Trong từ trường đều có cảm ứng từ B=0.2T. Một thanh đồng MN tiết diện đều, có chiều dài 40cm và có khối lượng m được treo nằm ngang bởi 2 sợi dây nhẹ (không dẫn điện) thẳng đứng cùng chiều dài MP và NQ. Các đường sức từ có chiều thẳng đứng từ dưới lên. Giả sử MN có dòng điện không đổi cưởng độ 5A Thì khi thanh MN đứng yên cân bằng dây treo MP và NQ hợp với phương thẳng đứng một góc 45°. Lấy g=10 m/s². Tính khối lượng m của thanh MN.
Quảng cáo
1 câu trả lời 413
Ta có công thức cảm ứng từ trong trường từ:
B = μ₀*I/(2*pi*r)
Trong đó:
- B là cảm ứng từ
- μ₀ là hằng số điện từ trong chân không: μ₀ = 4*pi*10^(-7) T*m/A
- I là dòng điện trong dây dẫn
- r là khoảng cách từ điểm đo đến dây dẫn.
Ở đây ta có sợi dây dẫn song song với thanh MN, do đó khoảng cách r giữa các điểm trên thanh MN và dây dẫn là không đổi. Khi đó, cảm ứng từ B tỉ lệ thuận với dòng điện I, nghĩa là:
B ∝ I
Vì khi thanh MN đứng yên thì hệ thống cân bằng, do đó lực hấp dẫn P và Q trên m và sợi dây MP, NQ cân bằng với lực đẩy hướng lên của dòng điện trong MN.
Theo đó, ta có phương trình cân bằng:
P = Q = m*g/2
Lực đẩy hướng lên của dòng điện trong thanh MN:
F = B*I*l = B*q*v
Trong đó:
- q là điện tích chuyển động trong MN, q = I*t
- l là chiều dài của thanh MN, l = 40cm = 0.4m
- v là vận tốc chuyển động của các điện tử trong MN, v = L/t = I*q/(A*t*ρ) (với L là chiều dài của MN, A là diện tích tiết diện của MN, ρ là khối lượng riêng của đồng).
Do thanh MN đứng yên, nên lực đẩy của dòng điện phải cân bằng với lực hấp dẫn P và Q trên m:
B*I*l = m*g/2
Từ đó suy ra:
m = 2*B*I*l/g = 2*0.2*5*0.4/10 = 0.8 kg
Vậy khối lượng của thanh MN là 0.8 kg.
Quảng cáo
Bạn muốn hỏi bài tập?
Câu hỏi hot cùng chủ đề
-
64977
-
58790
-
44767
