Đề bài
Trong các hình vẽ sau đây, MN là đoạn dây dẫn mang dòng điện I đặt trong từ trường, vectơ F và đoạn dây MN đều nằm trong mặt phẳng hình vẽ. Vectơ F trong hình nào sau đây có thể dùng để biểu diễn lực từ tác dụng lên MN?
Lời giải chi tiết
Để giải bài này, ta cần xét tới lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có dòng điện chạy qua trong từ trường. Công thức lực từ được xác định bởi:
\[\mathbf{F} = I \cdot \mathbf{L} \times \mathbf{B}\]trong đó:
- \( \mathbf{F} \) là lực từ.
- \( I \) là cường độ dòng điện.
- \( \mathbf{L} \) là vectơ chỉ phương chiều dòng điện.
- \( \mathbf{B} \) là vectơ cảm ứng từ.
Vì \( \mathbf{F} = \mathbf{L} \times \mathbf{B} \), nên \( \mathbf{F} \) phải vuông góc với cả \( \mathbf{L} \) và \( \mathbf{B} \).
Quan sát các hình:
- Hình A: Vectơ \( \mathbf{F} \) không vuông góc với đoạn dây MN.
- Hình B: Vectơ \( \mathbf{F} \) vuông góc với đoạn dây MN, có thể là lực từ.
- Hình C: Vectơ \( \mathbf{F} \) vuông góc với đoạn MN, có thể là lực từ.
- Hình D: Vectơ \( \mathbf{F} \) không vuông góc với đoạn dây MN.
Vậy, đáp án đúng phải là hình B hoặc hình C. Cả hai hình này đều thoả mãn điều kiện vuông góc, tùy vào hướng của từ trường mà ta lựa chọn hình phù hợp. Câu hỏi không cung cấp thông tin hướng từ trường nên cả hai vẫn có thể đúng.
Chú ý khi giải
Khi giải bài này, học sinh cần lưu ý:
- Luôn nhớ rằng lực từ \( \mathbf{F} \) luôn vuông góc với cả dòng điện \( \mathbf{L} \) và cảm ứng từ \( \mathbf{B} \).
- Khi không biết hướng từ trường, cần cân nhắc cả hai trường hợp vuông góc là hợp lý nếu cả hai hình đều thỏa mãn điều kiện này.