Khi đoạn dây dẫn cân bằng thì tổng:

$\overrightarrow{F}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{T}=\overrightarrow{0}$ (1) 

Gắn hệ trục tọa độ như hình vẽ, chiếu (1) lên các phương ta được:

Ox: $F-T\sin \theta =0$ (2)

Oy: $P-Tcos\theta =0$  (3)

Từ (2) và (3), ta suy ra: $F=P{\displaystyle \frac{\sin \theta }{cos\theta }}=P\tan \theta =mg\tan \theta$

Ta có: 

Dễ dàng thấy, hướng của dòng điện $\overrightarrow{I}$, hướng của từ trường $\overrightarrow{B}$ và hướng của lực $\overrightarrow{F}$ tạo thành một tam diện thuận.

a) Từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mọi điểm, các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau.

b) Lực từ là lực do từ trường tác dụng lên nam châm hay dây dẫn mang điện đặt trong nó.

Lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện $I\overrightarrow{l}$ đặt trong từ trường đều, tại đó cảm ứng từ là $\overrightarrow{B}$; $F=BIl\sin \alpha$ (với $\alpha$ góc hợp bởi $\overrightarrow{B}$ và $\overrightarrow{l}$)

c) Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực.

Ta có, lực từ $\overrightarrow{F}$ tác dụng lên phần tử dòng điện $I\overrightarrow{l}$ đặt trong từ trường đều, tại đó cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$:

+ Có điểm đặt tại trung điểm của $l$;

+ Có phương vuông góc với $\overrightarrow{l}$ và $\overrightarrow{B}$;

+ Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái;

+ Có độ lớn: $F=BIl\sin \alpha$

Ta suy ra:

Phương án A, C, D - đúng

Phương án B - sai vì: Lực từ có phương vuông góc với $\overrightarrow{B}$

=> Chọn phương án B

Ta có: Véc tơ cảm ứng từ  $\overrightarrow{B}$ tại một điểm:

+ Có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó;

+ Có độ lớn $B={\displaystyle \frac{F}{Il\sin \alpha }}$

=> Chọn phương án B. Nằm theo hướng của đường sức từ.

a) Nằm ngang?

b) Bằng 0?

+ Vận dụng biểu thức tính lực từ: $F=BIl\sin \alpha$.

+ Vận dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều lực từ.

a) $I\overrightarrow{l}$ đặt theo phương không song song với các đường sức từ.

b) $I\overrightarrow{l}$ đặt song song với các đường sức từ.

Lực từ cân bằng với trọng lực của phần tử dòng điện có nghĩa là lực từ có phương thẳng đứng và hướng lên.

Ví dụ như hình vẽ.

Theo quy tắc bàn tay trái, ta suy ra véc tơ cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$):

- Có phương nằm ngang sao cho: $(I\overrightarrow{l}$, $\overrightarrow{B})$ = α ≠ 0 và 180 0.

- Có chiều sao cho chiều quay từ $I\overrightarrow{l}$ sang $\overrightarrow{B}$ thuận với chiều thẳng đứng đi lên;

- Có độ lớn thỏa mãn hệ thức: $BIlsin\alpha =mg$ 

I. Lực từ

Để dễ dàng khảo sát và đo đạc lực từ, trước hết ta khảo sát trong một từ trường đều.

1. Từ trường đều

- Từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mọi điểm; các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau.

- Từ trường đều có thể được tạo thành giữa hai cực của một nam châm hình chữ U.

2. Xác định lực từ do từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẫn có dòng điện

Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều có phương vuông góc với các đường sức từ và vuông góc với đoạn dây dẫn, có độ lớn phụ thuộc vào từ trường và cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn.

II. Cảm ứng từ

Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của từ trường và được đo bằng thương số giữa lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt vuông góc với đường cảm ứng từ tại điểm đó và tích của cường độ dòng điện và chiều dài đoạn dây dẫn đó.

B = ${\displaystyle \frac{F}{Il}}$

2. Đơn vị cảm ứng từ

Trong hệ SI, đơn vị cảm ứng từ B là tesla (T). Trong công thức (20.2), F đo bằng niutơn (N), I đo bằng ampe (A) và l đo bằng mét (m).

3. Vectơ cảm ứng từ

Người ta biểu diễn cảm ứng từ bằng một vectơ gọi là vectơ cảm ứng từ, ký hiệu là $\overrightarrow{B}$

Vectơ cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ tại một điểm:

-Có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó;

-Có độ lớn bằng: B = $\frac{F}{Il}$       

4. Biểu thức tổng quát của lực từ

Lực từ $\overrightarrow{F}$ tác dụng lên đoạn dây dẫn l mang dòng điện I đặt trong từ trường đều, tại đó có cảm ứng từ là $\overrightarrow{B}$

+ Có điểm đặt tại trung điểm của l .

+ Có phương vuông góc với $\overrightarrow{l}$ và  $\overrightarrow{B}$

+ Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái

+ Có độ lớn là $F=BIl\sin \alpha$ với $\alpha =\left(\overrightarrow{B},\overrightarrow{l}\right)$ 

5. Chú ý

Tương tự điện trường từ trường cũng tuân theo nguyên lí chồng chất từ trường:

Giả sử hệ có n nam châm (hay dòng điện). Tại điểm M, từ trường chỉ của nam châm thứ nhất là $\overrightarrow{B_1}$, từ trường chỉ của nam châm thứ hai là $\overrightarrow{B_2}$,…từ trường chỉ của nam châm thứ n là $\overrightarrow{B_n}$. Gọi $\overrightarrow{B}$ là từ trường của hệ tại M thì:

$\overrightarrow{B}=\overrightarrow{B_1}+\overrightarrow{B_2}+...+\overrightarrow{B_n}$.

Sơ đồ tư duy về Lực từ - Cảm ứng từ