Xét dây dẫn 3 pha, bố trí trên mặt phẳng song song; iA = Im.sinωt i; B =Im.sin(ωt +120 )0 ;iC = Im.sin(ωt +240 )0 ; pha B nằm giữa thì lực tác dụng lên pha B tại ωt = 750 là:
Trả lời:
Đáp án đúng: A
Để giải bài toán này, ta cần tính lực tác dụng lên pha B do hai pha A và C gây ra. Lực từ tác dụng lên một dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường được tính bằng công thức: F = B.I.L, trong đó B là cảm ứng từ, I là dòng điện, và L là chiều dài dây dẫn. Trong trường hợp này, vì các dây dẫn song song, lực tác dụng tỉ lệ với tích của hai dòng điện và nghịch biến với khoảng cách giữa chúng. Giả sử khoảng cách giữa các pha là đều nhau. Lực tổng hợp tác dụng lên pha B sẽ là tổng vector của lực do pha A và pha C gây ra.
Tại ωt = 75°, ta có:
iA = Im.sin(75°) ≈ 0.966Im
iB = Im.sin(75° + 120°) = Im.sin(195°) ≈ -0.259Im
iC = Im.sin(75° + 240°) = Im.sin(315°) ≈ -0.707Im
Lực do A tác dụng lên B tỉ lệ với iA * iB ≈ 0.966Im * (-0.259Im) ≈ -0.250Im^2
Lực do C tác dụng lên B tỉ lệ với iC * iB ≈ -0.707Im * (-0.259Im) ≈ 0.183Im^2
Vì pha B nằm giữa A và C, và giả sử khoảng cách từ A đến B bằng khoảng cách từ C đến B, lực tổng hợp tác dụng lên B tỉ lệ với tổng của hai lực trên. Tuy nhiên, cần chú ý đến dấu và hướng của lực. Lực hút nếu hai dòng điện cùng chiều, và lực đẩy nếu ngược chiều. Vì iA và iB ngược dấu, lực đẩy; iC và iB cùng dấu, lực hút. Do đó, lực tổng hợp sẽ là:
FB ≈ C * (-0.250Im^2 + 0.183Im^2) ≈ -0.067C.Im^2
Tuy nhiên, các đáp án đều có dạng bội số của 0.5 hoặc 0.866. Có lẽ có một sự đơn giản hóa nào đó mà tôi chưa xét đến. Xem xét lại cách tính:
Vì iA = Im.sin(75°), iB = Im.sin(195°), iC = Im.sin(315°)
Lực từ A tác dụng lên B tỉ lệ với iA.iB = Im^2.sin(75).sin(195) = Im^2.sin(75).(-sin(15)) ≈ Im^2 * 0.966 * (-0.259) ≈ -0.25
Lực từ C tác dụng lên B tỉ lệ với iC.iB = Im^2.sin(315).sin(195) = Im^2.(-sin(45)).(-sin(15)) ≈ Im^2 * (-0.707) * (-0.259) ≈ 0.183
Tổng lực tỉ lệ với (-0.25 + 0.183)Im^2 = -0.067Im^2. Lực này rất nhỏ so với các đáp án. Điều này cho thấy có thể giả thiết các dòng điện lệch pha 120 độ thực sự tại thời điểm đang xét, mặc dù đề bài chỉ cho các dòng điện lệch pha 120 độ. Nếu đề bài là như vậy, có lẽ cần xem lại đề.
Tuy nhiên, nếu ta xem xét đáp án gần nhất, thì đáp án C.FB=-0,5.C.I2m có vẻ hợp lý nhất mặc dù tính toán không ra chính xác con số này. Có thể có một yếu tố nào đó trong đề bài mà tôi chưa nắm bắt được, hoặc đề bài có thể có sai sót.
Vì không có đáp án nào hoàn toàn chính xác, tôi sẽ chọn đáp án gần đúng nhất và thừa nhận rằng có thể có sai sót trong đề bài hoặc cách giải của tôi.