Một đoạn dây dẫn thẳng, nằm ngang được cố định trong vùng từ trường đều giữa hai cực của một nam châm, sao cho đoạn dây dẫn vuông góc với các đường sức từ. Nam châm này được đặt trên một cái cân như hình bên. Chiều dài phần dây dẫn nằm trong từ trường đều là $\ell = 4\,\text{cm}$. Khi không có dòng điện chạy trong đoạn dây dẫn, số chỉ của cân là $499,56\,\text{g}$. Khi có dòng điện cường độ $0,28\,\text{A}$ chạy trong đoạn dây dẫn, số chỉ của cân là $500,12\,\text{g}$. Lấy $g = 9,8\,\text{m/s}^2$.

a) Số chỉ của cân tăng lên chứng tỏ trọng lượng của nam châm đã tăng.

b) Dòng điện chạy trong đoạn dây dẫn đặt trong từ trường đều có chiều đi từ A đến B.

c) Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn đặt trong từ trường đều có độ lớn bằng $5,488\,\text{N}$.

d) Độ lớn cảm ứng từ giữa hai cực của nam châm là $0,49\,\text{T}$.

a) SAI

Trọng lượng của nam châm không thay đổi. Số chỉ của cân tăng lên do tương tác giữa nam châm với đoạn dây dẫn có dòng điện chạy qua. Cụ thể, từ trường của nam châm tác dụng một lực từ lên đoạn dây dẫn mang dòng điện. Do đoạn dây dẫn được giữ cố định, theo định luật III Newton, đoạn dây dẫn sẽ tác dụng lại một phản lực lên từ trường, tức là lên nam châm. Phản lực này có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống, làm tăng áp lực lên đĩa cân, dẫn đến số chỉ của cân tăng lên.

b) ĐÚNG

Do phản lực của đoạn dây dẫn mang dòng điện tác dụng lên nam châm có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống nên lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện sẽ có phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên trên. Dựa vào quy tắc bàn tay trái, ta xác định được chiều dòng điện chạy trong đoạn dây dẫn nằm trong từ trường đều có chiều từ A đến B.

c) SAI

Độ lớn của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều là:

\[
F = \Delta P = \Delta m \cdot g
\]

\[
F = (500{,}12 \cdot 10^{-3} - 499{,}56 \cdot 10^{-3}) \cdot 9,8
= 5{,}488 \cdot 10^{-3}\,\text{N}
= 5{,}488\,\text{mN}
\]

d) ĐÚNG

Độ lớn cảm ứng từ giữa hai cực của nam châm là:

\[
F = B \cdot I \cdot \ell \cdot \sin(\vec{B}; \vec{\ell})
\]

\[
B = \frac{F}{I \cdot \ell \cdot \sin(\vec{B}; \vec{\ell})}
= \frac{5{,}488 \cdot 10^{-3}}{0,28 \cdot 4 \cdot 10^{-2} \cdot \sin 90^\circ}
= 0,49\,\text{T}
\]