Dây treo nghiêng vì lực từ: lực căng không bằng tổng hai độ lớn

Vật lý 12 · Ôn tập kiến thức THPT

Lực căng cân bằng tổng vectơ trọng lực vàlực từ. Nếu hai lực ấy vuông góc, độ lớn lực căng tổng là√[(mg)²+F_từ²], không phải mg+F_từ.

Đoạn dây ngang dài0,10m mang dòng2,0A, trong B=0,50T thẳng đứng. Khối lượng đoạn dây0,020kg;g=10m/s². Dây treo nhẹ giữ dây ởcân bằng; xét lực căng tổng từ hệ dây treo. Lực từ vuông góc dây vàB nên nằm ngang, F=BIl=0,10N. Trọng lực0,20N hướng xuống.

Lực căng tổng cóthành phần đứng0,20N, ngang0,10N ngược lực từ. Độ lớn T=√0,05≈0,2236N. Góc nghiêng so với phương đứng thỏa tanθ=0,10/0,20=0,5, nên θ≈26,57°. Không cộng thành0,30N vì hai lực không cùng phương.

Kiểm hình: lực căng lớn hơn trọng lực nhưng nhỏ hơn tổng hai độ lớn, đúng cho hai vectơ không cùng chiều. Góc đo từ phương đứng nên dùng tỉ số ngang/đứng; nếu đo từ phương ngang, góc sẽlà90°−θ.

Tự luyện: đảo chiều dòng điện, giữ độ lớnI vàB. Lực từ đổi phía, dây treo nghiêng sang phía đối diện; độ lớn lực căng vàđộ lớn góc vẫn như trước. NếuI=0, lực từ0, góc0 vàlực căng tổng0,20N.

Nếu cóhai dây treo đối xứng, từng dây chịu một phần lực căng tổng theo bố trí; không tự gán0,2236N cho từng dây rồi nhân đôi. Nếu lực từ cóthành phần đứng hoặcB không đều, cần phân tích lại vectơ vàchiều dài hữu hiệu. Công thức BIl dùng đơn vịtesla,ampere,mét; lực thu đượcnewton. Cân bằng cơ học làbước bổ sung sau khi xác định lực từ, không phải một hệ số “hiệu suất” nhân tùy ý.

Đọc tiếp: Lực từ lên dây · Chiều lực từ.