Công Cụ Này Làm Gì
Công cụ này tính lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua, được đặt trong từ trường đều. Khi các điện tích chuyển động trong dây dẫn nằm trong từ trường, từ trường sẽ tác dụng lực lên những điện tích đang chuyển động đó, tạo nên một lực tổng hợp đặt lên dây dẫn. Đây là một trong những hệ thức nền tảng của điện từ học, và chính nó vận hành mọi thứ từ động cơ điện cho đến loa âm thanh.
Giải Thích Công Thức
Lực được xác định bởi công thức $$F = \text{B} \cdot \text{I} \cdot \text{L} \cdot \sin\!\left(\theta\right)$$ trong đó:
• B là cảm ứng từ (mật độ từ thông), đơn vị tesla (T).
• I là cường độ dòng điện chạy trong dây, đơn vị ampe (A).
• L là chiều dài đoạn dây nằm trong từ trường, đơn vị mét (m).
• θ là góc hợp bởi chiều dòng điện và đường sức từ.
Lực đạt giá trị lớn nhất khi dây dẫn vuông góc với từ trường (\(\theta = 90°\), \(\sin\theta = 1\)) và bằng 0 khi dây dẫn song song với từ trường (\(\theta = 0°\)). Kết quả lực được đo bằng niutơn (N).
Cách Sử Dụng
Nhập giá trị cảm ứng từ, cường độ dòng điện, chiều dài đoạn dây nằm trong từ trường và góc giữa dây dẫn với các đường sức từ. Máy tính sẽ trả về độ lớn của lực tính bằng niutơn, đồng thời hiển thị giá trị \(\sin(\theta)\) đã dùng trong phép tính.
Ví Dụ Minh Họa
Giả sử \(B = 0{,}5\ \text{T}\), \(I = 10\ \text{A}\), \(L = 2\ \text{m}\) và \(\theta = 90°\). Khi đó \(\sin(90°) = 1\), nên $$F = 0{,}5 \times 10 \times 2 \times 1 = 10\ \text{N}$$ Nếu nghiêng dây dẫn xuống còn 30° thì \(\sin(30°) = 0{,}5\), ta được $$F = 0{,}5 \times 10 \times 2 \times 0{,}5 = 5\ \text{N}$$
Câu Hỏi Thường Gặp
Lực hướng theo phương nào? Lực vuông góc với cả chiều dòng điện lẫn vectơ cảm ứng từ, và được xác định bằng quy tắc bàn tay phải (hay quy tắc bàn tay trái đối với dòng điện và từ trường theo quy ước).
Vì sao lực bằng 0 khi dây song song với từ trường? Vì \(\sin(0°) = 0\) — không có thành phần chuyển động cắt ngang các đường sức từ để bị làm lệch.
Có dùng được cho cuộn dây hay vòng dây không? Máy tính này chỉ xử lý một đoạn dây thẳng. Với cuộn dây, bạn hãy nhân kết quả với số vòng và xét đến hình dạng hình học của từng đoạn.
