Cho hệ thống như hình vẽ.
Thanh kim loại MN = l = 20 cm, khối lượng m = 10 g, \( \overrightarrow B \) vuông góc với khung dây dẫn và có độ lớn B = 0,1 T, nguồn có suất điện động E = 1,2 V, điện trở trong r=0,5Ω. Do lực điện từ và ma sát, thanh MN trượt đều với vận tốc v = 10 m/s. Bỏ qua điện trở của thanh ray và các nơi tiếp xúc. Muốn cho dòng điện trong MN chạy từ N đến M, cường độ 1,8 A thì phải kéo MN trượt theo chiều nào? Lực kéo bằng bao nhiêu?
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo sai+ Cường độ và chiều dòng điện trong mạch, hệ số ma sát giữa MN và ray
Dưới tác dụng của lực từ, thanh MN chuyển động từ trái sang phải (theo chiều từ B đến M), trên thanh MN sẽ xuất hiện suất điện động cảm ứng:
\(e _C = B.l.v = 0,1.0,2.10 = 0,2 (V).\)
Cường độ dòng điện trong mạch: \( I = \frac{{E - {e_C}}}{r} = \frac{{12 - 0,2}}{{0,5}} = 2A\)
Dòng điện này có chiều từ B đến A (chạy qua thanh theo chiều từ N đến M).
Vì thanh trượt đều nên: \( F = {F_{ms}} \Leftrightarrow BIl = \mu mg \to \mu = \frac{{BIl}}{{mg}} = \frac{{0,1.2.0,2}}{{0,01.10}} = 0,4\)
Để dòng điện trong thanh MN chạy theo chiều từ N đến M thì theo qui tắc bàn tay trái, thanh MN phải trượt sang phải (theo chiều từ A đến N hay B đến M).
Ta có: \( I = \frac{{E - {e_C}}}{r} = \frac{{E - Blv}}{r} \to v = \frac{{E - Ir}}{{Bl}} = \frac{{1,2 - 1,9.0,5}}{{0,1.0,2}} = 15m/s\)
Lực kéo tác dụng lên thanh MN:
\(F_k=F_{ms}−F_t=μ.m.g+B.l.v=0,4.0,01.10−0,1.1,8.0,2=4.10^{−3}(N).\)