+F23→= 0 ⇒F13→= -F23→

+ Từ (2) suy ra:(4)

+ Vì hai dòng điện I1và I3cùng chiều nên từ (1) suy ra: dòng I3phải ở bên trong khoảng giữa hai dòng I1và I3. Do đó ta có: r23+ r13= 30 (5)

+ Giải (4) và (5) ta có: r13= 10 cm và r23= 20 cm

+ Vậy để lực từ tác dụng lên dòng I3bằng 0 thì dòng I3phải đặt cách dòng I1đoạn 10 cm hay đặt cách dòng I2đoạn 20 cm (hình vẽ).