(P) là một mặt phẳng nằm ngang chứa đoạn dây dẫn thẳng chiều dài \[\ell \] (được tách riêng và phóng to trong hình). Các vectơ ở hình vẽ đều nằm trong (P). Từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ B = 0,03 T, \[\ell \] = 10 cm; a = 30°, lực từ tác dụng lên đoạn dây có độ lớn F = 30 mN. Phát biểu nào là đúng, phát biểu nào là sai?

a) Lực từ tác dụng lên đoạn dây có phương vuông góc với mặt phẳng (P).

b) Lực từ tác dụng lên đoạn dây hướng lên phía trên mặt phẳng (P).

c) Độ lớn cường độ dòng điện chạy qua đoạn dây là 20 A.

a) Lực từ tác dụng lên dây có độ lớn là: \({F_{{\rm{tu }}}} = BI\ell \sin \theta .\)

Thay các giá trị đã cho: \(B = {0,500.10^{ - 4}}\;{\rm{T}};I = 20,0\;{\rm{A}};l = 20,0\;{\rm{m}};\theta  = {90,0^^\circ }\), ta được: \({F_{{\rm{tu }}}} = 0,02\;{\rm{N}}.\)

Dòng điện và cảm ứng từ đều ở trong mặt phẳng nằm ngang nên lực từ hướng thẳng đứng. Theo quy tắc bàn tay trái, lực từ có chiều từ trên xuống dưới.

b) Lực hấp dẫn có độ lớn là: \({F_{{\rm{hd}}}} = mg = \rho S\ell g.\)

Thay các giá trị đã cho: \(\rho  = {8,90.10^3}\;kg/{m^3};S = {2,50.10^{ - 6}}\;{m^2};\ell  = 20,0\;m;g = 9,8m/{s^2}\), ta được: \({F_{{\rm{hd}}}} = 4,361\;{\rm{N}}.\)

Phép tính này chứng tỏ rằng trong điều kiện bình thường, lực hấp dẫn tác dụng lên một dây dẫn mang dòng điện lớn hơn rất nhiều so với lực từ do từ trường Trái Đất gây ra.

Đáp án

a) \({F_{{\rm{tu}}}} = 0,02\;{\rm{N}}\), hướng thẳng đứng từ trên xuống.

b) \({F_{{\rm{hd}}}} = 4,361\;{\rm{N}}.\)